Warmtegeleidingscoëfficiënt van bouwmaterialen: wat de indicator betekent + tabel met waarden

Het bouwvak voorziet in het gebruik van alle geschikte materialen. De belangrijkste criteria zijn veiligheid voor leven en gezondheid, warmtegeleiding, betrouwbaarheid. Daarna volgen prijs, esthetische eigenschappen, universele toepasbaarheid, enz.

Laten we een van de belangrijkste kenmerken van bouwmaterialen bekijken – de warmtegeleidingscoëfficiënt, omdat het comfortniveau in huis bijvoorbeeld grotendeels van deze eigenschap afhangt.

Wat is de warmtegeleidingscoëfficiënt van bouwmateriaal?

Theoretisch, en ook praktisch, worden met bouwmaterialen doorgaans twee oppervlakken gecreëerd – buiten- en binnenoppervlak. Vanuit natuurkundig oogpunt streeft een warme regio altijd naar een koude regio.

Met betrekking tot het bouwmateriaal zal warmte van het ene oppervlak (warmer) naar het andere oppervlak (kouder) streven. Dit vermogen van het materiaal voor een dergelijke overgang wordt dan ook de warmtegeleidingscoëfficiënt genoemd, of in afkorting – WGC.

Schema ter verduidelijking van het warmtegeleidingseffect: 1 – warmte-energie; 2 – warmtegeleidingscoëfficiënt; 3 – temperatuur van het eerste oppervlak; 4 – temperatuur van het tweede oppervlak; 5 – dikte van het bouwmateriaal

De karakterisering van de WGC wordt meestal gebaseerd op tests, waarbij een proefexemplaar van 100x100 cm wordt genomen en er een warmte-invloed op wordt toegepast, rekening houdend met een temperatuurverschil van 1 graad tussen de twee oppervlakken. De duur van de invloed is 1 uur.

Dienovereenkomstig wordt de warmtegeleiding gemeten in Watt per meter per graad (W/m°C). De coëfficiënt wordt aangeduid met de Griekse letter λ.

Standaard worden materialen voor de bouw met een warmtegeleiding van minder dan 0,175 W/m°C tot de isolerende materialen gerekend.

De moderne productie heeft technologieën ontwikkeld voor de vervaardiging van bouwmaterialen waarvan de WGC minder dan 0,05 W/m°C bedraagt. Dankzij dergelijke producten kan een uitgesproken economisch effect worden bereikt op het gebied van energieverbruik.

Invloed van factoren op het niveau van warmtegeleiding

Elk afzonderlijk bouwmateriaal heeft een bepaalde structuur en een eigenaardige fysieke toestand.

De basis hiervan zijn:

• de afmetingen van de kristallen van de structuur;
• fasetoestand van de stof;
• kristallisatiegraad;
• anisotropie van de thermische geleidbaarheid van kristallen;
• porositeitsvolume en structuur;
• richting van de warmtestroom.

Dit zijn allemaal invloedsfactoren. Een zekere invloed op het niveau van de thermische geleidbaarheid wordt ook uitgeoefend door de chemische samenstelling en onzuiverheden. De hoeveelheid onzuiverheden heeft, zoals de praktijk heeft aangetoond, een bijzonder uitgesproken invloed op het thermische geleidbaarheidsniveau van kristallijne componenten.

Isolerende bouwmaterialen zijn een klasse van producten voor de bouw, gemaakt met inachtneming van thermische geleidbaarheidseigenschappen die dicht bij de optimale eigenschappen liggen. Het is echter uiterst moeilijk om een ideale thermische geleidbaarheid te bereiken met behoud van andere kwaliteiten.

Op zijn beurt wordt de invloed op de thermische geleidbaarheid uitgeoefend door de bedrijfsomstandigheden van het bouwmateriaal – temperatuur, druk, vochtigheidsgraad, enz.

Bouwmaterialen met minimale warmtegeleidingscoëfficiënt

Volgens onderzoek heeft droge lucht de laagste thermische geleidbaarheid (ongeveer 0,023 W/m°C).

