Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Baustoffen: Was bedeutet der Indikator + Wertetabelle

Beim Bau werden alle geeigneten Materialien verwendet.Die Hauptkriterien sind Sicherheit für Leben und Gesundheit, Wärmeleitfähigkeit und Zuverlässigkeit. Es folgen der Preis, die ästhetischen Eigenschaften, die Vielseitigkeit der Verwendung usw.

Betrachten wir eine der wichtigsten Eigenschaften von Baumaterialien – den Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten, da von dieser Eigenschaft beispielsweise der Komfort im Haus maßgeblich abhängt.

Was ist KTP-Baumaterial?

Theoretisch und auch praktisch bilden Baustoffe in der Regel zwei Oberflächen – eine äußere und eine innere. Aus physikalischer Sicht tendiert eine warme Region immer zu einer kalten Region.

Bei Baumaterialien tendiert die Wärme von einer Oberfläche (wärmer) zu einer anderen Oberfläche (weniger warm). Tatsächlich wird die Fähigkeit eines Materials, einen solchen Übergang zu durchlaufen, als Wärmeleitfähigkeitskoeffizient oder in der Abkürzung KTP bezeichnet.

Diagramm zur Erläuterung der Wirkung der Wärmeleitfähigkeit: 1 – Wärmeenergie; 2 – Wärmeleitfähigkeitskoeffizient; 3 – Temperatur der ersten Oberfläche; 4 – Temperatur der zweiten Oberfläche; 5 – Dicke des Baumaterials

Die Eigenschaften des CTS basieren in der Regel auf Tests, bei denen eine Versuchsprobe mit den Maßen 100 x 100 cm entnommen und einem thermischen Effekt ausgesetzt wird, wobei der Temperaturunterschied zweier Oberflächen von 1 Grad berücksichtigt wird. Belichtungszeit 1 Stunde.

Dementsprechend wird die Wärmeleitfähigkeit in Watt pro Meter pro Grad (W/m°C) gemessen.Der Koeffizient wird mit dem griechischen Symbol λ bezeichnet.

Standardmäßig werden diese Materialien bei einer Wärmeleitfähigkeit verschiedener Baustoffe mit einem Wert von weniger als 0,175 W/m°C in die Kategorie der Dämmstoffe eingestuft.

Die moderne Produktion beherrscht Technologien zur Herstellung von Baustoffen, deren CTP-Wert weniger als 0,05 W/m°C beträgt. Dank solcher Produkte ist es möglich, einen deutlichen wirtschaftlichen Effekt hinsichtlich des Energieverbrauchs zu erzielen.

Einfluss von Faktoren auf die Höhe der Wärmeleitfähigkeit

Jeder einzelne Baustoff hat eine spezifische Struktur und einen einzigartigen Aggregatzustand.

Grundlage hierfür sind:

• Dimension der Kristallstruktur;
• Phasenzustand der Materie;
• Kristallisationsgrad;
• Anisotropie der Wärmeleitfähigkeit von Kristallen;
• Volumen der Porosität und Struktur;
• Richtung des Wärmeflusses.

All das sind Einflussfaktoren. Auch die chemische Zusammensetzung und Verunreinigungen haben einen gewissen Einfluss auf den CTP-Gehalt. Die Menge an Verunreinigungen hat, wie die Praxis gezeigt hat, einen besonders ausgeprägten Einfluss auf die Höhe der Wärmeleitfähigkeit kristalliner Bauteile.

Isolierende Baustoffe sind eine Klasse von Bauprodukten, die unter Berücksichtigung der Eigenschaften von PTS hergestellt werden und nahezu optimale Eigenschaften aufweisen. Es ist jedoch äußerst schwierig, eine ideale Wärmeleitfähigkeit zu erreichen und gleichzeitig andere Eigenschaften beizubehalten.

Der PTS wird wiederum von den Betriebsbedingungen des Baumaterials beeinflusst – Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit usw.

Baumaterialien mit minimalem Pakettransformator

Untersuchungen zufolge hat trockene Luft einen minimalen Wärmeleitfähigkeitswert (ca. 0,023 W/m°C).

