Теплопроводность стали и других сплавов: меди, латуни и алюминия, теплопередача

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Что такое теплопроводность
- Показатели для стали
Влияние концентрации углерода
Значение в быту и производстве

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

Молекул.
Атомов.
Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)
Серебро	428
Медь	394
Алюминий	220
Железо	74
Сталь	45
Свинец	35
Кирпич	0,77

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

железо;
мышьяк;
кислород;
селен;
алюминий;
сурьма;
фосфор;
сера.

Медная проволока

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.
Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Алюминий и медь – что лучше?

У алюминия есть один минус по сравнению с медью: его теплопроводность в 1,5 раза меньше, а именно 201–235 Вт/(м*К). Однако по сравнению с другими металлами это достаточно высокие значения. Алюминий так же, как и медь, обладает высокими антикоррозийными свойствами. Кроме того, он имеет такие преимущества, как:

малая плотность (удельный вес в 3 раза меньше, чем у меди);
низкая стоимость (в 3,5 раза меньше, чем у меди).

Алюминиевый радиатор отопления

Благодаря простым расчетам получается, что алюминиевая деталь может оказаться дешевле медной практически в 10 раз, ведь она весит намного меньше и изготовлена из более дешевого материала. Этот факт наряду с высокой теплопроводностью позволяет использовать алюминий в качестве материала для посуды и пищевой фольги для духовых шкафов. Главный недостаток алюминия состоит в том, что он является более мягким, поэтому его можно использовать только в составе сплавов (например, дюралюминия).

Для эффективного теплообмена важную роль играет скорость отдачи тепла в окружающую среду, и этому активно способствует обдув радиаторов. В результате меньшая теплопроводность алюминия (относительно меди) нивелируется, а вес и стоимость оборудования снижаются. Эти важные плюсы позволяют алюминию постепенно вытеснять медь из использования в системах кондиционирования.

Использование меди в электронике

В некоторых отраслях, к примеру, в радиопромышленности и электронике, медь является незаменимой. Дело в том, что этот металл по природе своей очень пластичен: его можно вытянуть крайне тонкую проволоку (0,005 мм), а также создать другие специфические токопроводящие элементы для электронных приборов. А высокая теплопроводность позволяет меди крайне эффективно отводить неизбежно возникающее при работе электроприборов тепло, что очень важно для современной высокоточной, но в то же время компактной техники.

Актуально использование меди в тех случаях, когда требуется сделать наплавку определенной формы на стальную деталь. При этом применяется шаблон из меди, который не соединяется с привариваемым элементом. Использование алюминия для этих целей невозможно, так как он будет расплавлен или прожжен. Стоит также упомянуть, что медь способна выполнить роль катода при сварке угольной дугой.

1 — шестерня, 2 — крепления шаблонов, 3 — наплавляемый зуб шестерни, 4 — медные шаблоны

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град). Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь обладает куда более высокой стоимостью, чем латунь или алюминий. При этом у данного металла есть свои недостатки, напрямую связанные с его достоинствами. Высокая теплопроводность приводит к необходимости создавать специальные условия во время резки, сварки и пайки медных элементов. Так как нагревать медные элементы нужно намного более концентрировано по сравнению со сталью. Также часто требуется предварительный и сопутствующий подогрев детали.

Не стоит забывать и о том, что медные трубы требуют тщательной изоляции в том случае, если из них состоит магистраль или разводка системы отопления. Что приводит к увеличению стоимости монтажа сети в сравнении с вариантами, когда применяются другие материалы.

Пример теплоизоляции медных труб

Сложности возникают и с газовой сваркой меди: для этого процесса потребуются более мощные горелки. При сварке металла толщиной 8–10 мм потребуются две-три горелки. Пока одна горелка используется для сварки, другими ведется подогрев детали. В целом сварочные работы с медью требуют повышенных расходов на расходные материалы.

Следует сказать и о необходимости использования специальных инструментов. Так, для резки латуни и бронзы толщиной до 15 см понадобится резак, способный работать с высокохромистой сталью толщиной в 30 см. Причем этого же инструмента хватит для работы с чистой медью толщиной всего лишь в 5 см.

Плазменная резка меди

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град). Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС. Размерность теплоемкости кал/(г·град). Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Теплопроводность стали, алюминия, латуни, меди: разъясняем по пунктам

Высокая теплопроводность меди наряду с другими замечательными свойствами определила этому металлу значимое место в истории развития человеческой цивилизации. Изделия из меди и ее сплавов используются практически во всех сферах нашей жизни.

Немного о теплопроводности

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)
Серебро	428
Медь	394
Алюминий	220
Железо	74
Сталь	45
Свинец	35
Кирпич	0,77

железо;
мышьяк;
кислород;
селен;
алюминий;
сурьма;
фосфор;
сера.

Медный радиатор отопления

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

2 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

Теплопроводность металлов

Среди большого количества параметров, характеризующие металлы существует и такое понятие как теплопроводность. Ее значение сложно переоценить. Этот параметр применяют при расчете деталей и узлов. Например, шестеренчатых передач. Вообще теплопроводностью занимается целый раздел науки под названием термодинамика.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Теплопроводность металлов можно охарактеризовать так – это способность материалов (газ, жидкость и пр.) переносить излишнюю тепловую энергию от разогретых участков тела к холодным. Перенос осуществляется свободно движущимися элементарными частицами, в число которых входят атомы электроны и пр.

Сам процесс теплообмена происходит в любых телах, но способ переноса энергии во многом зависит от агрегатного состояния тела.

Кроме этого теплопроводности можно дать еще одно определение – это количественный параметр возможности тела проводить тепловую энергию. Если сравнивать тепловые и электрические сети, то это понятие аналогично электрической проводимости.

Способность физического тела не допускать распространение теплового колебания молекул называют тепловым сопротивлением. Кстати, некоторые, искренне заблуждаются, путая это понятие с теплопроводностью.

Понятие коэффициента теплопроводности

Коэффициентом теплопроводности называют величину, которая равна количеству теплоты, переносимого через единицу поверхности за одну секунду.
Теплопроводность металла была установлена еще в 1863 году. Именно тогда было доказано то, что за передачу теплоты отвечают свободные электроны, которых в металле великое множество. Именно поэтому коэффициент теплопроводности металлов значительно выше, чем у диэлектрических материалов.

От чего зависит показатель теплопроводности

Теплопроводность – это физическая величина и по большей части зависит от параметров температуры, давления и типа вещества. Большая часть коэффициентов определяется опытным путем. Для этого разработано множество методов. Результаты сводятся в справочные таблицы, которые потом используются при проведении различных научных и инженерных расчетов.
Тела обладают разной температурой и при тепловом обмене она (температура) будет распределяться неравномерно. Другими словами необходимо знать, как зависит коэффициент теплопроводности от температуры.

