Основные физические параметры Теплоизоляционных
систем.
1. Количество тепла Q ( Вт·с)
Под количеством тепла понимают такое количество энергии, которое может быть отдано или воспринято телом при тепловом потоке за 1 сек.
2. Теплопроводность 
( Вт/( м·K)
Это количество теплоты, проходящей в единицу времени через один кубический метр материала при разности температур на его противоположных поверхностях равной 1 градусу.
3. Коэффициент сопротивления диффузии водяного пара 
4. =
, где 
паропроницаемость воздуха, а 
- паропроницаемость материала.
5. Коэффициент теплообмена h (Вт· с)
Выражает количество тепла которое с секунду обменивается между 1кв. м поверхности твердого материала и касающимся его воздухом, когда разница температур между воздухом и поверхностью материала составляет 1К.
6. Kоэффициент удельной теплоемкости С (Джоуль/кг· К)
Это количество тепла, которое необходимо для того, чтобы поднять температуру материала массой 1 кг на 1 Кельвин.
6. Коэффициент теплопередачи U (величина U)
Понимается транспортировка всей тепловой энергии от воздушного пространства через строительную конструкцию и снова в воздушное пространство за ограждающей конструкцией.
7. Сопротивление теплопередачи R (м2· K/Вт)
Определяет величину сопротивления пропускания тепла.
Примеры расчета и применение теплоизоляции в различных системах.
Чтобы лучше понять эффективность теплоизоляционных систем рассмотрим несколько примеров утепления стен ( внутреннее и наружное утепление) и сравним с оштукатуренной с двух сторон стеной. За недостаточностью данных по СНиП и ГОСТ полученные данные сравним со значениями DIN 4108 по методу конструктивных элементов.
1. Наружная стена с двухсторонней штукатуркой.
Рис.1
Требуется определить:
- сопротивление теплопередаче R
- общее сопротивление теплопередаче R
- общий коэффициент теплопередачи U
- распределение температур в сечении конструкции
- теплонакопительную способность конструкции Q
- оценку конструкции
R=d1/
1+d2/2+d3/3=0,015/0,70+0,365/0,18+0,02/0,87=
=2,07м2 К/Вт
U=1/(1/hi+R+1/he)=1/2,07=0,48 Вт/м2К, где hi и he коэффициенты теплообмена внутренней и наружной стен.
Расчет общего сопротивления теплопередаче производится по формуле Rt=1/hi+R+1/he=1/8+2,07+1/27=2,24 м2К/Вт
Q=m1· c · 
Θ, где Θ= Θli - Θla =30oC (разница температур внутреннего и наружного воздуха), m1 - плотность материала слоя, с - толщина
Q=m1· c · Θ=( 700 · 0,365 + 1400 · 0,015 + 1800 · 0,02) · 30=
=1,9 кВтч/м2
Рис.2
Таким образом, из-за отсутствия утеплителя в кладке происходит резкое падение температуры. При этом часть кладки лежит в зоне замораживания при 0оС. Резкое падение температуры показывает также, что при отключении отопления тепловая энергия будет относительно быстро переходить из стены в наружный воздух и высокая теплонакопительная способность будет быстро исчерпана.
2. Утеплитель с внешней стороны наружной стены.
Рис.3
Требуется определить:
- сопротивление теплопередаче R
- общее сопротивление теплопередаче R
- общий коэффициент теплопередачи U
- распределение температур в сечении конструкции
- теплонакопительную способность конструкции Q
- оценку конструкции
R=d1/1+d2/2+d3/3+d4/4=
=0,015/0,70+0,24/0,70+0,06/0,035+0,02/0,87=
=2,10м2 К/Вт
Rt=1/hi+R+1/he=1/8+2,10+1/23=2,27 м2 К/Вт
Θ=30oC
U=1/(1/hi+R+1/he)=1/2,10=0,48 Вт/м2К, это < 0,50 Вт/м2К – требование по методу конструктивных элементов выполнено.
Q=m1· c · Θ=( 1400 · 0,015 + 1400 · 0,024) · 30= 0,41 кВтч/м2
Рис.4
Чем резче падение температуры в отдельных слоях, тем большую роль они играют в общей теплоизолирующей способности конструкции. Вследствие наружного расположения слоя теплоизоляции температура на поверхности кладки падает только до + 13,6оС. Это означает, что кладка всегда будет теплой. При отключении отопления наружу будет передаваться небольшое количество тепла, т. к. ее передача будет задерживаться утеплителем.
Поэтому не будет возникать трещин от температурных изменений, внутренняя штукатурка и большая масса стены смогут выполнять важную задачу накопления тепла. Следствием является комфорт жилища летом и зимой.
3. Утеплитель с внутренней стороны наружной стены.
Рис.5
Требуется определить:
- сопротивление теплопередаче R
- общее сопротивление теплопередаче R
- общий коэффициент теплопередачи U
- распределение температур в сечении конструкции
- теплонакопительную способность конструкции Q
- оценку конструкции
R=d1/1+d2/2+d3/3+d4/4=
=0,015/0,70+0,24/0,70+0,06/0,035+0,02/0,87=
=2,10м2 К/Вт
Rt=1/hi+R+1/he=1/8+2,10+1/23=2,27 м2 К/Вт
Θ=30oC
U=1/(1/hi+R+1/he)=1/2,10=0,48 Вт/м2К, это < 0,50 Вт/м2К – требование по методу конструктивных элементов выполнено.
Q=m1· c · Θ=(1400 · 0,015) · 30= 0,01 кВтч/м2
Рис.6
Сравнение последних двух примеров показывает, что расположение слоя утеплителя снаружи или внутри не играет никакой роли для величины коэффициента теплопередачи (U) и для температуры поверхности стены.
Таким образом, расположение утеплителя с внутренней стороны ведет к температурным напряжениям, так как кладка в течение года подвергается воздействию больших колебаний температуры, чем при расположении утеплителя с наружной стороны. Это приводит к возникновению трещин и чем больше коэффициент температурного расширения материала стены, тем более разрушительней могут быть последствия.
Расположенный снаружи утеплитель защищает несущую конструкцию от слишком сильного охлаждения зимой, а летом от нагревания и обеспечивает тем самым хорошее теплонакопление. За счет отдачи накопленного тепла в воздух помещения зимой не возникает ощущения сквозняка вблизи стен. Летом стена в течение дня принимает в себя избыточное тепло из воздуха помещения, а в ночное время отдает это тепло в охлажденный воздух помещения. Теплонакпление, таким образом, обеспечивает баланс и выравнивание температуры в помещении днем и ночью.
При внутреннем расположении – наоборот, только тонкий слой внутренней штукатурки служит тепловым аккумулятором, а вся стена не является накопителем тепла.
Если расположение утеплителя с внутренней стороны стены рассматривать с точки зрения влагозащиты, то негатив этого способа проявляется в сильном выпадении конденсата с соответствующими повреждениями конструкции, образование плесневых грибков, гнили, коррозии.
Защита от влажности, торможение водяного пара.
Большинство строительных материалов не являются ни водонепроницаемыми, ни паронепроницаемыми, т. к. частицы влаги достаточно малы и могут проходить через них. Влагообмен между внутренним воздухом в помещении и наружным воздухом в зданиях проходит через наружные стены, двери, окна, стыки этих конструкционных элементов, не вызывая при этом никаких повреждений. Водонепроницаемые строительные материалы, в основном в большей или меньшей степени проницаемы для водяного пара. Молекула воды имеет величину 1/1000000 мм. Молекула же водяного пара 1/мм. Это означает, что через те поры, через которые не могут проникнуть молекулы воды, легко проникают молекулы водяного пара. Этот процесс называется диффузией водяного пара.
Если материал не пропускает воду, то он является водонепроницаемым (бетон, хорошо обожженный кирпич, черепица, различного рода мастики…) Если материал не пропускает молекулы водяного пара, то он также называется материалом для торможения водяного пара и можно говорить о пароизоляции.
Подобно перемещению тепла в конструкции стены происходит и изменение влажности. При неравновесии влажностных режимов по обе стороны от ограждающей конструкции эти режимы стремятся к выравниваю. При этом не только коэффициент сопротивления паропроницанию , но и толщина слоя оказывает влияние на величину влагопереноса. Количество отдельных слоев должно уменьшаться изнутри наружу, т. к. влага, попадающая в один слой, должна лучше пропускаться следующим, чтобы избежать насыщения конструкции внутри влагой.
Воздух имеет хоть и небольшую, но все-таки какую-то массу. Один литр воздуха весит 1,293 кг. Воздушная оболочка поверхности земли, так же, как воздух создает давление. Так и водяной пар в воздухе создает давление водяного пара, которое превышает давление воздуха и зависит от температуры и относительной влажности. Если относительная влажность воздуха равна 100%, то и давление водяного пара самое большое. При этом говорят о давлении насыщения водяного пара 
.
=
·s, где процентное выражение относительной влажности
.Рис7
На этом рисунке показана максимально возможная масса влаги на м3 в зависимости от температуры и максимальные значения давления насыщения водяного пара s.
