Коэффициент теплопроводности пенопласта: от чего зависит, сравнение с минватой и Пеноплексом, цены

Содержание

от чего зависит, сравнение с минватой и Пеноплексом, цены

Одна из самых важных характеристик при выборе любого утеплителя – теплопроводность. Ее коэффициент показывает, сколько тепла проходит через материал (пенопласт, Penoplex, кирпич, минвату) за определенное время. Чем дольше длится процесс такого теплообмена, тем ниже будет его значение и, соответственно, тем больше тепла останется внутри помещения.

Оглавление:

От чего зависит теплопроводность?
Сравнение с Пеноплексом и минватой
Цена пенополистирола

Что влияет на теплопередачу?

Существует несколько факторов, которые значительно влияют на ее величину:

наличие пор и их структура;
плотность, толщина;
влагопоглощаемость.

Благодаря наличию пор в материале, как, например, в пенопласте и Пеноплексе, они имеют низкую теплопередачу. Внутри гранул нет ничего, кроме воздуха, а он имеет самую малую величину коэффициента – 0,022 Вт/м·К. Закрытые и маленького размера поры также затрудняют передачу тепловой энергии, а если они открытые и соединены между собой, то появляется конвекция, из-за которой повышается теплопроводность.

Чем плотнее материал, тем быстрее он пропускает тепло, как, например, металл или графит. Для сравнения, плотность пенопласта составляет 18 кг/м3, а у сплошного силикатного кирпича – около 1800 кг/м3, следовательно, у первого теплопередача будет очень низкая, а у второго – весьма высокая. Ко всему этому немаловажное значение имеет способность утеплителя поглощать воду, так как при попадании влаги внутрь она вытесняет сухой воздух, тем самым повышая передачу тепловой энергии.

Таблица с величинами коэффициентов теплопроводности:

Наименование теплоизоляции		Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/м·К
Минвата		200	0,08
Минвата		125	0,07
Пенополистирол	ПСБ-С 15	до 15	0,043
	ПСБ-С 25	15,1-25	0,041
	ПСБ-С 35	15,1-35	0,038
	ПСБ-С 50	15,1-50	0,041
Пеноплекс		33-45	0,03-0,032
Пустотелый керамический кирпич		1200	0,52
Сплошной силикатный кирпич		1800	0,47
Стекловата		75-175	0,032-0,041

Значение величины теплопроводности гранул пенопласта в зависимости от толщины:

Толщина, мм	Коэффициент теплопередачи, Вт/м·К
30	0,04
50	0,03-0,037
100	0,03-0,046
150	0,02

Сравнение с другими утеплителями

Пенопласт получается в результате вспенивания полистирола, благодаря чему появляются наполненные газом поры, а Пеноплекс – экструдированный пенополистирол, произведенный методом экструзии, поэтому его гранулы имеют меньший размер. К тому же из-за равномерного и упорядоченного расположения ячеек в экструзионном, он является более прочным утеплителем, что позволяет ему сильнее изгибаться и меньше продавливаться под нагрузкой. Оба материала имеют наивысшие степени пожароопасности, поэтому обязательно следует учитывать это во время монтажа.

Сравнительная таблица Пеноплекса и пенополистирола:

	Пенопласт	Пеноплекс
Плотность, кг/м3	18	25-32
Влагопоглощаемость, %	0,8-1,2	0,4
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,05	0,02
Теплопроводность, Вт/м·К	0,031-0,041	0,03

По величине теплопроводности пенопласт проигрывает Пеноплексу, и по другим показателям также. Но даже если утеплять дом обычным вспененным полистиролом, то теплопотери могут сократиться практически на 40%. Главное – провести все работы по монтажу согласно всем требования производителя, в том числе не допустить попадания влаги между стеной и теплоизоляцией и ограничить доступ для грызунов.

По всем свойствам пенопласт и в сравнении с минватой весьма различается:

	Минвата
Плотность, кг/м3	10-300
Влагопоглощаемость, %	более 1%
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	0,4-0,5
Теплопередача, Вт/м·К	0,045 (при 35 кг/м3) -0,7

По коэффициенту теплопередачи пенопласт имеет наилучшее значение, но по паропроницаемости показатель у минваты намного лучше, в итоге ее свободно можно использовать внутри жилых помещений, к тому же она огнеустойчива, в отличие от вспененного полистирола. Также благодаря производству из минерального сырья она не выделяет во время горения опасных веществ, и, разлагаясь, не загрязняет окружающую среду. Но минвата по сравнению со вспененным полистиролом имеет намного больший вес, поэтому для ее монтажа, особенно на стены, требуется крепкая конструкция.

Стоимость

Таблица цен, по которым можно купить пенопласт:

Наименование марки пенополистирола		Размеры, мм (длина/ширина/толщина)	Плотность, кг/м3	Стоимость за м2, рубли
Knauf	Therm Compack	1000x600x50	10-15	150
	Therm Wall Light	1000x1200x100	10-12	190
		1000х1200х50	10-12	100
		1000х1200х20	10-12	40
	Therm Facade	1000x1200x100	15,1-17,2	390
	Therm Wall	2000х1200х50	10-12	150
ПСБ-С 15		1000х1000х20	15	50
		1000х1000х30		60
		1000х1000х40		80
		1000х1000х50		90
		1000х1000х100		170
ПСБ-С 25		1000х1000х20	20	80
		1000х1000х30		120
		1000х1000х40		140
		1000х1000х50		150
		1000х1000х100		300
ПСБ-С 35		1000х1000х20	35	100
		1000х1000х30		140
		1000х1000х40		180
		1000х1000х50		200
		1000х1000х100		400

Выбирая утеплитель, следует помнить, что чем выше коэффициент теплопередачи, тем большее количество слоев придется монтировать. Так, например, базальтовая минвата толщиной в 100 мм имеет практически такую же проводимость тепла – 0,042 Вт/м·К, как у пенополистирола размером 50 мм – 0,046 Вт/м·К, а теплопроводность Пеноплекса с 50 мм и 100 мм – 0,03 Вт/м·К. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, так минеральную вату рекомендуется использовать там, где требуется повышенная паропроницаемость и устойчивость к большим температурам, стекловату следует применять для гаражей или любых других мест, где высока вероятность возгорания.