Многочисленные опыты показывают то, что у многих материалов связь между коэффициентом и самой теплопроводностью является линейной.

Теплопроводность металлов обусловлена формой его кристаллической решетки.

Во многом коэффициент теплопроводности зависит от строения материала, размеров его пор и влажности.

Когда учитывается коэффициент теплопроводности

Параметры теплопроводности в обязательном порядке учитывают во время выбора материалов для ограждающих конструкций – стен, перекрытий и пр. В помещениях, где стены выполнены из материалов с высокой теплопроводностью в холодное время года будет довольно прохладно. Не поможет и отделка помещения. Для того, чтобы этого избежать стены необходимо делать довольно толстыми. Это непременно повлечет повышение затрат на материалы и оплату труда.

Схема утепления деревянного дома

Именно поэтому в конструкции стен предусмотрено использование материалов с низкой теплопроводностью (минеральная вата, пенопласт и пр.).

Показатели для стали

В справочных материалах по теплопроводности различных материалов особое место занимают данные, представленные о сталях разных марок.
Так, в справочных материалах собраны экспериментальные и расчетные данные следующих типов стальных сплавов:
стойких к воздействию коррозии, повышенной температуры;
предназначенных для производства пружин, режущего инструмента;
насыщенных легирующими добавками.

В таблицах сведены показатели, которые были собраны для сталей в температурном диапазоне от -263 до 1200 градусов.
Усредненные показатели составляют для:

углеродистых сталей 50 – 90 Вт/(м×град);
коррозионностойких, жаро- и теплостойких сплавов, относящимся к мартенситным — от 30 до 45 Вт/(м×град);
сплавов, относящимся к аустенитным от 12 до 22 Вт/(м×град).

В этих справочных материалах размещена информация и свойствах чугунов.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Во время проведения расчетов связанных с цветными металлами и сплавами проектировщики применяют справочные материалы, размещенные в специальных таблицах.

Таблица теплопроводности алюминиевых сплавов

В них представлены материалы о теплопроводности цветных металлов и сплавов, кроме этих данных указана информация о химическом составе сплавов. Исследования проводили при температурах от 0 до 600 °С.

По информации собранной в этих табличных материалах видно то, что к цветным металлам, обладающим высокой теплопроводностью сплавы на основе магния и никель. К металлам, у которых низкая теплопроводность относят нихром, инвар и некоторые другие.

У большинства металлов хорошая теплопроводность, у одних она больше, у других меньше. К металлам с хорошей теплопроводностью относят золото, медь и некоторые другие. К материалам с низкой теплопроводностью относят олово, алюминий и пр.

Таблица теплопроводности сплавов никеля

Высокая теплопроводность может быть и достоинством, и недостатком. Все зависит от сферы применения. К, примеру, высокая теплопроводность хороша для кухонной посуды. Материалы с низкой теплопроводностью применяют для создания неразъемных соединений металлических деталей. Существуют целые семейства сплавов, выполненных на основе олова.

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь имеет гораздо большую стоимость, чем алюминий или латунь. Но между тем этот материал имеет ряд недостатков, которые связаны с его положительными сторонами.
Высокая теплопроводность этого металла вынуждает к созданию специальных условий для его обработки. То есть медные заготовки необходимо нагревать более точно, нежели сталь. Кроме этого часто, перед началом обработки предварительный или сопутствующий нагрев.
Нельзя забывать о том, что трубы, изготовленные из меди, подразумевают то, что будет проведена тщательная теплоизоляция. Особенно это актуально для тех случаев, когда из этих труб собрана система подачи отопления. Это значительно удорожает стоимость выполнения монтажных работ.
Определенные сложности возникают и при использовании газовой сварки. Для выполнения работе требуется более мощный инструмент. Иногда, для обработки меди толщиной в 8 – 10 мм может потребоваться использование двух, а то и трех горелок. При этом одной из них выполняют сварку медной трубы, а остальные заняты ее подогревом. Ко всему прочему работа с медью требует большего количества расходных материалов.

Работа с медью требует использования и специализированного инструмента. Например, при резке деталей, выполненных из бронзы или латуни толщиной в 150 мм потребуется резак, который может работать с сталью с большим количеством хром. Если его использовать для обработки меди, то предельная толщина не будет превышать 50 мм.

Можно ли повысить теплопроводность меди

Не так давно, группа западных ученых провела ряд исследований по повышению теплопроводности меди и ее сплавов. Для работы они применяли пленки, выполненные из меди, с нанесенным на ее поверхность тонким слоем графена. Для его нанесения использовали технологию его осаждения из газа. При проведении исследований применялось множество приборов, которые были призваны подтвердить объективность полученных результатов.
Результаты исследований показали то, что графен обладает одним из самых высоких показателей теплопроводности. После того, как его нанесли на медную подложку, теплопроводность несколько упала. Но, при проведении этого процесса происходит нагревание меди и в ней происходит увеличение зерен, и в результате повышается проходимость электронов.

Графен с медной фольгой

При нагревании меди, но без нанесения этого материала, зерна сохранили свой размер.
Одно из назначений меди это отведение лишнего тепла из электронных и электрических схем. Использование графенового напыления эта задача будет решаться значительно эффективнее.

Влияние концентрации углерода

Стали с малым содержанием углерода обладают высокими показателями теплопроводности. Именно поэтому материалы этого класса применяют для изготовления труб и арматуры для нее. Теплопроводность сталей этого типа лежит в диапазоне 47-54 Вт/(м× К).

Значение в быту и производстве

Применение теплопроводности при строительстве

У каждого материала имеется свой показатель теплопроводности. Чем ее значение ниже, тем, соответственно ниже уровень теплообмена между внешней и внутренней средой. Это означает то, что в здании, сооруженном из материала с низкой теплопроводностью, зимой будет тепло, а летом прохладно.

Тепловые потери по швам панельного дома

При сооружении различных зданий, в том числе и жилые здания, без знаний о теплопроводности стройматериалов не обойтись. При проектировании строительных сооружений необходимо учитывать данные о свойствах таких материалов как – бетон, стекло, минеральная вата и многих других. Среди них предельная теплопроводность принадлежит бетону, между тем, у древесины она в 6 раз меньше.

Системы отопления

Ключевая задача любой отопительной системы – это перенос тепловой энергии от теплоносителя в помещения. Для такого обогрева применяют батареи или радиаторы отопления. Они необходимы для передачи тепловой энергии в помещения.

