Теплоизолятор это: Теплоизоляция | это… Что такое Теплоизоляция?

Теплоизоляция | это… Что такое Теплоизоляция?

Разрушенная теплоизоляция на магистральной теплотрассе

Теплоизоляция — это элементы конструкции, уменьшающие передачу тепла. Также термин может означать материалы для выполнения таких элементов или комплекс мероприятий по их устройству.

Основные типы теплоизоляции

Теплоизоляцию можно разделить по следующим типам, соответствующим разным способам теплопередачи:

• отражающая, которая предотвращает потери за счёт отражения инфракрасного «теплового» излучения
• предотвращающая потери за счёт теплопроводности, водопоглощения, паропроницаемости, то есть за счет кондуктивного и конвективного теплообмена (сочетания передачи тепла через сам материал и воздух или газ, находящийся в нем)

На практике теплоизоляционные материалы принято делить на три вида (по виду основного исходного сырья):

1. Органические — получаемые с использованием органических веществ. Это, прежде всего, разнообразные пенопласты (например, пенополистирол). Такие теплоизоляционные материалы изготавливают с объёмной массой от 10 до 100 кг/м³. Главный их недостаток — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не выше 90°C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т. п.). Также в качестве органических изолирующих материалов используют переработанную неделовую древесину и отходы деревообработки (древесно-волокнистые плиты, ДВП, и древесностружечные плиты, ДСП), сельскохозяйственные отходы (соломит, камышит и др.), торф (торфоплиты) и т. д. Эти теплоизоляционные материалы, как правило, отличаются низкой водо-, биостойкостью, а также подвержены разложению и используются в строительстве реже. 
2. Неорганические — минеральная вата и изделия из неё (например, минераловатные плиты), лёгкий и ячеистый бетон (газобетон и газосиликат), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита, вермикулита, сотопласты и др. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических шлаков в стекловидное волокно. Объёмная масса изделий из минеральной ваты 35—350 кг/м³. Характерная особенность — низкие прочностные характеристики и повышенное водопоглощение, поэтому применение данных материалов ограничено и требует специальных методик установки. При производстве современных теплоизоляционных минераловатных изделий (ТИМ) производится гидрофобизация волокна, что позволяет снизить водопоглощение в процессе транспортировки и монтажа ТИМ.
3. Смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовый картон, асбестовая бумага, асбестовый войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

Показатели теплопроводимости пенобетона плотностью 150 кг/м³, изготовленного на цементе марки М500Д0, песка 5-ой фракции, пенообразователя Foamin C и воды в сравнении с ППУ изоляцией, указаны в таблице №1:

Теплопотери теплоизолированных труб, Кал/час на 1 п. м.

Основные виды применяемой теплоизоляции:

• неавтоклавный пенобетон (плотностью до 250 кг/м³)
• минераловатные изделия в виде матов, плит, скорлуп, цилиндров и т. п. (каменная и стеклянная вата)
• пенополистирол (вспененный и экструдированный)
• пенополиуретан
• вспененный каучук и полиэтилен
• вакуумная теплоизоляция

Применение теплоизоляции

Теплоизоляция применяется для уменьшения теплопередачи всюду, где необходимо поддерживать заданную температуру, например:

• В строительстве теплоизоляция применяется для внутреннего и внешнего изолирования наружных стен зданий, кровель, полов и т.  д. Благодаря этому снижается расход энергии на отопление и кондиционирование.
• В производстве одежды и обуви. Благодаря теплоизолирующим свойствам одежды человек может без активного движения долгое время пребывать на открытом воздухе в сильный холод или в холодной воде.
• В корпусах или ограждающих конструкциях холодильного оборудования, печей. Благодаря теплоизоляции возможно значительно снизить затраты энергии на поддержание требуемой температуры внутри.
• Трубопроводы теплотрасс окружают теплоизоляцией для уменьшения охлаждения или нагрева передаваемого теплоносителя. Защищают от коррозии. Теплоизоляция обладает пароизолирующими (не всегда) и шумозащитными свойствами.
• Изоляция емкостей, резервуаров, бойлеров.
• Изоляция трубопроводной арматуры, где применяются съёмные теплоизоляционные конструкции.