Пенопласт и экструдированный пенополистирол все же лучше располагать снаружи здания, а не внутри, так меньше шансов для образования конденсата между стеной и утеплителем.

Дата: 5 июля 2016

Теплопроводность пенопласта, сравнение с Пеноплексом, цена листов разных марок

Эффективность – первое, что мы ищем, выбирая утеплитель. Разнообразные материалы изначально оцениваются именно по этому критерию, и только потом в дело вступают другие характеристики, особенность монтажа и стоимость. Сегодня мы рассмотрим теплопроводность пенопласта как самого доступного по цене и потому востребованного, а также сравним его с иными видами изоляции.

Оглавление:

Что такое теплопроводность?
Характеристики пенопласта разных марок
Сравнение с другими материалами и расценки

Определение

Теплопроводность – величина, обозначающая количество тепла (энергии), проходящего за час сквозь 1 м любого тела при определенной разнице температур с одной и другой его стороны. Она измеряется и рассчитывается для нескольких исходных условий эксплуатации:

При 25±5 °С – это стандартный показатель, закрепленный в ГОСТах и СНиП.
«А» – так обозначается сухой и нормальный режим влажности в помещениях.
«Б» – в эту категорию относят все прочие условия.

Собственно теплопроводность гранул пенопласта, спрессованных в легкую плиту, не так важна сама по себе, как в связке с толщиной утеплителя. Ведь основная цель – добиться оптимального уровня сопротивления всех слоев стены в соответствии с требованиями для конкретного региона. Для получения первоначальных цифр достаточно будет воспользоваться самой простой формулой: R = p÷k.

Сопротивление теплопередаче R можно найти в специальных таблицах СНиП 23-02-2003, к примеру, для Москвы принимают 3,16 м·°С/Вт. И если основная стена по своим характеристикам недотягивает до этого значения, разницу должен перекрыть именно утеплитель (минвата или тот же пенопласт).
Показатель р – обозначает искомую толщину изолирующего слоя, выраженную в метрах.
Коэффициент k – как раз и дает представление о проводимости тел, на которую мы ориентируемся при выборе.

Теплопроводность самого материала проверяют с помощью нагрева одной стороны листа и измерения количества энергии, переданной методом кондукции на противоположную поверхность в единицу времени.

Из приведенной упрощенной формулы можно заключить, что чем тоньше лист утеплителя, тем меньшей эффективностью он обладает. Но кроме обычных геометрических параметров на конечный результат оказывает влияние и плотность пенопласта, хоть и незначительно – всего в пределах 1-5 тысячных долей. Для сравнения возьмем две близкие по марке плиты:

ПСБ-С 25 проводит 0,039 Вт/м·°С.
ПСБ-С 35 при большей плотности – 0,037 Вт/м·°С.

А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м³ показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.

Зависимость нелинейная, что связано с особенностью кондуктивной передачи. Но поскольку коэффициент высчитывается в единицу времени, а плотность материала остается неизменной, разница температур с внешней поверхностью при «продвижении» энергии сквозь плиту становится все меньше. И если толщина пенополистирола оказывается значительной, тепло просто не успевает передаться обратной стороне, что, в общем-то, и требуется от хорошей изоляции.

Сравнение с другими материалами

Средняя теплопроводность ПСБ лежит в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С, на него и будем ориентироваться. Здесь пенопласт в сравнении с минватой из базальтовых волокон, кажется, выигрывает незначительно – у нее примерно те же показатели. Правда, при вдвое большей толщине (95-100 мм против 50 мм у полистирола). Также принято сопоставлять проводимость утеплителей с различными стройматериалами, необходимыми для возведения стен. Хотя это и не слишком корректно, но весьма наглядно:

1. Красный керамический кирпич имеет коэффициент теплопередачи 0,7 Вт/м·°С (в 16-19 раз больше, чем у пенопласта). Проще говоря, чтобы заменить 50 мм утеплителя понадобится кладка толщиной около 80-85 см. Силикатного и вовсе нужно не меньше метра.

2. Массив дерева в сравнении с кирпичом в этом плане получше – здесь всего 0,12 Вт/м·°С, то есть втрое выше, чем у пенополистирола. В зависимости от качества леса и способа возведения стен, эквивалентом ПСБ толщиной 5 см может стать сруб шириной до 23 см.

Куда логичнее сравнивать стиролы не с минватой, кирпичом или деревом, а рассматривать более близкие материалы – пенопласт и Пеноплекс. Оба они относятся к вспененным полистиролам и даже изготавливаются из одних и тех же гранул. Вот только разница в технологии их «склеивания» дает неожиданные результаты. Причина в том, что шарики стирола для производства Пеноплекса с введением порообразователей одновременно обрабатываются давлением и высокой температурой. В итоге пластичная масса приобретает большую однородность и прочность, а пузырьки воздуха равномерно распределяются в теле плиты. Пенопласт же просто обдается паром в форме, как поп-корн, поэтому связи между вспученными гранулами оказываются слабее.

Как следствие, теплопроводность Пеноплекса – экструдированного «родственника» ПСБ – тоже заметно улучшается. Она соответствует показателям 0,028-0,034 Вт/м·°С, то есть 30 мм хватит, чтобы заменить 40 мм пенопласта. Однако сложность производства увеличивает и стоимость ЭППС, так что на экономию рассчитывать не стоит. Кстати, здесь есть один любопытный нюанс: обычно экструдированный пенополистирол немного теряет в эффективности при увеличении плотности. Но при введении в состав Пеноплекса графита эта зависимость практически исчезает.

Впрочем, если вопрос высокой прочности на повестке дня не стоит, и вам нужен просто хороший утеплитель, проще и дешевле действительно купить пенопласт. В сравнении с такими материалами, как минвата, дерево и керамический кирпич, он безусловно хорош. Главное – не использовать его на пожароопасных объектах и всегда стараться выполнять теплоизоляцию снаружи зданий.