Радиатор отопления – это конструкция внутри, которой перемещается теплоноситель. К основным характеристикам этого изделия относят:
материал, из которого оно изготовлено;
вид конструкции;
размеры, в том числе и количество секций;
показатели теплоотдачи.

Именно теплоотдача и есть ключевой параметр. Все дело в том, что определяет объем энергии, которое передается от радиатора в помещение. Чем больше этот показатель, тем ниже будут потери тепла.
Существуют справочные таблицы, определяющие материалы, оптимальные для использования в отопительных системах. Из данных, которые в них размещены, становится ясно, что самым эффективным материалом считается медь. Но, вследствие ее высокой цены и определенных технологических сложностей, связанных с обработкой меди их применяемость не так высока.

Именно поэтому все чаще применяют модели, изготовленные из стальных или алюминиевых сплавов. Нередко применяют и сочетание различных материалов, например, стали и алюминия.
Каждый изготовитель радиаторов, при маркировке готовых изделий должен указывать такую характеристику, как мощность тепловой отдачи.
На рынке отопительных систем можно приобрести радиаторы, изготовленные из чугуна, стали, алюминия и биметалла.

Методы изучения параметров теплопроводности

При проведении изучения параметров теплопроводности надо помнить о том, что характеристики конкретного металла или его сплавов от метода его выработки. Например, параметры металла полученного с помощью литья могут существенно отличаться от характеристик материала изготовленного по методам порошковой металлургии. Свойства сырого металла коренным образом отличаются от того, который прошел через термическую обработку.

Термическая нестабильность, то есть преобразование отдельных свойств металла после воздействия высоких температур является общим для практически всех материалов. Как пример можно привести то, что металлы после длительного воздействия разных температур способны достичь разных уровней рекристаллизации, а это отражается на параметрах теплопроводности.

Структура стали после термической обработки

Можно сказать следующее – при проведении исследований параметров теплопроводности необходимо использовать образцы металлов и их сплавов в стандартном и определенном технологическом состоянии, например, после термической обработки.

Например, существуют требования по измельчению металла для проведения его исследований с применением способов термического анализа. Действительно, такое требование существует при проведении ряда исследований. Бывает и такое требование – как изготовление специальных пластин и многие другие.

Нетермостабильность металлов ставит ряд ограничений использование теплофизических способов исследования. Дело в том, что этот способ проведения исследований требует нагревать образцы не менее двух раз, в определенном температурном интервале.

Один из методов называют релакционно-динамическим. Он предназначен для выполнения массовых измерений теплоемкости у металлов. В этом методе фиксируется переходная кривая температуры образца между его двумя стационарными состояниями. Этот процесс является следствием скачка тепловой мощности вводимой в испытуемый образец.

Такой метод можно назвать относительным. В нем используются испытуемый и сравнительный образцы. Главное заключается в том, что бы у образцов была одинаковая излучающая поверхность. При проведении исследований температура, воздействующая на образцы должна изменяться ступенчато, при этом по достижении заданных параметров необходимо выдержать определенное количество времени. Направление изменения температуры и ее шаг должен быть подобран таким образом, что бы образец, предназначенный для испытаний, прогревался равномерно.

В эти моменты тепловые потоки сравняются и отношение теплопередачи будет определяться как разность скоростей колебаний температуры.
Иногда в процессе этих исследований источник косвенного подогрева исследуемого и сравнительного образца.
На один из образцов могут быть созданы дополнительные тепловые нагрузки в сравнении со вторым образцом.

Какой метод измерения теплопроводности лучше всего подходит для вашего материала?

Существуют методы измерения тепловодности, такие как LFA, GHP, HFM и TCT. Они отличаются друг от друга размерами и геометрическими параметрами образцов, применяемых для проверки теплопроводности металлов.

Эти сокращения можно расшифровать как:

GHP (метод горячей охранной зоны);
HFM (метод теплового потока);
TCT (метод горячей проволоки).

Вышеуказанные способы применяют для определения коэффициентов различных металлов и их сплавов. Вместе с тем с использованием этих методов, занимаются исследованием других материалов, например, минералокерамики или огнеупорных материалов.

Образцы металлов, на которых проводят исследования, имеют габаритные размеры 12,7×12,7×2.

Теплопроводность газобетонных блоков

Химическая реакция при смешивании извести и алюминиевой пудры в цементном растворе происходит с выделением водорода. В процессе автоклавной сушки получают газобетон с равномерно распределенными открытыми ячейками неодинаковой формы. Пористая структура материала определяет его основные физические характеристики: небольшой вес при крупных размерах, паропроницаемость, изоляционные свойства. Низкая теплопроводность газобетона зависит от его плотности. Чем больше воздушных пор в объеме, тем медленнее предается тепловая энергия и дольше сохраняется комфортная атмосфера внутри помещения.

Теплотехнические свойства газоблоков

Ограждающие конструкции являются источником теплопотерь во время отопительного сезона. Поэтому при строительстве и теплоизоляции частных коттеджей используют пористые материалы. Газобетон в зависимости от плотности, которую измеряют в кг/м3, производят различных марок:

D300–D400 применяют в качестве теплоизоляции;
D500–D900 используют, как утеплитель и при одноэтажном строительстве;
D1000–D1200 применяют в несущих конструкциях высотных зданий.

Марка D600 указывает, что в кубометре пористого бетона содержится 600 кг твердых компонентов, которые занимают примерно треть объема. Воздух в ячейках нагревается намного медленнее и является естественным препятствием для передачи тепла. Значит, чем меньше плотность монолита, тем лучше его изоляционные свойства. Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами отличается низкими значениями:

Наименование	Коэффициент теплопроводности, Вт/м °C
	Плотность, кг/м3
	D300	D400	D500	D600
Газобетон при влажности 0%	0,072	0,096	0,112	0,141
5%	0,088	0,117	0,147	0,183
Пенобетон при влажности 0%	0,081	0,102	0,131	0,151
5%	0,112	0,131	0,161	0,211
Дерево поперек волокон при влажности 0%	0,084	0,116	0,146	0,151
5%	0,147	0,181	0,183	0,218

Пеноблоки имеют сходную структуру с газобетоном, но отличаются замкнутыми ячейками и высокой плотностью. Вспененный бетон застывает в формах и имеет неточную геометрию по сравнению с другими стройматериалами. Поэтому как теплоизоляцию чаще используют газосиликатные блоки.