Unter dem Gesichtspunkt der Verwendung trockener Luft in der Struktur eines Baumaterials ist eine Struktur erforderlich, in der sich trockene Luft in zahlreichen geschlossenen Räumen mit kleinem Volumen befindet. Strukturell wird diese Konfiguration in Form zahlreicher Poren im Inneren der Struktur dargestellt.

Daher die logische Schlussfolgerung: Ein Baustoff, dessen innere Struktur ein poröses Gebilde ist, sollte einen geringen FCKW-Gehalt aufweisen.

Darüber hinaus nähert sich der Wärmeleitfähigkeitswert je nach maximal zulässiger Porosität des Materials dem Wert der Wärmeleitfähigkeit trockener Luft an.

Die Schaffung eines Baustoffs mit minimaler Wärmeleitfähigkeit wird durch eine poröse Struktur erleichtert. Je mehr Poren unterschiedlichen Volumens in der Struktur des Materials enthalten sind, desto besser kann CTP erzielt werden

In der modernen Produktion werden mehrere Technologien eingesetzt, um die Porosität eines Baustoffs zu erreichen.

Dabei kommen insbesondere folgende Technologien zum Einsatz:

• schäumend;
• Gasbildung;
• Wasserabdichtung;
• Schwellung;
• Einführung von Zusatzstoffen;
• Herstellung von Fasergerüsten.

Es ist zu beachten: Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient steht in direktem Zusammenhang mit Eigenschaften wie Dichte, Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit.

Der Wärmeleitfähigkeitswert lässt sich nach folgender Formel berechnen:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*T,

Wo:

• Q - Die Wärmemenge;
• S - Materialstärke;
• T₁, T₂ – Temperatur auf beiden Seiten des Materials;
• T - Zeit.

Der Durchschnittswert der Dichte und Wärmeleitfähigkeit ist umgekehrt proportional zum Wert der Porosität. Basierend auf der Dichte der Struktur des Baustoffs kann daher die Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit davon wie folgt berechnet werden:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Wo: D – Dichtewert. Dies ist die Formel von V.P.Nekrasov, der den Einfluss der Dichte eines bestimmten Materials auf den Wert seines FCKW demonstriert.

Der Einfluss von Feuchtigkeit auf die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen

Auch hier zeigt sich anhand von Beispielen des Baustoffeinsatzes in der Praxis der negative Einfluss von Feuchtigkeit auf die Lebensqualität eines Baustoffs. Es wurde festgestellt, dass der CTP-Wert umso höher wird, je mehr Feuchtigkeit dem Baustoff ausgesetzt ist.

Sie sind auf verschiedene Weise bestrebt, das beim Bau verwendete Material vor Feuchtigkeit zu schützen. Diese Maßnahme ist angesichts der Erhöhung des Koeffizienten für nasse Baustoffe völlig gerechtfertigt

Es ist nicht schwer, diesen Punkt zu rechtfertigen. Die Einwirkung von Feuchtigkeit auf die Struktur eines Baustoffs geht mit einer Befeuchtung der Luft in den Poren und einem teilweisen Austausch der Luftumgebung einher.

Wenn man bedenkt, dass der Wärmeleitfähigkeitsparameter für Wasser bei 0,58 W/m°C liegt, wird eine deutliche Steigerung der Wärmeleitfähigkeit des Materials deutlich.

Es ist auch zu beachten, dass es einen negativeren Effekt gibt, wenn Wasser, das in die poröse Struktur eindringt, zusätzlich gefriert und zu Eis wird.

Dementsprechend lässt sich unter Berücksichtigung der Parameter der Eiswärmeleitfähigkeit von 2,3 W/m°C leicht ein noch größerer Anstieg der Wärmeleitfähigkeit berechnen. Eine etwa vierfache Erhöhung des Wärmeleitfähigkeitsparameters von Wasser.