Цены на листы пенопласта 1000х1000 мм (рубли):

Толщина листа, мм	ПСБ-С 15	ПСБ-С 25	ПСБ-С 35	ПСБ-С 50
20	37	61	82	124
30	55	95	123	185
40	73	122	164	247
50	91	152	205	308
70	127	213	264	431
80	145	243	328	493
100	181	304	409	616

Теплопроводность пенополистирола, от чего зависит и на какие параметры влияет

Из всех бюджетных видов утеплителей, обладающих несущими способностями, пенопласт имеет минимальный коэффициент теплопроводности: не более 0,043 Вт/м·К при применении в обычных условиях. Отличные теплоизоляционные свойства объясняет ячеистая структура материала: только 2 % от общего объема занимают полистирольные стенки вспененных гранул, остальные 98 приходится на воздух. Как следствие, плиты пенопласта имеют низкий удельный вес и не перегружают строительные конструкции. Также положительно оценивается неизменность изоляционных параметров утеплителя в процессе эксплуатации. Пенопласт не боится намокания в сравнении с минватой, не теряет форму как эковата, единственным условием является закрытие его от лучей солнца.

Оглавление:

Что влияет на теплопроводность?
Взаимосвязь с другими параметрами
Сравнение разных марок

От чего зависит теплопроводность пенополистирола?

Теплоизоляционные свойства этого материала определяются объемом содержащегося внутри гранул воздуха. Сама по себе характеристика отражает количество перенесенной тепловой энергии от более горячего участка строительной конструкции к холодному, соответственно, чем она меньше, тем лучше. Плиты из пенополистирола в этом плане выигрывают у других утеплителей: ячеистая структура обеспечивает не только хорошую изоляцию, но и более равномерное распределение градиента температуры по всей толщине.

Распространенным заблуждением является мнение, что главным влияющим на теплопроводность фактором служит плотность пенопласта. На практике, эти две характеристики имеют линейную взаимосвязь, уплотнение приводит к уменьшению объема воздуха внутри гранул, но одновременно улучшает коэффициент водонепроницаемости материала и упрочняет стенки ячеек. Минимальная теплопроводность наблюдается у плит из пенополистирола с удельным весом около 30 кг/м3, увеличение плотности вызывает незначительное (доли процентов) ухудшение теплоизоляционных способностей и при достижении определенных показателей коэффициент становится неизменным – 0,043 Вт/м·К.

На практике значение зависит от:

Структуры пенопласта: качественные марки с плотно запаянными ячейками лучше держат тепло.
Толщины плит.
Условий эксплуатации: влажности и температуры (возрастание последней приводит к снижению теплопроводности пенопласта).

Взаимосвязь с другими характеристиками и показателями

Для достижения нужного эффекта энергосбережения проводится теплотехнический расчет толщины прослойки из пенопласта. Теплопроводность утеплителя при этом является главным учитываемым фактором, наряду с общей величиной сопротивления, определяемой климатическими особенностями региона и типом строительной конструкции. Практика показывает, что максимальная толщина (и, соответственно, минимальная теплопроводность) требуется при обустройстве полов, фундаментных участков, подвалов и перекрытий. В этом случае используются марки от 0,033 до 0,038 Вт/м·К. При утеплении внешних стен приобретается пенопласт со средним значением характеристики (от 0,037 Вт/м·К).

Замечено, что величина коэффициента теплопроводности ухудшается при длительной эксплуатации в условиях повышенных температур (верхний предел составляет 80 °C). Также пенопласт теряет свои теплоизоляционные способности при изменении структуры под прямым воздействием солнечного излучения и атмосферных осадков. Этого легко избежать – достаточно просто закрыть плиты сайдингом, стяжкой, штукатуркой или краской. Последним важным требованием является отсутствие мостиков холода: вне зависимости от величины теплового сопротивления утеплителя неплотная укладка плит приводит к потерям температуры. Для предотвращения подобной ситуации все возможные стыки аккуратно заполняются монтажной пеной (выбираются марки с минимальным вторичным расширением, не сдвигающие материал) и герметизируются, в идеале укладывается два слоя пенополистирола со смещением листов.

Сравнение теплопроводности у марок с разной плотностью и назначением

Более наглядно зависимость теплоизоляционных свойств от степени наполненности пенопласта и закрытости его структуры показывает сопоставление этих параметров у продукции разных видов. Не секрет, что при равной толщине плит теплопроводность экструдированного пенополистирола более низкая в сравнении с обычным. Хорошую изоляцию также обеспечивают гранулы, точное значение зависит от размера фракций, но в целом лучшие наблюдаются у вспененной крошки, худшие – у дробленки. Результаты сравнения характеристик разных марок сведены в таблицу:

Наименование марки пенопласта		Плотность, кг/м3	Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
Кнауф Терм	Дача	15	0,048
	Стена	25	0,04
	Фасад	35	0,031
	Пол	40	0,035
	Дом	40-42	0,032
	Кровля	40-42	0,036
ПСБ-С		До 15	0,043
		15-25	0,041
		15-35	0,038
		50	0,038
Экструдированный пенополистирол		33-38	0,03
Экструдированный пенополистирол		38-45	0,032
М-50 вспененная крошка с размером гранул от 0,5 до 1 мм		30*	0,036
М-25, то же с более крупными гранулами (4-6 мм)		10*	0,042
Дробленка (3-6 мм)		11*	0,05

* — насыпная плотность материала.

Результаты сравнения доказывают, что плотность пенопласта влияет на теплопроводность линейно и косвенно. Тяжелые марки экструдированного пенополистирола обладают лучшими изоляционными свойствами, несмотря на снижение объема воздуха внутри ячеек, низкая теплопроводность у них достигается за счет введения графитовых добавок и хорошей влагостойкости.

Как следствие, значение этого показателя стоит уточнить еще до выбора и приобретения утеплителя, он относится к основным рабочим характеристикам и обязательно подтверждается соответствующей документацией от производителя (указывается ГОСТ и итоги испытаний).