Дерево считается самым экологичным материалом для строительства комфортного, «дышащего» жилища с наиболее благоприятными условиями микроклимата. Но теплопроводность стен такого дома выше газобетонных. Ячеистые блоки обладают паропроницаемостью, огнеупорностью, биостойкостью и при надежной гидроизоляции с успехом заменяют древесину. Тщательнее всего необходимо оградить фундамент и цоколь, чтобы пористая структура не натягивала влагу из грунта. Для этого использую битум и рубероид.

Теплопроводность кирпича и газоблока

Традиционный строительный материал для возведения частных домов – кирпич отличается прочностью, морозостойкостью и долговечностью. Такие показатели возможны при высокой плотности искусственного камня. По сравнению с газоблоком кирпичные стены делают многослойными. Применение «сэндвич» технологии позволяет прокладывать теплоизоляцию между наружной и внутренней кладкой.

Наименование	Средняя теплопроводность, Вт/м °C
Блок из газобетона	0,08-0,14
Кирпич керамический	0,36-0,42
– глиняный красный	0,57
– силикатный	0,71

Теплоизолирующие свойства ограждений зависят от их толщины. Чем массивнее стены, тем медленнее будет охлаждаться внутреннее пространство дома. При проектировании толщины ограждения следует учитывать мостики холода – слой цементного раствора между элементами кладки. Блоки монтируют с помощью пазовых замков и специального клея. Такой способ позволяет сократить до минимума тепловые потери. Чтобы сэкономить средства на закупке стройматериалов, необходимо знать характеристики сборных конструкций стандартной толщины:

Наименование	Толщина наружной стены
	12 см	20 см	24 см	30 см	40 см
	Теплопроводность, Вт/м °C
Кирпич белый	7,51	4,52	3,75	3,12	2,25
красный	6,75	4,05	3,37	2,71	2,02
Газоблок D600	1,16	0,72	0,58	0,46	0,35
D500	1,01	0,61	0,52	0,42	0,31
D400	0,82	0,51	0,41	0,32	0,25

Благодаря низкой теплопроводности в южных районах частные коттеджи строят из газобетона D400 толщиной 20 см, в средней полосе используют пористые элементы D400 с шириной 30 см или D500 – 40 см. В условиях севера возводят многослойные стены из конструкционных и изоляционных блоков. Благодаря хорошим теплотехническим характеристикам газобетоном утепляют дома из кирпича, железобетона, пеноблоков.

Дополнительное утепление стен из газобетона не требуется при устройстве навесного вентилируемого фасада. Обрешетку блоков выполняют при помощи дерева или металлического профиля. Такая конструкция не дает атмосферным осадкам проникать под облицовку, но пропускает воздух и позволяет влаге испаряться с поверхности. В качестве отделочных плит используют виниловый или бетонный сайдинг.

Что такое газобетон: сравнение с другими материалами

Теплопроводность – свойство материала проводить(удерживать) тепло. Чем теплопроводность ниже, тем лучше материал сохраняет тепло. Газобетон в плане теплоэффективности обладает отличными показателями, которые во много раз лучше, чем у кирпича.

Если углубится в сам процесс передачи тепла, то тепловая энергия очень хорошо передается через плотные материалы, и намного медленнее передается через воздух. В газобетонных блоках очень много воздуха, чему способствуют многочисленные поры в его составе. Каждая отдельная пора представляет из себя преграду на пути продвижения тепла, и соответственно, тепло лучше сохраняется.

Газобетон бывает различной плотности, от D300 до D700. Чем плотность ниже, тем больше в нем воздуха, и ниже теплопроводность, то есть тепло лучше сохраняется. В более плотном газобетоне воздуха меньше, и тепло он сохраняет хуже.

Плотность и прочность газобетона связаны напрямую, то есть, легкие газобетоны имеют меньшую прочность на сжатие.

Теперь перейдем непосредственно к цифрам, а точнее к таблице теплопроводности газобетона и других материалов.

Влияние влаги на теплопроводность газобетона

Если внимательно разобраться в столбцах таблицы, то можно заметить небольшие различия в теплопроводности между сухим и влажным состоянием газобетона. Мокрый газобетон быстрее проводит тепло, то есть, хуже удерживает тепло. Чем блоки влажнее, тем больше у них теплопроводность.

Стоит отметить, что свежий автоклавный газобетон привозят на стройплощадку очень влажным, и чтобы он про сох до равновесной влажности, которая составляет 5%, ему необходимо просохнуть около года. Тогда его теплопроводность уменьшится, и он будет лучше удерживать тепло. Этап просушки является очень важным, и в этот период не стоит заниматься отделкой стен, они должны просыхать, иначе будет плесень.

Что нужно знать о газобетоне — газосиликате

Автоклавный газобетон — газосиликат сравнительно новый строительный материал, если сравнивать его с деревом, природным камнем, бетоном или кирпичом. Он начал активно применяться в строительстве для устройства стен около 90 лет назад. Однако, этого времени оказалось достаточно, чтобы оценить преимущества и недостатки автоклавного газобетона — газосиликата, как строительного материала.

Например в Германии, около 40% частных домов строятся со стенами из газобетонных блоков. По результатам голосования на этом сайте почти 21% читателей, большинство которых из России и Украины, тоже возводят свои дома из газобетона.

Автоклавный газобетон (газосиликат) — это самый теплый искусственный каменный материал для строительства стен. Его применение позволяет строить энергосберегающие дома с однослойными стенами без дополнительного утепления.

При производстве газобетона — газосиликата используется минеральное сырье: кварцевый песок, известь, цемент и вода. Для газообразования в замешанную массу добавляется порошок алюминия. В результате химической реакции выделяется газ — водород, пузырьки которого в смеси и образуют поры. Вспененная масса затвердевает, а водород из открытых пор улетучивается.

Затвердевшую массу режут на блоки. Гладкость поверхности изделий и точность их размеров зависят от оборудования, применяемого для разрезания.

Блоки помещают в автоклав с перегретым водяным паром, где под воздействием высокой температуры (190 оС) и давления (12 Бар) происходит химическая реакция. Тепловлажностная обработка в автоклаве снижает усадку блоков при высыхании и обеспечивает им необходимую прочность и морозостойкость.

Одни производители готовый материал называют автоклавным газобетоном, другие — газосиликатом.

Неверно говорить, что газобетон, газосиликат состоит из песка, извести, цемента и алюминиевой пудры. Газобетон, газосиликат — это камень, искусственно полученный минерал,

не содержащий в себе ни цемента, ни песка, ни извести, ни алюминиевой пудры. Все исходные компоненты при автоклавной обработке вступают в реакцию друг с другом. Поэтому на выходе из производства
мы видим красивый белый камень
, а не грязно-серый продукт простой гидратации цемента, которым является обычный пенобетон.