Als einer der Gründe für den Verzicht auf den Winterbau zugunsten des Baus im Sommer ist gerade der Faktor des möglichen Einfrierens mancher Baustoffe und damit einhergehend eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zu berücksichtigen

Daraus werden bauliche Anforderungen an den Schutz isolierender Baustoffe vor Feuchtigkeit ersichtlich. Denn die Wärmeleitfähigkeit steigt direkt proportional zur quantitativen Luftfeuchtigkeit.

Ein weiterer Punkt erscheint nicht weniger bedeutsam – das Gegenteil, wenn die Struktur des Baumaterials einer erheblichen Erwärmung ausgesetzt ist. Zu hohe Temperaturen führen auch zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit.

Dies geschieht durch eine Erhöhung der kinematischen Energie der Moleküle, die die strukturelle Basis des Baustoffs bilden.

Zwar gibt es eine Klasse von Materialien, deren Struktur im Gegensatz dazu im Hochheizmodus bessere Wärmeleitfähigkeitseigenschaften erhält. Ein solches Material ist Metall.

Ändern die meisten weit verbreiteten Baustoffe bei starker Erwärmung ihre Wärmeleitfähigkeit in Richtung einer Erhöhung, so führt eine starke Erwärmung des Metalls zum gegenteiligen Effekt – die Wärmeleitfähigkeit des Metalls nimmt ab

Methoden zur Bestimmung des Koeffizienten

In dieser Richtung kommen unterschiedliche Techniken zum Einsatz, tatsächlich sind alle Messtechniken jedoch durch zwei Gruppen von Methoden vereint:

1. Stationärer Messmodus.
2. Instationärer Messmodus.

Bei der stationären Technik wird mit Parametern gearbeitet, die über die Zeit unverändert bleiben oder sich in geringem Maße ändern. Diese Technologie ermöglicht es uns, gemessen an der praktischen Anwendung, mit genaueren CFT-Ergebnissen zu rechnen.

Die stationäre Methode ermöglicht die Durchführung von Maßnahmen zur Messung der Wärmeleitfähigkeit in einem weiten Temperaturbereich von 20 bis 700 °C. Gleichzeitig gilt die stationäre Technik jedoch als arbeitsintensive und komplexe Technik, deren Ausführung viel Zeit in Anspruch nimmt.

Ein Beispiel für ein Gerät zur Messung der Wärmeleitfähigkeit. Dies ist eines der modernen digitalen Designs, das schnelle und genaue Ergebnisse liefert.

Eine andere instationäre Messtechnik scheint einfacher zu sein und benötigt für die Durchführung der Arbeiten 10 bis 30 Minuten. Allerdings ist in diesem Fall der Temperaturbereich deutlich eingeschränkt. Die Technik hat jedoch im verarbeitenden Gewerbe breite Anwendung gefunden.

Tabelle der Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen

Es macht keinen Sinn, viele vorhandene und weit verbreitete Baumaterialien zu messen.

Alle diese Produkte wurden in der Regel mehrfach getestet, auf deren Grundlage eine Tabelle der Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen erstellt wurde, die nahezu alle auf einer Baustelle benötigten Materialien umfasst.

Eine Version einer solchen Tabelle ist unten dargestellt, wobei KTP der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient ist:

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1. Dämmung für Dachgeschossdächer.
2. Materialien zur Isolierung eines Hauses von innen.
3. Isolierung für die Decke.
4. Materialien für die äußere Wärmedämmung.
5. Isolierung für Böden in einem Holzhaus.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das Video ist thematisch ausgerichtet und erklärt ausreichend detailliert, was KTP ist und „womit es gegessen wird“. Nachdem Sie sich mit dem im Video vorgestellten Material vertraut gemacht haben, haben Sie hohe Chancen, ein professioneller Bauunternehmer zu werden.

Der offensichtliche Punkt ist, dass ein potenzieller Bauherr die Wärmeleitfähigkeit und ihre Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren kennen muss. Dieses Wissen hilft Ihnen, nicht nur mit hoher Qualität, sondern auch mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Objekts zu bauen. Die Verwendung eines Koeffizienten bedeutet im Wesentlichen, Geld zu sparen, beispielsweise bei der Bezahlung derselben Versorgungsleistungen.

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