Теплопроводность пенопласта: цифры, факты и схемы

Все о ней говорят, но никто не видел. Разумеют, что она нужна, а где взять, не знают. Понимают, что надо её понижать, но как, не ведают. Ведь разговор идет о способности утеплителя не допускать передачу тепловой энергии через занятую им площадь, а проще говоря, о его низкой теплопроводности. Теплопроводность пенопласта является основной характеристикой, определяющей порядок его использования в утеплении зданий и сооружений.

Содержание

Основа низкой теплопроводности
Вникаем в смысл понятия
Всё тоньше, всё теплее
Трудность выбора
Применяем, ориентируясь на числа

Основа низкой теплопроводности

Всем своим имеющимся положительным и отрицательным свойствам, пенопласт (вспененный пенополистирол) обязан стиролу и особой технологии производства.

Вначале стирол насыщают газом или воздухом, превращая в пустотелые гранулы. Затем под воздействием горячего пара происходит многократное увеличение объёма гранул с последующим спеканием их при наличии связующего состава. Таким образом, получаемый лист состоит из множества сфер правильной формы, наполненных газом.

Стирольные стенки тонкие, но очень прочные. Даже при приложении значительных усилий, разрушить оболочку не так уж и просто. Удерживаемый внутри газ остается неподвижным при любых условиях эксплуатации, обеспечивая высокую тепловую изоляцию защищаемого объёма.

Наполнение объёма утеплителя газами зависит от его плотности. Меняется от 93 до 98 %. Чем больше процент, тем меньше плотность, тем легче материал, тем выше теплопроводность, и обычно выше качество утепления и другие важные характеристики.

Вникаем в смысл понятия

Понять смысл «теплопроводность пенополистирола» можно через физическую размерность. Измеряется данная величина в Вт/м ч К. Расшифровать её можно следующим образом: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1^оС.

Схема утечки тепла через утеплитель

В технических характеристиках материала разной плотности указывается коэффициент теплопроводности пенопласта. Он колеблется в диапазоне от 0,032 до 0,04 единицы. При увеличении плотности плиты это значение уменьшается.

Теплопроводность простыми словами: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1^оС.

Но бесконечно повышая плотность материала, невозможно добиться нулевых теплопотерь. Перейдя некоторую границу и продолжая увеличивать плотность, получим скачкообразный рост потери тепла. Необходимо понимание того, что при увеличении плотности, объём и количество газа в материале сокращаются, и как следствие, термоизоляция ухудшается.

Опытным путём установлено, что максимальная способность изолятора удерживать тепло достигается при его плотности от 8 до 35 кг/м3. Это число, указанное на упаковке, показывает, сколько весит 1 м3 утеплителя при заявленной плотности. Малая плотность – малый вес. Малый вес – удобство монтажа и укладки.

Всё тоньше, всё теплее

Для того чтобы представить эту физическую величину наглядно, проведём сравнение теплопроводности пенопласта с другими строительными материалами. Представьте, что вы стоите и смотрите с торца на разрезы стен из разных материалов. Сначала перед глазами проплывает бетонная стена толщиной 3,2 м, затем кирпичная кладка в 5 кирпичей (1,25 м), потом относительно тоненькая деревянная перегородка шириной с предплечье взрослого человека (0,40 м). И уже где-то в самом конце, незаметный лист пенопласта толщиной 0,1 м. Что же объединяет все эти материалы необъятной толщины? Только одно.

У них одинаковый коэффициент удельной теплопроводности.

Используя его низкую теплопроводимость, можно в значительной степени сократить расход достаточно дорогих в приобретении и укладке стройматериалов. Дом, построенный в 2,5 кирпича так же надёжен, как и дом с толщиной стен в 5 кирпичей. Только в первом случае расходы на отопление больше. Хотите дом теплее? Не надо возводить ещё такую же стену. Достаточно утеплить стену 50 мм плитой. Почувствуйте разницу. 2,5 кирпича по периметру дома и лист пенопласта толщиной в 50 мм. Экономим время, деньги, силы.

Трудность выбора

Кто-то может возразить, что это некорректное сравнение. Нельзя сравнивать материалы, настолько разные по своему происхождения и внутреннему составу. Хорошо. Тогда сравним современные утеплители: минеральные (базальтовые), вспененный и экструдированный пенополистиролы, пенополиуретан.

Проводимое сравнение явно не в пользу плит и матов из волокнистых материалов. Их теплоёмкость почти в 1,5 раза больше, чем у пенопласта. Это сразу понижает их потребительскую ценность и ставит на нижнюю степень по этому показателю.

Сравнить теплопроводность экструдированного пенополистирола и пенопласта достаточно затруднительно. Физически и математически показатели очень близки. Признавая лидерство, имеющего более низкий коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола, вспененный полистирол отвечает ему своим преимуществом – ценой. Разницу в 4 сотых единицы указанного коэффициента, вспененный полистирол перекрывает ценой, которая в 4 раза ниже, чем у именитых конкурентов.

Даже при сравнении теплопроводности пенополиуретана и пенопласта можно сказать о том, что вспененный пенополистирол «хорошо держит удар». Коэффициент теплопроводности пенополиуретана только на 30% меньше, чем у вспененного полистирола. А цена… Не стоит забывать о том, что его монтаж требует определённой квалификации, оборудования. Что потребует дополнительных затрат. Утепление дома пенопластом можно провести своими руками.

Так что есть над чем поразмышлять, прежде чем сделать выбор утеплителя.

Применяем, ориентируясь на числа

Именно коэффициент теплопроводности пенополистирола определяет порядок и место его применения.

Материал с невысокой плотностью и высокой теплопроводностью применяется для утепления вертикальных конструкций внутри помещений. Это пенополистиролы с числом «15» в маркировке. Они имеют небольшую толщину и не сильно поглощают внутренние объёмы.

Утеплитель, обозначенный числом «25», имеет возможность использования при наружном утеплении стен, межэтажных (чердачных, подвальных) перекрытий, скатных и плоских кровель, как частных домовладений, так и многоэтажных строений.

