2010-12-05
Materiały Termoizolacyjne
Transport ciepła
Ciepło  jest to forma energii, a jej istota polega na
drganiu cząsteczek materii (całkowita energia
kinetyczna cząstek danego ciała)
Rodzaje transportu energii cieplnej
przez przewodzenie  przekazywanie energii
nagrzanych czÄ…stek sÄ…siadujÄ…cym czÄ…steczkom
przez konwekcjÄ™  swobodny ruch czÄ…steczek
spowodowany ró\
nicÄ… energii
przez promieniowanie  na powierzchni ciała
ogrzanego powstajÄ… fale elektromagnetyczne
1
2010-12-05
Straty ciepła
Funkcja materiału izolacyjnego
Bez izolacji termicznej Z warstwÄ… izolacji termicznej
2
2010-12-05
Funkcja materiału izolacyjnego
Energooszczedność
Budynek i jego instalacje grzewcze, chłodzące i
wentylacyjne należy projektować i wykonywać w taki
sposób, aby utrzymać na niskim poziomie ilość energii
wymaganą do użytkowania, z uwzględnieniem
warunków klimatycznych lokalizacji i potrzeb
użytkowników.
Dyrektywa Rady Wspólnot Europejskich 89/106/EEC
3
2010-12-05
Qi
Ti
ciepło zimno
hałas cisza
transport energii
Te
Qe
przegroda
Przegroda utrudnia transport energii, odgradza
ośrodki o różnej energii (różnica gradientów)
Współczynnik przewodzenia ciepła  [W/mK]



 (lambda) to strumień energii,



jaki przepływa przez warstwę
materiału o powierzchni 1m2 i
grubości 1m, w jednostce czasu,
przy różnicy temperatur po
obydwu stronach warstwy
równej 1oK .
4
2010-12-05
Oznaczenie współczynnika 



METODY POMIARU:
1) stacjonarne (metoda ustalonego strumienia ciepła)
2) niestacjonarne (metoda nieustalonego strumienia
ciepła)
Schemat konstrukcji aparatu
d
płytowego wyposa\
onego w czujnik
gęstości strumienia cieplnego  = f Q
"T
płyta ciepła
badana próbka gdzie:
wym. 30x30x5 cm  - wsp. przewodzenia ciepła, W/mK
f - stała kalibracji, W/m2mV
ciepłomierz Q - wartość śr. wskazań ciepłomierza, mV
d - średnia grubość próbki, m
płyta zimna
"T - średnia wartość ró\
nic temp, K
Współczynnik przewodzenia ciepła  [W/mK]