Показатели прочности, теплопроводности и некоторые другие строительные свойства изделий из газобетона/газосиликата зависят от плотности материала.

Различают газобетон, газосиликат:

конструкционный, марка по плотности D600, D700;
конструкционно-теплоизоляционный, марка по плотности D300, D400, D500;
теплоизоляционный низкой плотности, марка по плотности D100, D200.

Блоки из конструкционного газобетона высокой плотности D600 обычно используют для устройства двухслойных стен с фасадным утеплением. Применение довольно прочного и достаточно теплого материала для устройства несущей части стены и высоко эффективного утеплителя на фасаде, позволяет уменьшить общую толщину стены, что бывает выгодно при строительстве дома в местности с холодным климатом.

Блоки из газобетона средней плотности чаще всего применяют для кладки однослойных стен домов, строящихся в зонах с умеренным и теплым климатом. Стена из такого газобетона обладает достаточной прочностью и малой теплопроводностью.

Таблица. Физико-механические и теплотехнические характеристики автоклавного газобетона, газосиликата:

Марка по плотности	D400	D500	D600
Нормируемая объемная плотность, кг/м3	400	500	600
Класс по прочности на сжатие, кг/м3	В2,0/ В2,5	В2,5	В3,5
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ0 [Вт/(м · ºС)]*	0,096	0,12	0,14
Коэффициент теплопроводности при влажности 4%, λА [Вт/(м · ºС)]	0,113	0,141	0,160
Коэффициент теплопроводности при влажности 5%, λБ [Вт/(м · ºС)]*	0,117	0,147	0,183
Усадка при высыхании, [мм/м], не более	0,3	0,3	0,3
Марка по морозостойкости	F 50	F 50	F 50
Коэффициент паропроницаемости, μ [мг/м·ч·Па]	0,23	0,20	0,16
Предел огнестойкости при равномерно- распределенной нагрузке 7,5 т/пог.м (без учета собственного веса)**	не менее REI 240	не менее REI 240	не менее REI 240
Отклонение от заданных геометрических размеров:
 длина, [мм], не более	±3	±3	±3
 ширина, [мм], не более	±2	±2	±2
 высота, [мм], не более	±1	±1	±1

Примечания:
*численные значения коэффициентов теплопроводности, представленные в таблице, соответствуют нормативным значениям, принятым в ГОСТ 31359-2007.
В таблице приведены характеристики автоклавного газобетона из ГОСТ. Многие производители (но не все) выпускают газобетонные, газосиликатные блоки лучшего качества, чем требует ГОСТ. Например, делают блоки с маркой по плотности D300, D350, имеющие класс прочности на сжатие — В2,0/ В2,5. Такие блоки по прочности пригодны для кладки стен дома и имеют минимальную теплопроводность.

Некоторые производители научились делать достаточно прочный газобетон низкой плотности — марки D100, D200, класса прочности на сжатие не менее В1,0. Плиты из такого газобетона применяют в качестве утеплителя. Плиты утеплителя из искусственного камня — газобетона/газосиликата, являются хорошей альтернативой привычным минераловатным или пенополистирольным утеплителям.

Марка плотности и прочности материала указывается в проекте, и ее нельзя менять по собственному усмотрению (особенно занижать), так как это отразится на несущей способности стены и ее теплоизоляционных свойствах.

По точности размеров согласно требованиям ГОСТ 21520–89 блоки делятся на три категории: 1-ая категория допускает отклонения по высоте ± 1 мм, по длине и ширине – ± 2 мм. 2-ая категория – соответственно ± 3 и ± 4 мм, 3-я – ± 5 и ± 6 мм. Блоки 2-ой и 3-ей категорий предназначены для укладки на толстый слой раствора (цементный, цементно-известковый или теплосберегающий), а блоки 1-ой категории – для укладки на тонкий слой клеевого раствора.

Боковые поверхности блоков могут быть гладкими (не профилированными), кладку такими блоками ведут с заполнением раствором горизонтальных и вертикальных швов.

Преимущества автоклавного газобетона — газосиликата по сравнению с пенобетоном

При одинаковой плотности автоклавный газобетон на 1-2 класса прочнее пенобетона. Чтобы обеспечить требуемую прочность, для кладки стен приходится применять более плотный, а значит и более холодный пенобетонный блок.

Газобетон имеет усадку при высыхании в 10 раз меньше, чем пенобетон. При правильно выполненной кладке и надежном фундаменте стены из газобетонных блоков не покрываются сетью трещин так, как это происходит со стенами из пенобетона.

В пенобетоне остаются и выделяются в воздух помещений поверхностно-активные вещества (ПАВ), входившие в состав пенообразователей при изготовлении блоков. Из газобетона выделения каких-либо веществ не происходит.

Как установить деревянные перекрытия в постройке из газобетонных блоков

Деревянное перекрытие состоит из балок, которые своими концами опираются на несущие стены здания. Балки являются основой перекрытия, воспринимающей на себя всю нагрузку, которая затем передается на стену.

И поскольку газобетон является достаточно хрупким, то опирать балки следует на подушку опирания, в качестве которой может выступать армированный пояс, расположенный внутри стены. Благодаря его использованию, нагрузка на стену будет распределятся равномерно.

Деревянное перекрытие в газоблочном доме рассчитывается как и любое другое, а высота и ширина балки зависит от:

Расстояния между балками;
Типа древесины;
Нагрузки на перекрытие.

Обратите внимание! Сечение балки не должно быть меньше чем 150х50 мм, а при ширине пролета от 4 до 5 метров, балка должна иметь сечение 180х100 или 200х75 мм. Расстояние между осями балок должно составлять 60 см.

При расчете перекрытий, лучше всего обратиться к проектировщику, или можно посмотреть фото и видео в этой статье, где приведена подробная инструкция, и показаны все нюансы и особенности устройства деревянных перекрытий.

Теплоизоляционные характеристики газобетона

Теплоизоляция газобетона гораздо выше, чем у других материалов для постройки стен. Помещения из газобетона не нагреваются в жаркое время и не промерзают в холодное, сохраняя комфортный климат внутри помещения вне зависимости от погоды.

Сравнение эффективности материалов по параметрам теплопроводности.

Градация материалов по уровню теплоизоляции от большего к меньшему:

Пенополистерол.
Минеральная вата.
Газобетон.
Древесина.
Керамзитобетон.
Кирпич.

Какую толщину должны иметь стены из газобетона читайте в этой статье.