Самую высокую плотность и самое низкое значение удельной теплопроводности имеют пенопласты с числом «35» в наименовании. Они достойно утепляют заглубленные фундаменты, автомобильные дороги, взлётно-посадочные полосы.

Наверное, нет такого строительного материала, который не мог бы утеплить пенопласт. Если невозможно увидеть его высокую термоизоляции, это не значит, что её нет. В этом можно убедиться после утепления дома, получив счёт за потреблённые энергоресурсы.

Теплопроводность пенопласта

Содержание

Что нужно знать о теплопроводности пенопласта
От чего зависит теплопроводность пенопласта
- Влияние плотности и влажности окружающей среды
- Влияние химического состава на теплопроводность
Заключение

Основной характеристикой, благодаря которой пенополистирол получил широкое признание в качестве материала для утепления №1, является сверхнизкая теплопроводность пенопласта. Относительно небольшая прочность материала с лихвой компенсируется такими преимуществами, как стойкость к воздействию большинства агрессивных соединений, небольшой вес, нетоксичность и безопасность при работе. Хорошие теплоизолирующие свойства пенопласта дают возможность обустроить утепление дома по относительно небольшой цене, при этом долговечность такого утепления рассчитана на срок не менее 25 лет службы.

Что нужно знать о теплопроводности пенопласта

Способность материала к теплопередаче, проводить или задерживать тепловые потоки принято оценивать коэффициентом теплопроводности. Если посмотреть на его размерность – Вт/м∙С^о, то становится понятным, что это величина удельная, то есть определенная для следующих условий:

Отсутствие влаги на поверхности плиты, то есть коэффициент теплопроводности пенопласта из справочника — это величина, определенная в идеально сухих условиях, которых в природе практически не существует, разве что в пустыне или в Антарктиде;
Значение коэффициента теплопроводности приведено к толщине пенопласта в 1 метр, что очень удобно для теории, но как-то не впечатляет для практических расчетов;
Результаты измерения теплопроводности и теплопередачи выполнены для нормальных условий при температуре 20^оС.

Согласно упрощенной методике, при расчетах термического сопротивления слоя пенопластового утеплителя нужно умножить толщину материала на коэффициент теплопроводности, затем умножить или разделить на несколько коэффициентов, используемых для того, чтобы учесть реальные условия работы теплоизоляции. Например, сильное обводнение материала, или наличие мостиков холода, или способ монтажа на стены здания.

Насколько теплопроводность пенопласта отличается от других материалов, можно увидеть в приведенной ниже сравнительной таблице.

На самом деле не все так просто. Для определения значения теплопроводности можно составить своими руками или использовать готовую программу для расчета параметров утепления. Для небольшого объекта обычно так и поступают. Частник или самозастройщик может вообще не интересоваться теплопроводностью стен, а уложить утепление из пенопластового материала с запасом в 50 мм, что будет вполне достаточно для самых суровых зим.

Большие строительные компании, выполняющие утепление стен на площади десятков тысяч квадратов, предпочитают поступать более прагматично. Выполненный расчет толщины утепления используется для составления сметы, а реальные значения теплопроводности получают на натурном объекте. Для этого наклеивают на участок стены несколько различных по толщине листов пенопласта и измеряют реальное термосопротивление утеплителя. В результате удается рассчитать оптимальную толщину пенопласта с точностью до нескольких миллиметров, вместо приблизительных 100 мм утеплителя можно уложить точное значение 80 мм и сэкономить немалую сумму средств.

Насколько выгодно использование пенопласта в сравнении с типовыми материалами, можно оценить из приведенной ниже диаграммы.

От чего зависит теплопроводность пенопласта

Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:

температуры воздуха;
плотности пенопластовой плиты;
уровня влажности среды, в которой используется утеплитель.

Как видно из схемы, при низких температурах воздуха градиент по толщине стенки линейно меняется от отрицательных значений на наружной поверхности облицовки до +20^оС внутри помещения. Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.

Влияние плотности и влажности окружающей среды

Несмотря на все заверения производителей, пенопласт способен поглощать и проводить водяные пары, для сравнения, величина паропроницаемости для пенопластового листа всего лишь на 20% ниже проницаемости древесины. Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность. Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.

Пенопласт способен поглощать в поверхностных слоях до 3% воды. Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат. При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина.

Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Принято считать, что 98% структуры утеплителя составляет высушенный воздух. С увеличением вдвое количества полистирола в плите, естественно, теплопроводность также увеличивается, примерно на 3%.

Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода. Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками.

Влияние химического состава на теплопроводность

Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта. Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания. СНиП и ГОСТ требуют, чтобы пенопласт, используемый для утепления жилых зданий, имел время самозатухания не более 4 с. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.

В результате на практике пенопласт с индексом «С» — самозатухающий имеет теплопроводность значительно выше, чем обычные марки пенополистирола. Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность.

Заключение

Теплопроводность пенопласта практически не меняется с течением времени, как, например, у минеральной ваты или газосиликатных блоков. Единственной проблемой является деградация пенополистирола под действием солнечных лучей и рассеянного ультрафиолета. При длительном облучении материал становится рыхлым, покрывается трещинами и легко наполняется конденсатом, поэтому для сохранения первоначального значения теплопроводности необходимо закрывать утеплитель облицовкой.

Состав и пропорции раствора для кладки кирпича
Как сделать цветной раствор для кирпича
Размер и вес белого силикатного кирпича
Кирпич облицовочный силикатный

Теплопроводность пенопласта 100 мм

Содержание

Общее описание
Характеристики теплопроводности пенопласта
Какие листы выбрать?
Показатели для разных марок пенополистирола

Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.

Общее описание

Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.

Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).

В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.

Характеристики теплопроводности пенопласта

Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.

Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.

Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.

Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.

Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.

Какие листы выбрать?

Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.

Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.

Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.

Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.

Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/м•С (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:

R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).

Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):

R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)

Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/м•С. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):

p2 = R2*k2 = 3.88*0.038 = 0.15 м.

Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.

Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.