Теплоизоляция стен

Теплоизоляция наружных стен выполняется в основном тремя способами:

1. Навесной вентилируемый фасад с применением теплоизоляции (каменная или стеклянная вата)
2. Тонкослойная штукатурка фасадов по теплоизоляционному материалу (пенополистирол или минеральная вата)
3. Трехслойная конструкция стен (трехслойная, слоистая или колодцевая кладка, сэндвич-панели клееные или сборные, трехслойные ж/б стеновые панели).

С точки зрения теплофизики наиболее эффективно применять теплоизоляцию снаружи, так как в этом случае несущая конструкция стены находится всегда в зоне положительных температур и оптимальной влажности. Возможно применение теплоизоляции изнутри здания, но при этом варианте необходимо проводить расчет по влажностному режиму на необходимость слоя пароизоляции и только в исключительных случаях, когда невозможно изменить фасад здания по тем или иным соображениям (здание имеет высокую архитектурную и художественную ценность и т. д.).

Для теплоизоляции стен традиционно применяют следующие виды теплоизоляционных материалов: пенополистирол, Минеральная вата или Стекловата (стекловолокно). Также применяются утеплители из полиэфирного волокна с пониженной горючестью, среднее значение коэффициента теплопроводности которого составляет приблизительно 0,02 Вт/(м•K).

Утепление деревянного дома имеет несколько значительных особенностей, а именно теплоизоляция стыков несущих элементов (брус, сруб и т.  д.). Традиционно для этой цели использовались такие естественные материалы как пакля и мох. В современном мире им на смену пришел столь же натуральный и экологичный, но более практичный утеплитель деревянного дома — им стал лен или джут.

Материалы для изготовления теплоизоляции

Для изготовления теплоизоляции, препятствующей теплопроводности, используют материалы, имеющие очень низкий коэффициент теплопроводности, — теплоизоляторы. В случаях, когда теплоизоляция применяется для удержания тепла внутри изолируемого объекта, такие материалы могут называться утеплителями. Теплоизоляторы отличаются неоднородной структурой и высокой пористостью.

См. также

Теплопроводность

Примечания

Ссылки

• Аблесимов Н.Е., Земцов А.Н. Релаксационные эффекты в неравновесных конденсированных системах. Базальты: от извержения до волокна. Москва, ИТиГ ДВО РАН, 2010. 400 с.

Напыляемая теплоизоляция — что это такое?

Среди имеющихся на рынке теплоизоляционных материалов, таких как пенопласт, пенополистирол, вспененный полиэтилен, базальтовое волокно, керамзит, значительную нишу занимает пенополиуретан (далее ППУ).

Пенополиуретановый теплоизоляционный материал в отличие от других материалов наносится на поверхность методом напыления. Получается слой утеплителя без стыков и зазоров с низким коэффициентом теплопроводности от 0,02 до 0,04 Вт/(м•K) в зависимости от плотности и сроком эксплуатации 30-40 лет.

Получение пенополиуретанового теплоизоляционного материала

Пенополиуретан – это полимерный материал, получаемый в результате взаимодействия полиольного компонента (А) и изоцианатного компонента (Б). Процесс напыления ППУ заключается в дозировании двух компонентов в заданной пропорции под давлением в смесительный пистолет для распыления, где под действием сжатого воздуха происходит высокоэффективное мгновенное смешение компонентов. Далее смесь в виде аэрозольного факела распыляется на поверхность.  Сразу после нанесения происходит резкое увеличение пены в объеме. Пена застывает, образуя монолитное теплоизоляционное покрытие. Следует отметить, что по отдельности, оба компонента токсичны, но в результате полимеризации образуется экологически безопасный материал.