Сравнительный анализ

Для того чтобы окончательно определиться что лучше: газобетон или дерево, необходимо проанализировать все плюсы и минусы данных изделий и на основе всех данных решить что подходит именно вам. Итак, давайте сравнивать.

Усадка

После возведения дома из бруса конструкция даст усадку порядка 4%. Дом из газоблока дает усадку всего 0,3-0,5%.

Внешний вид

Дома, возведенные из бруса, не требуют внешней отделки, как таковой. Достаточно лишь установить обналичку окон и дверей, подшить карниз, смонтировать отделку цоколя. Внутренняя же отделка зависит от ваших предпочтений – можно делать, а можно нет.

При строительстве дома из данного материала, внешняя отделка дома обязательна, так как она играет не только эстетическую, но и защитную функцию. Внутренняя отделка дома также необходима, поскольку в интерьере блоки будут выглядеть непривлекательно, и создавать унылую атмосферу.

Коэффициент теплопроводности газобетона по марке

На производственных линиях компании АлтайСтройМаш выпускаются газоблоки любых марок: D400, D500, D600 и т.д. Каждая марка газобетонных блоков служит определенной цели в работах по возведению зданий:

D400 применяется для строительства временных малогабаритных построек жилого типа. Сырье требует дополнительной отделки или облицовки. Цифра «400» говорит о том, что в 1 куб.м. газобетона содержится 400 кг твердого материала; остальное пространство занимают пузырьки воздуха.
D500 подходит для построек бытового и сельскохозяйственного назначения. Блоки немного прочнее, чем марка D400, однако еще не способны выдерживать нагрузку тяжелой кровли.
Блоки D600 и выше применяются при малоэтажном строительстве, обычно при возведении частных одноуровневых домов.

Пористая структура газобетонных блоков препятствует выдуванию тепла из внутренней части здания. Это позволяет экономить на теплоизоляционных материалах при дальнейших отделочных работах.

Сравнение дерева и пенобетона по прочности и теплопроводности

Прочность на изгиб и сжатие деревянного бруса или бревна, увязанных в сруб по существующим технологиям, позволяет строить деревянные дома в два-три этажа без каких-либо значимых рисков разрушения даже в случае сейсмической активности в регионе застройки.

Из пенобетона средней плотности D500 и классов прочности В2 или В2.5 возводят 1-2 этажные дома при условии заводского изготовления пеноблоков, межрядного армирования и выполнения монолитного армированного венца между этажами с утеплением.

Коэффициент теплопроводности сосны эксплуатационной влажности 0.18 Вт/м°C, а коэффициент теплопроводности конструкционно-теплоизоляционного пенобетона по ГОСТ 25485-89 в сухом состоянии 0.12 Вт/м°C, а при нормированной 8% эксплуатационной влажности 0.16 Вт/м°C. Для Московского региона с R 3,5 (°C·кв.м./Вт) толщина стены из дерева (условно) должна быть не менее 3.5х0.18=0.63м, а толщина стены из пенобетона без учета теплопотерь через кладочные швы не менее 3.5х0.16=0.56 м.

Т.е. для обеспечения требуемого приведенного сопротивления теплопередаче 1 м² кладки дома из пенобетона для Москвы будет достаточным выполнения двухслойной стены из блоков 600х200х300 без дополнительного утепления, но с защитной отделкой наружной и внутренней поверхности стен (см. статьи «Газобетонные блоки, цена и качество» и «Газобетон: цена строительства»). Деревянный брус наиболее часто реализуется в толщинах 20-28 мм, а бревно – 25-28 мм, что обуславливает необходимость дополнительного утепления стен эффективными теплозащитными материалами.

Таблица определения коэффициента теплопроводности газобетонных блоков

Для определения уровня теплового сопротивления материалов, воспользуйтесь специальной таблицей.

Материал	Марка газобетона	Расчетные коэффициенты термопроводности газобетонных блоков с применением растворов.
Пористый бетон на песке из кварца	D 700	0,34-0,40 Вт/м ⋅ гр. C
	D 600	0,26-0,32 Вт/м ⋅ гр. C
	D 500	0,24-0,30 Вт/м ⋅ гр. C
Пористый золобетон	D 700	0,38-0,45 Вт/м ⋅ гр. C
	D 600	0,30-0,37 Вт/м ⋅ гр. C
	D 500	0,27-0,33 Вт/м ⋅ гр. C

Газобетон является отличным материалом для укладки стен, обладающим небольшой способностью передавать теплоту. Таким образом, сооружения из газоблоков отлично сохраняют комфортный температурный режим. Плиты перекрытия из газобетона описаны тут.

Какая теплопроводность газобетона — определяем толщину стены

Если вы строите несущую конструкцию, то на нее возложено удержание всех перекрытий, для этого важны показатели прочности. Чтобы определить все эти параметры, нужно выполнять необходимый расчет, который позволит оценить целесообразность применения рассматриваемого материала.

Преимущества газобетона

Один из важных моментов в таком строительстве — утепление дома из газобетона. Этот материал обладает низкой теплопроводностью (по ГОСТ 31360-2007), при этом толщина стен из газобетона не превышает 40 см и дополнительная теплоизоляция снаружи или изнутри поможет существенно увеличить энергосбережение и сэкономит владельцу деньги в период проживания.

отличные теплоизоляционные свойства;
низкий вес — облегчает проведение работ и сокращает их сроки;
возможность монтажа на клей;
паропроницаемость — пористая структура позволяет пару выходить наружу;
достаточно* высокая прочность;
хорошая шумоизоляция;
огнеупорность;
экологичность — безопасен для здоровья, не содержит токсичных веществ;
низкая стоимость.

Примечание. Конструкционно-теплоизоляционная марка D500 предназначена для строительства домов высотой до 3-го этажа. Ее несущей способности хватает для выдерживания нагрузки всей конструкции дома и плит перекрытия. При этом в местах опоры плит перекрытия и иных нагружаемых элементов возникает необходимость возведения железобетонного армированного пояса или обычной кирпичной кладки, которые являются мостиками холода.

Газобетон марок D300 и D600 в разрезе

Характиристики дерева

Самые экологически чистые сооружения – это те, для возведения которых использовали дерево. Дома из дерева возводятся с давних времен, и строят из него как дачи, так и дома для постоянного проживания. В настоящее время часто используется для строительства брус и оцилиндрованные бревна.

Преимущества дерева

Деревянный брус- это экологичный и долговечный материал, дома из него быстро и легко возводятся, а благодаря гладкой поверхности бруса внутренние отделочные работы сводятся к минимуму. Он доступен по цене, обладает хорошей шумо- и термоизоляцией.