Немного об утеплении. Рассмотрим теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении. Таблицу целиком приводить не будем, озвучим лишь некоторые основные моменты.

Почему теплопроводность пенопласта целесообразно рассматривать именно в сравнении с другими видами теплоизоляторов? И почему для анализа выбрано изделие толщиной 50 мм?

На второй вопрос ответ прост. Листы этой толщины пользуются наибольшей популярностью в малоэтажном строительстве. Причем идет продукт на утепление как внутренних, так и наружных стен. Следует сказать, что такие листы помимо выполнения своей основной функции по теплозащите еще и великолепно снижают передачу нежелательных шумов.

А при чем тут сравнение с остальными видами утеплителя? Оно наглядно показывает, что пенопласт 50 мм значительно превосходит остальных конкурентов.

Происходит это из-за того, что данный материал практически весь состоит из воздуха. А воздух, как известно, обладает чрезвычайно низкой теплопроводностью, порядка 0,027Вт/мК.

Средние же значения этой величины для пенопласта колеблются в пределах 0,037Вт/мК-0,043Вт/мК. Если изобразить сравнение теплоизолирующих материалов в графическом виде, картинка будет выглядеть примерно вот так.

Наш продукт явно вне конкуренции.

Но какова теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с остальными утеплителями в цифровом выражении? В табличном виде?

Ведь именно такой формат наиболее нагляден?

Если расставить приоритеты по коэффициенту теплопередачи, таблица будет смотреться так.

Но все это, так сказать, теория. В которую вдаваться обычному застройщику неинтересно. Его интересуют практические значения теплопроводности пенопласта (допустим, толщиной 50) в сравнении с другими изоляторами. Озвучиваем несколько цифр.

Лист пенопласта 50 мм (по СНиП РФ) по теплоизолирующим свойствам равнозначен кирпичной кладке толщиной 850 мм.
Такой же лист будет эквивалентен вдвое большему объему минеральной ваты.
Плита пенопласта 100 мм эквивалентна слою 123 мм вспененного пенополистирола.

Можно, конечно, еще порыться в таблицах и справочниках, произвести сравнение, сделать выводы. Но мы одним предложением выразим суть вопроса.

Если для сохранения определенного значения величины энергосбережения потребен слой дерева 45 см или кирпича 201 см, то пенопласта — всего лишь 12 см, благодаря его низкой теплопроводности.

При 25±5 °С – это стандартный показатель, закрепленный в ГОСТах и СНиП.
«А» – так обозначается сухой и нормальный режим влажности в помещениях.
«Б» – в эту категорию относят все прочие условия.

Сопротивление теплопередаче R можно найти в специальных таблицах СНиП 23-02-2003, к примеру, для Москвы принимают 3,16 м·°С/Вт. И если основная стена по своим характеристикам недотягивает до этого значения, разницу должен перекрыть именно утеплитель (минвата или тот же пенопласт).
Показатель р – обозначает искомую толщину изолирующего слоя, выраженную в метрах.
Коэффициент k – как раз и дает представление о проводимости тел, на которую мы ориентируемся при выборе.

Показатели для разных марок пенополистирола

ПСБ-С 25 проводит 0,039 Вт/м·°С.
ПСБ-С 35 при большей плотности – 0,037 Вт/м·°С.

А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м 3 показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.

Зависимость нелинейная, что связано с особенностью кондуктивной передачи. Но поскольку коэффициент высчитывается в единицу времени, а плотность материала остается неизменной, разница температур с внешней поверхностью при «продвижении» энергии сквозь плиту становится все меньше. И если толщина пенополистирола оказывается значительной, тепло просто не успевает передаться обратной стороне, что, в общем-то, и требуется от хорошей изоляции.

Сравнение с другими материалами

Впрочем, если вопрос высокой прочности на повестке дня не стоит, и вам нужен просто хороший утеплитель, проще и дешевле действительно купить пенопласт. В сравнении с такими материалами, как минвата, дерево и керамический кирпич, он безусловно хорош. Главное – не использовать его на пожароопасных объектах и всегда стараться выполнять теплоизоляцию снаружи зданий.

Цены на листы пенопласта 1000х1000 мм (рубли):

Теплопроводность

9 9 00004 Copper 79,5 40004 0,138 9000 9000

Материал	Теплопроводность (Cal/Sec)/(CM ² C/см)	Теплопроводность (W/M K)*
Diamond	… … …	1000
Серебро	1.01	406.0
0.99	385.0
Gold	…	314
Brass	…	109.0
Алюминий	0,50	205,0
Железо	0,163	79,5
Сталь
Steel
.	…	50.2
Lead	0.083	34.7
Mercury	…	8.3
Ice	0,005	1,6
Стекло, обыкновенный	0,0025	0,8

	9000 0.002	0.8
Water at 20° C	0.0014	0.6
Asbestos	0.0004	0.08
Snow (dry)	0,00026	…
Стеклопластик	0,00015	0,04
Bric0009	. ..	0.15
Brick, red	…	0.6
Cork board	0.00011	0.04
Wool Well	0,0001	0,04
Скальная шерсть	…	0,04
.0009	…	0.033
Polyurethane	…	0.02
Wood	0.0001	0.12-0.04
Воздух при 0 ° C	0,000057	0,024
Глия (20 ° C)	…	0,138
0,138
0,138
Hydrogen(20°C)	. ..	0.172
Nitrogen(20°C)	…	0.0234
Oxygen(20°C )	…	0,0238
Силик Аэрогель	…	0,003

*Большинство из Юнга, Хью Д., Университетская физика, 7-е изд. Таблица 15-5. Значения для аэрогеля алмаза и кремнезема из CRC Handbook of Chemistry and Physics.

Обратите внимание, что 1 (кал/сек)/(см ² Кл/см) = 419 Вт/м·К. Имея это в виду, два приведенных выше столбца не всегда совпадают. Все значения взяты из опубликованных таблиц, но не могут считаться достоверными.

