Współczynnik przewodności cieplnej

Współczynnik przewodności cieplnej

Dlaczego pozornie identyczne materiały, których producenci podają te same parametry techniczne, wcale nie muszą być takie same?

płyty styropianoweZnamienne jest, że wiedza wśród projektantów i architektów na temat materiałów izolacyjnych, ich zastosowania i zmiany parametrów w czasie, ograniczona jest do ulotek producentów. Niestety producenci nie zawsze podają rzeczywiste parametry wyrobu.
Żeby to zrozumieć, trzeba przyjrzeć się z bliska tajnikom przekazywania ciepła i metodom pomiaru współczynników przewodnictwa cieplnego. Różnice w technologii produkcji, oraz w pomiarach właściwości styropianu mogą mieć wpływ na to, jak będzie się on sprawował w naszym budynku.

Fizyka
Wymiana ciepła jest formą przekazywania energii i zachodzi wówczas, gdy istnieje różnica temperatur. W przyrodzie spotykamy trzy rodzaje ruchu ciepła:

  • konwekcja,
  • promieniowanie,
  • przewodzenie.

Konwekcja, nazywana "unoszeniem", polega na przenoszeniu energii cieplnej przez rozgrzane cząstki gazów lub cieczy. Na przykład podgrzanie powietrza przy styku z grzejnikiem powoduje jego rozrzedzenie i wypychanie ogrzanego powietrza do góry. Zwolnione miejsce zajmują cząstki zimniejsze i w ten sposób proces ten może odbywać się ciągle, dopóki istnieje różnica temperatur. Jeśli w powietrzu znajduje się dym lub kurz, to ruchy konwekcyjne powietrza możemy z łatwością obserwować.

Promieniowanie jest to rozchodzenie się energii cieplnej w postaci fali elektromagnetycznej. Wszystkie ciała znajdujące się wokół nas są źródłem promieniowania, zakres i intensywność promieniowania zależy od temperatury ciała. Te o bardzo wysokiej temperaturze wysyłają promieniowanie bardzo silne, którego część możemy zobaczyć gołym okiem. Mówimy wtedy np. że żelazo "jest rozgrzane do czerwoności" lub nawet do "białości". Silnie rozgrzany kaloryfer jest źródłem promieniowania, którego wprawdzie nie zobaczymy, ale z łatwością poczujemy na naszej skórze. Wreszcie, słabego promieniowania wysyłanego przez ciała o niskich temperaturach ani nie zobaczymy, ani nie poczujemy, ale możemy je rejestrować np. przy użyciu kamery termowizyjnej.

Przewodzenie ciepła odbywa się poprzez przekazywanie energii pomiędzy sąsiadującymi cząstkami ciała stałego. Zmiana temperatury (a więc i energii) na jednym końcu ciała, wywołana jego podgrzaniem, powoduje rozchodzenie się ciepła wewnątrz tego ciała, aż do wyrównania temperatur. Dlatego właśnie silnie rozgrzewa się srebrna łyżeczka zanurzona jednym końcem w gorącej herbacie. Wiemy jednak, że zanurzona w tej samej herbacie łyżka z drewna nie rozgrzeje się tak jak srebrna. Dzieje się tak dlatego, że różne materiały w bardzo różny sposób przewodzą ciepło, niektóre intensywnie, inne bardzo słabo. Te ostatnie mogą być izolatorami, które pozwolą nam zatrzymać ciepło tam, gdzie jest ono potrzebne. Z tego względu badanie przewodzenia ciepła jest najważniejsze przy wyborze materiału izolacyjnego, jaki najlepiej spełni swoje zadanie.

Zdolność materiału do przewodzenia ciepła jest określana przy pomocy współczynnika przewodzenia ciepła, oznaczanego grecką literą λ (lambda). Wartość ta odpowiada ilości ciepła w dżulach, jakie jest przewodzone przez warstwę materiału o grubości 1 m i powierzchni 1 m², przy różnicy temperatur po obydwu stronach równej jednemu stopniowi, w czasie zaledwie jednej sekundy. Im mniejsza jest wartość współczynnika przewodzenia ciepła danego materiału, tym lepszym jest on izolatorem. Wartości λ dla konkretnych materiałów uzyskiwane są podczas specjalistycznych badań, w których mierzy się faktyczny strumień ciepła przewodzony przez próbkę konkretnego materiału.

Badania przewodności
Badania te, chociaż proste, jeśli chodzi o zasadę, nie są łatwe w realizacji, wymagają bardzo kosztownej aparatury pomiarowej i wykwalifikowanej obsługi laboratoryjnej.

Projektant lub inwestor dysponujący tylko ogólnymi danymi o materiałach izolacyjnych z badań dowie się na przykład, że λ styropianu (o niesprecyzowanej gęstości) wynosi 0,04. Jednak taka informacja ma charakter czysto orientacyjny. Stosowne normy podają wartości, które nie powinny być przekroczone, niezależnie od producenta materiału i innych warunków ich stosowania. W praktyce może być z tym różnie.


styropianKażdy producent podaje szczegółowe dane na temat konkretnego styropianu. W takim wypadku bardzo ważna jest wiarygodność producenta. Chodzi o to, by miał on nie tylko możliwości zapewnienia systematycznych badań produktu, ale i ścisłego przestrzegania technologii produkcji. Tak postawione warunki z reguły spełniają tylko duże, renomowane firmy.

Producent w stosunku do konkretnego rodzaju styropianu podaje deklarowaną przez siebie wartość współczynnika przewodzenia ciepła. Sposób określania tej wartości jest precyzyjnie określony w polskich i europejskich przepisach (PN-EN ISO 10456:2004).

Oceń artykuł
4,60 / 5 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i skomentuj pierwszy
Polecamy Ci również

Zobacz także