Экологически чистый материал.
Легко и быстро возводятся сооружения из него.
Долговечность, дома из дерева могут стоять веками.
При использовании дерева или обычного бруса доступная цена.
Дерево обладает прекрасной шумоизоляцией, поэтому в таком доме тихо.
Дерево является хорошим термоизолятором. Поэтому дом из дерева эффективен при энергосбережении, и это качество снизит расходы при отоплении дома. Даже в холод в доме из дерева тепло. Свежесть и прохлада в жару поддерживаются свободной циркуляцией воздуха.
Вес дерева позволяет сделать фундамент дома менее массивным, что естественно приводит к сокращению расходов на строительство.
Брус имеет гладкую поверхность, что позволяет свести внутренние отделочные работы к минимуму.
Стены из дерева не промерзают.
Дерево выделяет фитоциды, вещества, полезные для человека. При вдыхании этих веществ происходит очищение крови и укрепление иммунитета, именно по этому бани из дерева так популярны. Кроме того, фитоциды являются природными антисептиками, губительными для микробов.
Дома из дерева почти не повреждаются при подземных толчках. Поэтому их широко используют в сейсмических районах.

Недостатки деревянных конструкций:

Недостаток бруса в том, что материал горюч и пожароопасен; в нем могут заводиться паразиты и плесневые грибки; без должной обработки подвержен гниению.

Самым существенным недостатком дома из дерева является отсутствие огнестойкости, его пожароопасность.
Если дерево покрывается краской либо лаком, то эти работы нужно проводить регулярно.
Дерево является естественным материалом, соответственно, в нем могут обитать различные паразиты и плесневые грибки. Из-за этого требуется соответствующая обработка перед строительством.
Дерево подвержено гниению.
Брус растрескивается при высыхании, что портит внешний вид строения, а также способствует попаданию влаги и дальнейшему гниению.

Теплопроводность газобетона — показатели

Согласно ГОСТу 31360-2007, который оговаривает технические характеристики, состав и размеры газобетонных блоков, показатели теплопроводности его типов в 3-5 раз ниже, чем у полнотелого кирпича. Это означает не только то, что толщина стены может быть в 1,5-2 раза меньше, но и утеплителя требуется намного меньше — опять экономия.

В таблице 1 представлены значения показателя «теплопроводность» из ГОСТа для газобетона.

Марка по плотности	D300	D400	D500	D600
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, λ0 Вт/(м/ºС)	0,072	0,096	0,12	0,14
Коэффициент теплопроводности при влажности 4%, λА Вт/(м/ºС)	0,084	0,113	0,141	0,160
Коэффициент теплопроводности при влажности 5%, λБ Вт/(м/ºС)	0,088	0,117	0,147	0,183

Сравнение теплопроводности газобетона и других строительных материалов представлено в таблице 2.

Строительный материал	Плотность, ρ кг/м3	Теплопроводность в сухом состоянии, λ0 Вт/(м/ºС)	Теплопроводность при влажности 4%, λА Вт/(м/ºС)
Автоклавный газобетон D500	500	0,12	0,141
Керамзитобетон	800	0,231	0,35
Железобетон	2500	1,69	2,043
Полнотелый глиняный кирпич	1800	0,56	0,81
Пустотелый глиняный кирпич	1000	0,26	0,439
Полнотелый силикатный кирпич	1800	0,70	0,87
Дерево (сосна, ель)	500	0,09	0,18
Минеральная вата	150	0,042	0,045
Пенополистерол	35	0,028	0,028

Тоже самое в визуальном представлении, наглядно видна толщина теплоизоляции.

Теплопроводность газобетона в сравнении с другими строительными материалами

Классификация блоков

Газобетон — это пористый строительный материал. В его состав входит: цемент, известь, алюминиевая пудра, кварцевый песок и вода. В процессе смешивания и изготовления блоков происходит реакция образующая водород. Далее смесь подвергается вибрации и затвердевает. Из большой затвердевшей массы вырезают блоки, нужных размеров. Ширина их может быть от 7,5 до 50 сантиметров. Длина от 60 до 62,5 сантиметров. Высота от 20 до 25 см.

При выборе размеров нужно обязательно учитывать назначение и размеры постройки, сезонность использования, срок эксплуатации и денежные затраты. И только после этого стоит выбирать толщину блоков, так как именно от этого будет завесить тепло-, звукоизоляция и многое другое.

Основные виды

Требование к блокам по прочности и теплоизоляции могут быть разными и зависят они от того, какое помещение будет строиться. Если это будет нежилая постройка, то необходимо, чтобы стены были просто прочными, а вот при строительстве жилого здания важно учитывать все. Существует несколько разновидностей блока из газобетона:

Теплоизоляционный. Плотность такого блока составляет 300—500 кг/м3. Такой вид подходит для строительства самонесущих стен или его можно использовать в качестве дополнительного утепления.
Конструкционный. Плотность — от 1000 до 1200 кг/м3. Имеет небольшой вес, поэтому используется для возведения больших объектов.
Конструкционно-теплоизоляционный. Плотность — от 500 до 900 кг/м3. Этот вид подходит для возведения невысоких зданий. Считается теплым и прочным материалом.

Этот стройматериал при грамотном применении имеет массу достоинств. Главное, учитывать его основные характеристики и согласовывать с условиями и местом постройки.

Плотность материала

Плотность блока определяется его весом и обозначается латинской буквой D, а цифрами обозначается ширина. Например, марка D 500 представляет блок шириной 50 см. Существует несколько марок плотности (D):

Статья по теме: Как приклеить фотообои на стену

D 50, D 100, D 250 — имеют минимальную плотность, поэтому их лучше использовать для кладки внутренних стен без нагрузок.
D 300, D 400 — используют для возведения несущих стен. Такую марку можно рекомендовать для строительства двухэтажных домов.
D 500, D 600 — обладают высокой устойчивостью к морозам, их цена намного выше предыдущих марок. Подходят для кладки фасадных стен трехэтажного дома.
Марки от D 600 и выше — рекомендованы для возведения прочных специальных конструкций.

Плотность нужно учитывать в первую очередь при расчете нагрузки на фундамент здания на начальном этапе работы.

Утепление газобетона: внутри или снаружи?

Выбирая, снаружи или изнутри осуществить утепление стен из газобетона, предпочтение лучше отдавать первому способу.

Во-первых, внутренний объем здания существенно уменьшается из-за толщины изолятора.