Пенополиуретан наносят на любую поверхность: металл, древесину, штукатурку, кирпич, рубероид, черепицу, кроме полиэтилена. Поверхность для нанесения должна быть сухой, обеспыленной и обезжиренной. Удалены крошащиеся и осыпающиеся участки. Для защиты окон, дверей, пола, мебели от пены используют полиэтилен.

Нанесение ППУ проводят в специальных защитных костюмах, респираторах, перчатках и очках. Оператор по напылению производит работы на расстоянии 0,5-1,0 м от поверхности, направляя поток строго перпендикулярно, равномерно, не оставляя щелей и зазоров, излишки пены срезают.  Толщина слоя пены за 1 проход 10-50 мм в зависимости от плотности напыляемого пенополиуретана. 

Важно, чтобы исходные компоненты подавались в смеситель в установленной пропорции. Нарушение пропорции негативно отразится на качестве пены. Увеличение количества изоцианата приводит к хрупкости пены, и наоборот, при увеличении количества полиола пена становится излишне эластичной, что приводит к сжатию пены, отслоению от поверхности.

Виды пенополиуретана 

Напыляемый ППУ, применяемый в качестве теплоизоляции, отличается по типу ячейки – открытая и закрытая, и по плотности — от 8 до 110 кг/м³.

Открытоячеистый, легкий ППУ, имеет плотность 8-20 кг/м³, по теплопроводности сравним с минеральной ватой, но имеет более высокую звукоизоляцию, и используется для утепления внутренних перегородок, в комплекте с гидро- и пароизоляцией, так как он гигроскопичен (как и минеральная вата).

Закрытоячеистый пенополиуретан, плотность от 25 кг/м³ не гигроскопичен, не требует дополнительных слоев пароизоляции, применяется для теплоизоляции внешних стен. 

Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладает пенополиуретан плотностью от 30 до 50 кг/м³.

Эффективность пенополиуретана как утеплителя

При выборе толщины слоя нужно учитывать климатическую зону, назначение утепляемого сооружения, исходные и необходимые температуру и влажность.

При расчетах необходимого количества ППУ, для утепления зданий и сооружений, нужно обращаться к СНиП 23-02-2003.

R_req = a*D_d + b

D_d = (T_int – T_ht)*Z_ht

Δ=R_req*λ 

R_req – сопротивление теплопередачи

a и b – коэффициенты (СНиП 23-02-2003)

D_d – градусо-сутки отопительного сезона 

T_int –требуемая температура внутри здания

T_ht – средняя температура воздуха снаружи помещения

Z_ht – длительность периода отопления

Δ – толщина слоя пенополиуретана

λ – теплопроводность

По формуле, представленной выше, рассчитывается сопротивление теплопередачи для здания целиком. Чтобы получить сопротивление теплопередачи только для ППУ, нужно из общего вычесть сопротивления остальных материалов, например, штукатурки, шпаклевки, и тд. Утепление пенополиуретаном позволяет использовать самый тонкий слой теплоизоляции в сравнении с другими утеплителями, так как его теплопроводность ниже. При сравнении ППУ с коэффициентом теплопроводности 0,022 Вт/(м•K), например, с минеральной ватой, у которой коэффициент теплопроводности 0,052 Вт/(м•K), получаем соотношение 0,052/0,022=2,36. Слой минеральной ваты 10 см, соответствует слою ППУ в 4,2 см.

Для расчета требуемой толщины утеплителя используют теплотехнические калькуляторы.

Преимущества пенополиуретана

• 
  нанесение на поверхности любых форм;
• 
  отсутствие мостиков холода;
• 
  технология нанесения исключает появления щелей, пустот и трещин;
• 
  надежное сцепление с поверхностями;
• 
  срок эксплуатации с неизменными характеристиками 25 лет, далее теплопроводность несущественно повышается, общий срок эксплуатации 30-40 лет;
• 
  высокая скорость работ по утеплению;
• 
  пенополиуретан не поддерживает горение;
• 
  экономия пространства: 150 мм минеральной ваты заменяет 50 мм пенополиуретана;
• 
  низкие затраты на перевозку: объем исходных компонентов увеличивается в 10-100 раз в зависимости от выбранной плотности;
• 
  устойчив к грибкам и сырости.