Значение 0,02 Вт/мК для полиуретана можно принять за номинальную цифру, которая делает пенополиуретан одним из лучших изоляторов. NIST опубликовал процедуру числового приближения для расчета теплопроводности полиуретана на http://cryogenics. nist.gov/NewFiles/Polyurethan.html. Их расчет для наполненного фреоном полиуретана плотностью 1,99 lb/ft ³ при 20°C дает теплопроводность 0,022 Вт/мК. Расчет для наполненного полиуретана CO ₂ с плотностью 2,00 фунт/фут ³ дает 0,035 Вт/мК.

Обсуждение теплопроводности

Температура Дебая и теплопроводность

Индекс

Таблицы

Справочник
Юнг
Глава 15.

Гиперфизика***** Термодинамика

Соотношение между теплопроводностью и электропроводностью металлов можно выразить через отношение:

, которое можно назвать отношением Видемана-Франца или постоянной Лоренца.

2,239.

Металл	K/ST (10 ^-8 WW/K ²)
CU	2,23
AG
AG	2.31
Au	2.35
Zn	2.31
Cd	2.42
Sn	2.52
Mo	2,61
PB	2,47
PT	2,51

0004 Обсуждение теплопроводности

Закон Видемана-Франца

Алфавитный указатель

Таблицы

Справочные материалы
Блатт
Раздел 13.2

Гиперфизика***** Термодинамика

Вернуться

Улучшение теплопроводности пенопластовой подложки под ламинат для снижения тепловой энергии :: Биоресурсы

Со, Дж.

, Чон, С.Г. (2016). «Улучшение теплопроводности пенопластовой подложки для ламинированных полов с целью снижения тепловой энергии», BioRes. 11(4), 9059-9067.

Abstract

В последние годы активно развиваются исследования низкоэнергетических строительных материалов с растущим интересом к экологичному строительству. Большой интерес также был проявлен к сектору деревянных полов для улучшения теплопроводности систем напольного отопления. Это исследование было сосредоточено на улучшении характеристик теплопередачи систем лучистого обогрева пола за счет улучшения характеристик существующей подложки из пенополиэтилена (вспененного полиэтилена). Теплопроводность модифицированного пенополиэтилена подложки (пены МПЭ) была увеличена на 48,1% по сравнению с теплопроводностью пенополиэтилена. Теоретический тепловой поток также был рассчитан для теплопроводности, результаты которого показали, что тепловой поток пены МПЭ был увеличен на 24,1% по сравнению с тепловым потоком подкладочной пены. Для подтверждения теоретических результатов в лаборатории были установлены напольные системы в качестве копии для эксперимента. Скорость теплопередачи для ламинированного пола, используемого с пеной MPE, была ниже, чем для инженерного пола, в котором использовался клей. Однако скорость переноса была выше для ламината, содержащего вспененный полиэтилен. Кроме того, после отключения обогрева теплоаккумулирующая способность ламината с модифицированным пенополиэтиленом оказалась самой высокой среди испытанных образцов.

Загрузить в формате PDF

Полный текст статьи

Улучшение теплопроводности пенопластовой подложки под ламинированные полы для снижения тепловой энергии

Джунгки Сео, ^a,b Су-Гван Чжон, ^a Сумин Ким, ^a, * и Вансу Ху ^c

В последние годы активно развиваются исследования в области строительных материалов с низким энергопотреблением, при этом растет интерес к экологически чистому строительству. Большой интерес также был проявлен к сектору деревянных полов для улучшения теплопроводности систем напольного отопления. Это исследование было сосредоточено на улучшении характеристик теплопередачи систем лучистого обогрева пола за счет улучшения характеристик существующей подложки из пенополиэтилена (вспененного полиэтилена). Теплопроводность модифицированного пенополиэтилена подложки (пены МПЭ) была увеличена на 48,1% по сравнению с теплопроводностью пенополиэтилена. Теоретический тепловой поток также был рассчитан для теплопроводности, результаты которого показали, что тепловой поток пены МПЭ был увеличен на 24,1% по сравнению с тепловым потоком подкладочной пены. Для подтверждения теоретических результатов в лаборатории были установлены напольные системы в качестве копии для эксперимента. Скорость теплопередачи для ламинированного пола, используемого с пеной MPE, была ниже, чем для инженерного пола, в котором использовался клей. Однако скорость переноса была выше для ламината, содержащего вспененный полиэтилен. Кроме того, после отключения обогрева теплоаккумулирующая способность ламината с модифицированным пенополиэтиленом оказалась самой высокой среди испытанных образцов.

Ключевые слова: Древесные материалы; Ламинат; Энергосбережение; Подложка из пенопласта; пенополиэтилен; Древесноволокнистая плита высокой плотности (HDF)

Контактная информация: a: Лаборатория строительной среды и материалов, Школа архитектуры, Университет Сунсиль, Сеул 156-743, Корея; b: Центр качества воздуха в помещении, Корейские лаборатории соответствия, Гунпо 15849, Корея; c: Факультет химического машиностроения, Университет Сунгсиль, Сеул 156-743, Республика Корея;

* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) «Изменение климата, 2007 г.» предупреждает об угрозах выживанию человечества, возникающих в результате изменений климатической среды, где глобальное потепление больше не является отдаленной проблемой, но требует нашего осознания как серьезная угроза сегодня. Важность такой осведомленности требует полных ответов на национальном, региональном и глобальном уровнях (Forsberg and von Malmborg, 2004; Frank, 2005; Seo 9).0569 и др. . 2011). Темпы роста выбросов парниковых газов 90 569 на душу населения 90 570 в Корее были самыми высокими в мире с 1990 по 2004 год (Chung et al . 2009). Кроме того, 83% внутренних выбросов парниковых газов в 2004 г. были получены в результате использования энергии. Корея принадлежит ко второй группе стран, которые потребовали обязательного сокращения выбросов парниковых газов, начиная с 2013 г. Поэтому Корея прилагает особенно активные усилия. подготовиться к национальным мерам по сокращению потребления энергии и ограничению выбросов углекислого газа в строительной отрасли, на долю которой приходится более 40% всего производства двуокиси углерода.