Во-вторых, в холодное время стены плохо прогреваются и быстро остывают с внешней части, а скопившийся конденсат в плитах, деревянном перекрытии или кирпиче многократно замерзает и размораживается, что отрицательно сказывается на целостности всей конструкции.

В-третьих, особенность структуры газобетона требует устройства обязательной вентиляции между слоем утеплителя и стены, в противном случае появится плесень и грибок.

При проектировании наружной конструкции слои должны быть расположены с уменьшением их пароизолирующей и увеличением теплоизолирующей способности в направлении изнутри наружу.

Смещение точки росы без утепления, а также при внутреннем и внешнем утеплении
При определенных условиях и хороших системах пароизоляции и вентилирования допускается установка внутреннего утеплителя.

Поэтому чаще всего применяется утепление фасада снаружи, к тому же такой подход существенно повышает уровень звукоизоляции стен. Утеплитель и защитная пленка защищают газобетон от разрушительного действия влаги, а финишная отделка позволяет сделать красивый фасад в любом стиле.

Утепление пенопластом

Из плюсов такого способа теплоизоляции снаружи можно назвать только низкую цену материала. Дальше идут одни минусы: пенопласт совсем не «дышит», не пропускает пар и поэтому для него необходимо устройство вентиляционной прослойки на каркасе. Это, естественно, требует дополнительных финансовых (и немаленьких) затрат, а значит сэкономить на пенопласте не удастся, хотя его стоимость почти в 2 раза меньше, чем минеральной ваты. Листы пенополистирола фиксируются прямо на стену фасада с помощью клея и дюбелей.

Экструдированный пенополистирол (самый распространенный пеноплэкс) — это, по сути, тот же пенопласт, только ощутимо дороже по цене. Отличие заключается в технологии создания гранул. Опытные строители не рекомендуют использовать этот материал для отделки снаружи, так как тоже требуется устройство вентиляционного каркаса, как при работе с пенопластом.

Технология утепления пенополистиролом проста и выполнить работы можно самостоятельно. Состоит она из следующих этапов:

подготовка поверхности стены фасада — очищение с помощью жесткой щетки и снятие пыли;
выравнивание неровностей на стене (если таковые есть);
армирование обрамления окон — наклеивание стекловолоконной сетки так, чтобы она торчала минимум на 10 см (после установки утеплителя сетка загибается и закрепляется);
каждый лист пенополистирола надо смазать клеевым составом (только для наружных работ!), разровнять клей шпателем, прикрепить на место и зафиксировать пластиковыми дюбелями с крупными шапочками-зонтиками.

Очень важно! Каждый лист надо выставлять с небольшим смещением, чтобы избежать образования трещин после финишной отделки фасада.

На утепленную снаружи стену из газобетона подходят следующие варианты отделочных материалов:

сайдинг;
любой вентилируемый фасад (на деревянном или металлическом каркасе);
декоративная плитка и искусственный камень;
штукатурка и покраска (мокрый фасад).

Утепление стен из газобетона минеральной ватой

Толщина перегородочных стен

Этот параметр выбирается с учетом определенных факторов, при этом рассчитывается несущая возможность и учитывается высота перегородки.

Выбирая блоки для таких стен, следует обратить пристальное внимание на значение высоты:

если она не переваливает за трехметровую отметку, то оптимальная толщина стен – 10 см;
при увеличении высотного значения до пяти метров, рекомендуется применять блоки, толщина которых равна 20 см.

Если возникнет необходимость получить точные сведения без выполнения расчетов, можно воспользоваться стандартными значениями, в которых учтены сопряжения с верхними перекрытиями и значения длины возводимых стен. Особое внимание уделяется следующим советам:

при определении эксплуатационной нагрузки на внутреннюю стену появляется возможность выбора оптимальных материалов;
для перегородок несущего типа рекомендуется использовать блоки D 500 либо D 600, длина которых достигает 62.5 см, ширина – варьируется от 7.5 до 20 см;
устройство обычных перегородок подразумевает использование блоков с показателем плотности D 350 – 400, позволяющих улучшить стандартные параметры звукоизоляции;
показатель звукоизоляции в полной мере зависит от толщины блока и его плотности. Чем она выше, тем лучшими шумоизоляционными свойствами обладает материал.

Статья по теме: Что проложить между печкой и деревянной стеной

Если длина перегородки равна восьми метрам и более, и высота ее от четырех метров, то с целью увеличения прочности всей конструкции каркасная основа усиливается железобетонным армирующим поясом. Кроме того, нужной прочности перегородки можно достичь клеевым составом, с помощью которого ведется кладка.

Утепление минеральной (базальтовой) ватой

Теплоизоляция минватой — рулонной или предпочтительнее минераловатными плитами (проще в работе) — это самый оптимальный способ. У этого материала хорошая паропроницаемость — в доме будет здоровая атмосфера, он легкий и простой в установке. Кроме того, утепление минватой гарантирует минимум 70 лет эксплуатации дома без необходимости замены утеплителя, тогда как пенопласт «стареет» уже через 20-25 лет.

Технология утепления минватой практически не отличается от установки пенополистирольных листов. Только после застывания клея на слой утеплителя укладывается сетка из стекловолокна, еще раз наносится слой клея и тогда весь теплоизоляционный пирог закрепляется дюбелями.

Видео – утепление стен из газобетона, строительные тонкости:

Утепление газобетонных домов эковатой

Это относительно новый, но очень эффективный способ утепления домов снаружи. Эковата обладает уникально низкой теплопроводностью — ее слой в 20 см аналогичен стене толщиной в 1 метр. Наносится утеплитель способом влажного напыления или сухой выдувки. Для этого нужна специальная установка — ее можно взять в аренду, а лучше заказать работу «под ключ» в компании, предлагающей такие услуги. В конечном итоге такой способ утепления обойдется где-то на 25% дороже, чем минватой, но преимуществ эковата имеет гораздо больше.

Утепление стен из газобетона эковатой

Фасад дома из газобетона при утеплении эковатой предпочтительно оформлять сайдингом. В этом случае предварительно на стены устанавливается каркас для сайдинга, а затем выполняется напыление эковаты. После застывания стену выравнивают, монтируют гидроизоляцию, ветрозащиту и устанавливают сайдинг.

Утепление теплой штукатуркой

Преимуществ у этого способа отделки фасадов из газобетона достаточно много. Такая слоистая система обеспечивает уровень теплоизоляции в 4 раза выше, чем обычная штукатурка. Кроме того, это сравнительно недорогой вариант теплоизоляции зданий.

Наиболее часто применяется система, состоящая из 3-х слоев, с жестким креплением к основанию на клей и тарельчатый дюбель: