Теплоизоляционные свойства сэндвич панелей.1. Определяем коэффициент теплопроводности (λ)Для минеральной ваты плотностью
100 кг/м³ коэффициент теплопроводности будет
ниже, чем у менее плотных марок. Это значит, что она лучше сохраняет тепло.
Согласно данным производителей и СП 50.13330.2012,
расчетное значение λ для минеральной ваты плотностью 100 кг/м³ составляет примерно 0.037 - 0.040 Вт/(м·°C).
· Для точного инженерного расчета всегда следует использовать значение, указанное в технической документации на конкретный продукт.
·
Для нашего расчета примем значение λ = 0.038 Вт/(м·°C). Это среднее и достаточно реалистичное значение для ваты такой плотности.
2. Рассчитываем термическое сопротивление слоя утеплителя (R)Используем стандартную формулу:
R = δ / λгде:
·
δ— толщина материала = 150 мм =
0.15 м·
λ— коэффициент теплопроводности =
0.038 Вт/(м·°C)R = 0.15 м / 0.038 Вт/(м·°C) ≈ 3.95 м²·°C/Вт3. Расчет полного сопротивления теплопередаче стены (R₀)Полное сопротивление всей ограждающей конструкции включает в себя также сопротивления теплообмену на внутренней и наружной поверхностях стены.
R₀ = Rв + Rутеплителя + Rнгде:
·
Rв — сопротивление теплоотдаче на внутренней поверхности стены (принимается по СП, для стен ≈
0.13 м²·°C/Вт)
·
Rн — сопротивление теплоотдаче на наружной поверхности стены (принимается по СП, для стен ≈
0.04 м²·°C/Вт)
R₀ = 0.13 + 3.95 + 0.04 ≈ 4.12 м²·°C/Вт4. Анализ результата и сравнение с нормативами·
Рассчитанное сопротивление утеплителя: ~3.95 м²·°C/Вт·
Полное сопротивление стены: ~4.12 м²·°C/ВтСравнение с нормативами (СП 50.13330.2012 "Тепловая защита зданий"):Требуемое значение сопротивления теплопередаче зависит от климатической зоны (определяется через ГСОП — градусо-сутки отопительного периода).
·
Для Казани и большей части Центрального региона России требуемое значение R₀ для стен составляет примерно
3.0 - 3.3 м²·°C/Вт.
·
Для Новосибирска и других холодных регионов это требование выше — может достигать
3.5 - 3.7 м²·°C/Вт.
Вывод:Стена из минеральной ваты плотностью 100 кг/м³ и толщиной 150 мм имеет отличное сопротивление теплопередаче
(~4.12 м²·°C/Вт), которое с запасом перекрывает нормативные требования для большинства регионов России, включая такие холодные города, как Новосибирск.
Расчет для стены каркасного дома:1. Критически важное замечание о плотности 15 кг/м³Минеральная вата такой низкой плотности
не является конструкционным материалом и
не используется в стенах в виде самостоятельного слоя. Это материал для ненагружаемых горизонтальных конструкций:
· Утепление чердачных перекрытий (где утеплитель лежит на полу и не несет нагрузки).
· Утепление полов по лагам.
В вертикальных конструкциях (стенах) такой мягкий утеплитель даст
сильную усадку под собственным весом, что приведет к образованию мостиков холода в верхней части стены и полной потере теплоизолирующих свойств.
Для стен применяется минеральная вата плотностью от 45-50 кг/м³ и выше.2. Расчет термического сопротивления (как абстрактный пример)Несмотря на неприменимость на практике, проведем расчет по формуле, чтобы увидеть разницу.
R = δ / λ·
δ— толщина материала = 150 мм =
0.15 м·
λ— коэффициент теплопроводности.
Определение (λ):Для столь низкой плотности коэффициент теплопроводности будет очень хорошим, так как основным теплоизолятором является воздух, заключенный между волокон.
· Для материалов плотностью 10-15 кг/м³ значение
λ ≈ 0.046 - 0.050 Вт/(м·°C).
·
Для расчета возьмем λ = 0.048 Вт/(м·°C).Рассчитываем:R = 0.15 м / 0.048 Вт/(м·°C) ≈ 3.13 м²·°C/Вт3. Сравнение с предыдущими расчетамиДавайте наглядно сравним результаты для одной и той же толщины (150 мм), но разной плотности:
Плотность минеральной ваты | Коэф. теплопроводности (λ) | Сопротивление слоя утеплителя (R) |
15 кг/м³ | ~ 0.048 Вт/(м·°C) | ~3.13 м²·°C/Вт |
100 кг/м³ | ~ 0.038 Вт/(м·°C) | ~3.95 м²·°C/Вт |
4. Вывод и практическая рекомендация·
Теоретически, при одинаковой толщине менее плотный материал (15 кг/м³) имеет
худшие показатели сопротивления теплопередаче (3.13 против 3.95), так как его коэффициент теплопроводности выше.
·
Практически, использовать вату плотностью 15 кг/м³ в стенах
категорически нельзя. Она сожмется, осядет, и реальное сопротивление теплопередаче готовой конструкции через несколько лет будет стремиться к нулю.
·
Для стен необходимо использовать специальные плитные материалы с плотностью, обеспечивающей сохранение формы в вертикальной конструкции (как правило, от 45 кг/м³ для каркасных стен и от 80-100 кг/м³ для вентилируемых фасадов).