Vanuit het oogpunt van het toepassen van droge lucht in de structuur van een bouwmateriaal, is een constructie nodig waarbij de droge lucht zich in talrijke gesloten ruimten van klein volume bevindt. Constructief wordt deze configuratie weergegeven in de vorm van talrijke poriën in de structuur.

Daaruit volgt de logische conclusie: een laag niveau van thermische geleidbaarheid moet worden vertoond door een bouwmateriaal waarvan de interne structuur een poreuze vorming is.

Bovendien, afhankelijk van de maximaal toelaatbare porositeit van het materiaal, nadert de thermische geleidbaarheidswaarde de waarde van de thermische geleidbaarheid van droge lucht.

Een poreuze structuur draagt bij aan het creëren van een bouwmateriaal met minimale thermische geleidbaarheid. Hoe meer poriën van verschillende grootte in de structuur van het materiaal aanwezig zijn, hoe beter de thermische geleidbaarheid kan worden verkregen.

In de moderne productie worden verschillende technologieën toegepast om porositeit van het bouwmateriaal te verkrijgen.

In het bijzonder worden de volgende technologieën gebruikt:

• schuimvorming;
• gasvorming;
• waterinsluiting;
• zwelling;
• toevoeging van additieven;
• creatie van vezelstructuren.

Opgemerkt moet worden: de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt is rechtstreeks verbonden met eigenschappen zoals dichtheid, warmtecapaciteit, temperatuurgeleidbaarheid.

De thermische geleidbaarheidswaarde kan worden berekend met de formule:

λ = Q / S * (T₁-T₂)*t,

Waarbij:

• Q – hoeveelheid warmte;
• S – dikte van het materiaal;
• T₁, T₂ – temperatuur aan beide zijden van het materiaal;
• t – tijd.

De gemiddelde waarde van dichtheid en thermische geleidbaarheid is omgekeerd evenredig met de porositeitswaarde. Daarom kan, uitgaande van de dichtheid van de structuur van het bouwmateriaal, de afhankelijkheid van de thermische geleidbaarheid daarvan als volgt worden berekend:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Waarbij: d – de dichtheidswaarde. Dit is de formule van V.P. Nekrasov, die de invloed van de dichtheid van een specifiek materiaal op de waarde van zijn thermische geleidbaarheid toont.

Invloed van vocht op de warmtegeleiding van bouwmateriaal

Opnieuw, afgaande op de voorbeelden van het gebruik van bouwmaterialen in de praktijk, wordt de negatieve invloed van vocht op de warmtegeleidingscoëfficiënt (WGC) van bouwmateriaal duidelijk. Het is opgemerkt: hoe meer vocht het bouwmateriaal ondergaat, hoe hoger de WGC-waarde wordt.

Op verschillende manieren probeert men het materiaal dat in de bouw wordt gebruikt te beschermen tegen de invloed van vocht. Deze maatregel is volkomen gerechtvaardigd, gezien de verhoging van de coëfficiënt voor nat bouwmateriaal.

Het is niet moeilijk om dit punt te onderbouwen. De invloed van vocht op de structuur van het bouwmateriaal gaat gepaard met het bevochtigen van de lucht in de poriën en gedeeltelijke vervanging van de luchtomgeving.

Gezien het feit dat de parameter van de warmtegeleidingscoëfficiënt voor water 0,58 W/m°C bedraagt, wordt de aanzienlijke stijging van de WGC van het materiaal begrijpelijk.

Men moet ook het nog negatievere effect opmerken wanneer het water dat in de poreuze structuur terechtkomt, bovendien bevriest – in ijs verandert.

Dienovereenkomstig is het eenvoudig te berekenen dat de warmtegeleiding nog meer toeneemt, rekening houdend met de WGC-parameters van ijs, gelijk aan 2,3 W/m°C. Een toename van ongeveer vier keer ten opzichte van de warmtegeleidingsparameter van water.

Een van de redenen om af te zien van winterbouw ten gunste van bouwen in de zomer moet juist de factor van mogelijke bevriezing van sommige soorten bouwmaterialen en als gevolg daarvan de verhoging van de warmtegeleiding worden beschouwd.