materiaÅ‚ lity (granit, bazalt)  = 2,9  3,5 W/m·K
powietrze (Ć<2 mm)  = 0,028 W/m·K
(2<Ć<5 mm)  = 0,036 W/m·K
(Ć>5 mm)  = 0,046 W/m·K
woda  = 0,63 W/m·K
miedz
(struktura krystaliczna)  = 370 W/m·K
materiaÅ‚ termoizolacyjny  < 0,07 W/m·K
5
2010-12-05
min = f ( vs, s, vp, p, Ćp ....)
   Ć
   Ć
   Ć
Vs
1) Vs  min
2) szkielet powinien być
zbudowany z materiałów,
dla których  jest niskie i
Vp
struktura bezpostaciowa
3) Vp  max
4) p  min, Ćp min
Metody nadawania porowatości materiałom izolacji
termicznej
zwiększenie naturalnej porowatości (np. korek
ekspandowany)
luz
ne zasypywanie materiałami ziarnistymi i
włóknistymi
odparowywanie nadmiaru wody
wypalanie wprowadzonych do masy substancji np.
organicznych (pustaki Porotherm - ceramika
poryzowana)
dodawanie środków gazotwórczych
metoda dodawania do tworzywa gazu pod ciśnieniem,
a następnie odjęcie ciśnienia (rozprę\
enie)
spęcznienie glin ceramicznych
6
2010-12-05
Podział materiałów termoizolacyjnych ze wzgledu na wartość 
Wysokoefektywne  < 0,07 W/m·K
Åšrednioefektywne  = 0,07 - 0,10 W/m·K
Niskoefektywne  = 0,10 - 0,25 W/m·K
Opór cieplny
îÅ‚ Å‚Å‚
îÅ‚m2 Å" K Å‚Å‚
d m
ïÅ‚ śł
R = a"
ïÅ‚ śł
W
 ïÅ‚ śł W
ïÅ‚ śł
ðÅ‚ ûÅ‚
ðÅ‚ m Å"K ûÅ‚
 - wartość współczynnika przewodności cieplnej [W/mK]
-
-
-
d - grubość warstwy [m]
-
-
-
7
2010-12-05
Opór cieplny
îÅ‚m2 Å‚Å‚
d Å"K
R =
ïÅ‚ śł
 W
ïÅ‚ śł
ðÅ‚ ûÅ‚
styropian
drewno cegła beton mur kamienny
1 cm
=
1cm = 0,01m
 = 0,04 W/m·K
Warstwy ró\
nych materiałów - jednakowy opór cieplny R=0.25 [m2K/W]
Współczynnik przenikania ciepła
dla ściany warstwowej
1 W
îÅ‚ Å‚Å‚
U =
ïÅ‚m Å" K śł
2
R
ðÅ‚ ûÅ‚
1 1 W
îÅ‚ Å‚Å‚
U = =
2
ðÅ‚ ûÅ‚
i
"R R1 + R2 + K + Ri ïÅ‚m Å" K śł
8
2010-12-05
Opory cieplne
1 2
+20 C
+20°C
R = Rse+ R1 + R2 +Rsi
+10°C
Rs opór przejmowania ciepła
0°C
Rse= 0,04 [m²K/W]
-10°C Rsi
Rse
Rsi= 0,13 [m²K/W]
- 20 C
d1 d2
Opory przejmowania ciepła
9
2010-12-05
Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła
1. Sumujemy opory poszczególnych warstw
R= Rse+ R1 + & +Rn +Rse
2. Obliczamy
U = 1/R [W/m²K]
3. Sprawdzamy warunek normowy
U < U max = 0.30 [W/m2K]
Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła
1 2
+20 C
Rsi
Rse
Oblicz współczynnik przenikania ciepła U:
" mat. termoizolacyjny d1=0,12 [m], 1=0,04 [W/mK]
" cegła zwykła d2=0,38[m], 2=0,77 [W/mK]
- 20 C
" uwzględniając opory przejmowania ciepła
Rse= 0,04 [m²K/W]
d1 d2
Rsi= 0,13 [m²K/W]
10
2010-12-05
Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła
1. Obliczamy R (opór cieplny):
Rse termoizolacja cegła Rsi
R= 0,04 + 0,12 / 0,04 + 0,38 / 0,77 + 0,13 [m²K/W]
R= 0,04 + 3,0 + 0,49 + 0,13 [m²K/W]
R = 3,66 [m²K/W]
2. Obliczamy U (współczynnik przenikania ciepła):
U= 1/R = 0,27 [W/m²K]
3. Sprawdzamy warunek normowy
U= 0,27 < 0,30 [W/m²K]
Projektowanie ściany warstwowej
1. 2. 3. 4. 5.
1. Rse= 0,04 [m²K/W]
Rse 2. cegła klinkierowa d = 0,120[m]  =0,80 [W/mK]
Rsi 1 1
3. mat termoizolacyjny d = x [m],  = x [W/mK]
2 2
4. pustak MAX d =0,268[m],  =0,21 [W/mK]
3 3
5. Rsi = 0,13 [m²K/W]
Styropian EPS 0.040 [W/mK]
Wełna mineralna 0.038 [W/mK]
120 5 268 [mm]
X
Styropian XPS 0.028 [W/mK]
11
2010-12-05
Projektowanie ściany warstwowej
Rse klinkier mat.termoizol MAX Rsi
R=0.04 + 0.12 / 0.8 + Rx + 0.268 / 0.21 + 0.13 [m²K/W]
R=0.04 + 0.15 + Rx + 1.276 + 0.13 [m²K/W]
U= 1/R < 0,3 [W/m²K]
1 /(1.596 + Rx )< 0.30 / *(1.596 + Rx )
1 < 0.3 (1.596 + Rx )
1 < 0.4788 +0.3 Rx
0.5212< 0.3 Rx /0.3
d obliczymy z Rx = d / 
Styropian EPS 0.040 [W/mK]
Rx >1.74 [m²K/W]
Wełna mineralna 0.038 [W/mK]
Styropian XPS 0.028 [W/mK]
Projektowanie ściany warstwowej
Rx >1.74 [m²K/W]
d obliczymy z Rx = d / ,
d=0.0695 m, Styropianu EPS  = 0.040 [W/mK]
d=0.066 m, Wełny mineralnej  = 0.038 [W/mK]
d=0.049m, Styropianu XPS  = 0.028 [W/mK]
12
2010-12-05
Projektowanie ściany warstwowej
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
R
2.0
1.74
1.5
1.0
0.5
0.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
5 7
grubość warstwy [cm]
d
Przykłady ścian warstwowych
+20 C +20 C
+20 C
- 20 C
-20 C -20 C
A B C
13
2
opór cieplny warstwy [m K/W]
2010-12-05
Współczynnik przenikania ciepła
wg. PN-EN ISO 6946
U < 0.30 [W/m2K]
ściany wielowarstwowe
Aplikacje
1. dach
2. poddasze
3. stropodach
4. ściany zewnętrzne
5. ściany wewnętrzne
6. fundamenty i
posadzki
7. instalacje i urzÄ…dzenia
8. kominki
14
2010-12-05
Podział ze wzgledu na pochodzenie
Materiały termoizolacyjne
2. Pochodzenia
1. Pochodzenia
nieorganicznego 3. Z tworzyw sztucznych
organicznego
mineralnego
SÅ‚oma
Trzcina Wełna mineralna
Paz
dzierz Wełna szklana Styropian
Drewno i jego pochodne Szkło piankowe Spienione PCV
Korek Keramzyt Pianka poliuretanowa
Wełna owcza Perlit
Cechy  dobrego  materiału termoizolacyjnego
Współczynnik  0,04 W/mK
Iz
ab
Porowatość
98%, zamknięta
el
a
Gęstość pozorna
styropian 15, 20, 30 kg/m3
H
A
Nasiąkliwość
G
bliska 0%
E
Trwałość
R,
IM
Odporność ogniowa
iK
B
15