Теплоизоляторы | Физика Фургон

Категория
Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22.10.2007

В:

Как работает теплоизолятор?
— Сара
Англия

A:

Sarah —

Теплоизолятор — это то, что препятствует перемещению тепла из одного места в другое. Существует 3 основных пути распространения тепла: конвекция, теплопроводность и излучение. Обычно фраза «теплоизолятор» относится к материалу, который блокирует проводимость.

Проводимость — это то, что происходит, когда что-то горячее физически касается чего-то холодного. Тепло переходит от горячей поверхности к холодной, нагревая ее. Чтобы этого не произошло, вы используете материал, через который тепло не может проходить очень легко (теплоизолятор).

Но что это за материал? Проведите несколько экспериментов. Заверните чашку с очень горячей водой в материал, который, по вашему мнению, может быть изолятором (например, в одеяло). Положите руку на внешнюю сторону изолятора и посмотрите, насколько она горячая. Попробуйте с разными материалами. Чем жарче снаружи, тем больше тепла уходит изнутри и тем хуже изолятор. Попробуйте то же самое с кубиком льда. Какой из них кажется самым холодным снаружи?

-Тамара

Вам также может быть интересно, как на самом деле работает теплоизолятор.

Ключевым моментом в избавлении от теплопроводности является очень мало путей, по которым тепловая энергия может легко перемещаться. Один из лучших способов перемещения тепловой энергии — это энергия электронов, которые проводят электричество в металлах, поэтому лучше избегать металлов. Другой — это крошечные звуковые волны, поэтому вам не нужен хороший кристалл (например, сапфир), в котором звуковые волны проходят долгий путь, прежде чем отражаются в новом направлении. Газы (например, воздух) имеют низкую теплопроводность, но они склонны к тепловой конвекции, при которой большие потоки текучего материала (движимые силой тяжести) переносят тепло. Эти токи могут быть прерваны очень тонкими стенками из пластика, например, из пенополистирола, отличного теплоизолятора. Одеяла используют волокна ткани, чтобы частично остановить конвекцию.

Чтобы получить наилучшую теплоизоляцию, иногда необходимо также подавить тепловое излучение (в основном инфракрасное излучение). Этого можно добиться с помощью очень тонких отражающих металлических слоев, подобных тем, которые вы видите на стеклянном термосе. Но разве мы не говорили, что металла следует избегать? Вы, конечно, не хотите, чтобы металл проникал между частями, которые должны иметь разную температуру, но это нормально, когда все металлические слои имеют одну температуру — им некуда отводить тепло.

Майк В.

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №1: эксперименты

В:

Я провожу эксперимент с водой и различными изоляторами. Я хочу знать, как сделать это наилучшим образом для истинного научного результата. Я планирую использовать небольшие пластиковые пробирки объемом 25 мл, помещенные в картонные контейнеры для мороженого. Я удостоверюсь, что температура воды измеряется, прежде чем выставлять контейнеры на улицу на определенный период. Я рассматриваю возможность использования: перьев, кусочков пенопласта, газет, песка и теплоизоляции дома. Можете ли вы дать мне какой-либо совет по поводу альтернативных изоляторов или где искать, ПОЧЕМУ разные изоляторы работают по-разному? Я хочу преуспеть в этом проекте и нахожу его интересным, поскольку моя семья проводит так много времени на свежем воздухе!
— Марион Хаммер (11 лет)
03062

Ответ:

Привет, Марион. Ключом к проведению хорошего научного эксперимента обычно является вопрос, на который вы хотите ответить. Вы можете разработать эксперимент вокруг этого вопроса.

Ваш вопрос «Какой материал изолирует воду от изменений внешней температуры?»

Mike W.

(опубликовано 22.02.2017)

Дополнение к этому ответу

Похожие вопросы

• теплоизоляция

• обратимая теплопередача?

• Медленно дренирование горячей воды

• Тепловая вместимость при постоянном объеме или давлении

• Сохранение холода молока

• .

• теплоемкость при постоянном давлении или объеме

• вязко-хрупкий переход

Все еще интересно?

Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях

• Температура и жара

Теплоизоляция

: что это такое и как она используется?

Теплоизоляция относится ко многим способам, которыми мы пытаемся предотвратить передачу тепла от одного объекта к другому. Этими двумя объектами могут быть горячие и холодные поверхности технологического оборудования на промышленных объектах или внутренние и внешние стены в жилых домах. Области применения теплоизоляции теоретически безграничны.

Несмотря на широкий спектр применений, доступных для функционализированных изоляционных материалов, все они обеспечивают одинаковые основные преимущества: более низкие потери энергии приводят к большей эффективности, что обеспечивает большую отдачу от инвестиций (ROI). Будь то изоляция стен жилых помещений или защита чувствительных механизмов от высоких температур, все различные типы изоляции соблюдают одни и те же простые принципы.

В этой статье Mid-Mountain Materials, Inc. более подробно исследует некоторые из различных типов теплоизоляции и области их применения.

Принципы работы теплоизоляции

Перед описанием различных типов изоляционных материалов, используемых в условиях высоких температур, стоит рассмотреть некоторые основные концепции теплопроводности и изоляции. Теплота – это термодинамическое количество тепловой энергии, которая перетекает из одной системы в другую, когда между ними существует разница температур. Он передается одним из трех различных способов:

• Кондукция
• Конвекция
• Радиация

Теплоизоляция обычно используется для ограничения теплопередачи посредством теплопроводности, которая требует, чтобы объекты находились в прямом контакте друг с другом. В некоторых типах изоляции используются отражающие покрытия для предотвращения передачи тепла через излучение, но в этой статье мы в основном имеем дело с передачей тепла между контактирующими объектами.

Скорость передачи тепла между объектами определяется коэффициентом теплопроводности (k) материалов. Металлы и керамика с высокой теплопроводностью часто используются для передачи тепла. Карбид кремния, например, с номинальной проводимостью 170 Вт/м·К обычно используется для создания высокотемпературных нагревательных элементов для промышленных печей и печей.

Наоборот, низкая теплопроводность дает чрезвычайно высокие значения сопротивления. Многие материалы на основе диоксида кремния имеют значения сопротивления менее 2 Вт/м-К, что может эффективно уменьшить поглощение тепла и минимизировать передачу. Хотя теплопроводность изоляционных материалов является критическим фактором производительности, необходимо учитывать многие другие свойства, в том числе:

• Плотность
• Удельная теплоемкость
• Толщина
• Термический мост

Какие материалы используются в теплоизоляции?

Естественно, материалы с высокими значениями термостойкости форматируются в самые плотные и толстые форматы, чтобы обеспечить эффективную теплоизоляцию. Изделия на основе волокнистых и иглопробивных матов являются одними из самых популярных конфигураций, так как их можно изготовить, отгрузить и установить быстро и качественно. Гибкие форматы также обеспечивают столь необходимую степень универсальности, когда речь идет об обертывании теплоизоляцией сложных механизмов или заполнении тесных пустот.

Если вы хотите более подробно ознакомиться с тем, как наши теплоизоляционные материалы работают в суровых высокотемпературных условиях, прочитайте нашу предыдущую запись в блоге: Теплоизоляционные ткани для кожухов паровых клапанов

Однако широкое историческое использование асбеста в таких форматах подчеркнул потенциальную опасность, присущую некоторым материалам. Несмотря на выдающееся значение сопротивления 0,08 Вт/м-К, асбест обладает известными канцерогенными эффектами и связан с широким спектром серьезных долгосрочных заболеваний.

В Мид-Маунтин мы используем огнеупорные керамические волокна высокой чистоты, ткани на основе диоксида кремния, маты из стекловолокна и многие другие типы изоляционных материалов для обеспечения безопасной и оптимальной работы в любой области применения.