Hieruit worden de bouweisen met betrekking tot bescherming van isolerende bouwmaterialen tegen binnendringend vocht duidelijk. Immers, het niveau van warmtegeleiding stijgt in directe verhouding tot de hoeveelheid vocht.

Een niet minder belangrijk punt lijkt het omgekeerde, wanneer de structuur van het bouwmateriaal aan aanzienlijke verhitting wordt blootgesteld. Een buitensporig hoge temperatuur veroorzaakt ook een toename van de warmtegeleiding.

Dit gebeurt vanwege de toename van de kinematische energie van de moleculen die de structurele basis van het bouwmateriaal vormen.

Wel is er een klasse materialen waarvan de structuur juist betere warmtegeleidingseigenschappen krijgt in een toestand van sterke verhitting. Een van dergelijke materialen is metaal.

Als bij sterke verhitting het grootste deel van de veelgebruikte bouwmaterialen de warmtegeleiding verhoogt, leidt sterke verhitting van metaal tot het omgekeerde effect – de WGC van metaal daalt.

Methoden voor het bepalen van de coëfficiënt

Er worden verschillende methodieken in deze richting gebruikt, maar in feite worden alle meettechnologieën verenigd in twee groepen methoden:

1. Modus van stationaire metingen.
2. Modus van niet-stationaire metingen.

De stationaire methode houdt in dat gewerkt wordt met parameters die in de loop van de tijd onveranderd blijven of slechts in geringe mate veranderen. Deze technologie, te oordelen naar praktische toepassingen, maakt het mogelijk te rekenen op nauwkeurigere WGC-resultaten.

De stationaire methode maakt het mogelijk om warmtegeleidingsmetingen uit te voeren in een breed temperatuurbereik – 20 – 700 °C. Tegelijkertijd wordt de stationaire technologie beschouwd als een arbeidsintensieve en complexe methode die veel tijd in beslag neemt.

Voorbeeld van een apparaat bestemd voor het uitvoeren van metingen van de warmtegeleidingscoëfficiënt. Het is een moderne digitale constructie die een snel en nauwkeurig resultaat biedt.

De andere meettechnologie – de niet-stationaire – lijkt eenvoudiger en vereist 10 tot 30 minuten voor de uitvoering. In dit geval is het temperatuurbereik echter aanzienlijk beperkt. Desondanks wordt de methode veel toegepast in de productiesector.

Tabel met warmtegeleiding van bouwmaterialen

Het heeft geen zin om veel bestaande en veelgebruikte bouwmaterialen te meten.

Al deze producten zijn in de regel herhaaldelijk getest, op basis waarvan een tabel met warmtegeleiding van bouwmaterialen is opgesteld, waarin vrijwel alle op de bouw benodigde materialen zijn opgenomen.

Een variant van een dergelijke tabel wordt hieronder weergegeven, waarbij WGC de warmtegeleidingscoëfficiënt is:

Wij raden u ook aan om onze andere artikelen te lezen, waarin we uitleggen hoe u de juiste isolatie kiest:

1. Isolatie voor een mansardedak.
2. Materialen voor het isoleren van het huis van binnenuit.
3. Isolatie voor plafonds.
4. Materialen voor externe thermische isolatie.
5. Isolatie voor de vloer in een houten huis.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Een thematische video waarin gedetailleerd wordt uitgelegd wat KTP is en 'waar het mee gegeten wordt'. Na het bekijken van het materiaal in de video, hebt u een grote kans om een professionele bouwer te worden.

Een duidelijk punt: een potentiële bouwer moet absoluut weten over thermische geleidbaarheid en de afhankelijkheid ervan van verschillende factoren. Deze kennis zal helpen om niet alleen kwalitatief te bouwen, maar met een hoge mate van betrouwbaarheid en duurzaamheid van het object. Het gebruik van de coëfficiënt is in wezen een echte besparing van geld, bijvoorbeeld op de betaling van dezelfde nutsvoorzieningen.

Als u vragen heeft of waardevolle informatie over het onderwerp van het artikel, laat dan uw opmerkingen achter in het onderstaande blok.