Чтобы обеспечить устойчивость в строительной отрасли, существующая строительная деятельность, ориентированная на развитие, должна быть преобразована с помощью новой парадигмы, ориентированной на устойчивое развитие посредством принятия правительством политики устойчивого развития, а также разработки и распространения технологий устойчивого строительства (Tae и Shin 2009; Chung и др. . 2009). На здания приходится от 20 до 40 % общего потребления энергии в развитых странах (Pérez-Lombard 9).0569 и др. . 2008). В Корее энергопотребление зданий составляет более 23% от общего энергопотребления, и, как и в других развитых странах, оно увеличивается (Seo et al . 2011). С повышением экономических стандартов среди корейцев растет озабоченность по поводу здоровья человека и окружающей среды из-за растущего спроса на широкий ассортимент напольных покрытий. Среди них ламинированные полы и полы из фанеры недавно были улучшены для использования в многоквартирных домах и различных других секторах строительства.

Система лучистого обогрева пола On-dol традиционно использовалась в Корее. Горячая вода из котла подается в напольный змеевик, который представляет собой трубу большого диаметра под поверхностью пола. Теплоаккумулирующая масса состоит из цементного раствора, который заменяет традиционную каменную плиту (Park et al . 1995; Yeo et al . 2003; Song 2005; Kim et al . 2008; An et al . ). Поливинилхлоридные (ПВХ) полы и ламинированные бумажные полы, обработанные соевым маслом, традиционно были наиболее распространенными материалами для жилья, но сейчас их начинают заменять деревянными полами, особенно в квартирах (Сулейман 9).0569 и др. . 1999). Деревянный настил имеет множество преимуществ, таких как твердость, долговечность, высокая огнестойкость, отличный внешний вид и высокая скрытая теплота. Используются два типа методов установки: клей и плавающий полиэтилен (Seo et al . 2011). На рис. 1 показаны два типа методов установки. Средняя теплопроводность выглядит следующим образом: ламинат (0,115 Вт/м·К) > паркет из массива (0,112 Вт/м·К) > модифицированный инженерный паркет (0,111 Вт/м·К) > инженерный паркет (0,104 Вт/м·К). Ламинированные полы и паркетные полы имеют высокую плотность, так как изготавливаются из древесноволокнистой плиты высокой плотности (HDF) и толстого массива дерева соответственно. Эффективность теплопередачи зависит от толщины напольного покрытия и способа укладки. Теплопроводность ламината выше, чем у паркетной доски. Однако напольное покрытие, в котором используется метод укладки на клей, имеет более высокие эксплуатационные характеристики, чем напольное покрытие, в котором используется метод плавающей укладки (Seo 9).0569 и др. . 2011).

Рис. 1. Способ укладки ламината и инженерной доски

Полиэтиленовый (PE) винил

используется в ламинированных полах, как показано на рис. 1, где вспененный полиэтилен (PE пена) используется для выравнивания пола и для предотвращения влаги. Однако вспененный полиэтилен имеет низкую плотность и плохую теплопроводность. Таким образом, зимой используется больше тепловой энергии по сравнению с другими типами напольных покрытий. Несколько исследователей изучили различные типы вспененного полиэтилена для строительных компонентов, таких как кровля, полы и стены. Roels и Deurinck (2011) сосредоточились на влиянии коэффициента излучения, изменений температуры и тепловых потоков пенопласта для подкровельного покрытия на общее тепловое поведение наклонных крыш в зависимости от климатических условий. Более того, Линдфорс и Бьорк (1997) изучали эксплуатационные характеристики различных современных изделий, предназначенных для устройства подложки в крутых кровлях. Они протестировали на устойчивость к термической деградации и воде на крыше, а также на воздействие сочетания воды, тепла и холода с естественным старением. Также изучалось влияние обтекания установленными изделиями воды. В предыдущем исследовании был сделан макет для анализа теплопередачи деревянного пола. Исследования показали, что теплопроводность ламината ниже, чем у паркетной доски. Результат анализа теплопередачи деревянного настила показан на рис. 2 (Seo 9).0569 и др. . 2011).

В этом текущем исследовании были определены характеристики пенополиэтилена, который использовался при укладке ламинированного пола, чтобы улучшить пенополиэтилен для эффективной теплопередачи. Кроме того, модифицированный пенополиэтилен (МПЭ) сравнивали с пенополиэтиленом по результатам макетных испытаний на теплопроводность и эффективность.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Материалы

В этом исследовании ламинированный пол и инженерные материалы для пола были предоставлены компанией LOT Co. Ламинированный пол состоит из сердцевины из древесноволокнистой плиты высокой плотности, а инженерный пол состоит из фанеры с тонким декоративным шпоном, приклеенным к лицевой стороне фанеру с использованием карбамидо- и меламиноформальдегидных смол в качестве клеев горячего прессования. Вспененный полиэтилен представляет собой лист из полиэтилена высокой плотности с добавками и газом-наполнителем. Он содержит много воздушных ячеек и имеет низкий удельный вес. Кроме того, разница в коэффициенте пенообразования вызывает разницу в плотности пенополиэтилена. Это означает, что низкий коэффициент пенообразования приводит к высокой плотности пенополиэтилена. В таблице 1 показаны свойства вспененного полиэтилена для конструкции ламинированного пола. Свойства MPE, показанные в таблице 1, были измерены после процесса штамповки. Как упоминалось выше, ламинат с вспененным полиэтиленом потреблял больше тепловой энергии зимой. В этом исследовании для улучшения свойств теплопередачи ламинированных напольных покрытий использовалась модифицированная полиэтиленовая пена (пена MPE).

Таблица 1. Свойства пенополиэтилена и пенополиэтилена

Рис. 3. Сравнение метода теплопередачи между пенополиэтиленом и пенополиэтиленом

Чтобы улучшить характеристики теплопередачи вспененного полиэтилена, это исследование было сосредоточено на прямой передаче тепла через перфорированные части вспененного полиэтилена. Перфорированные детали были изготовлены путем натяжения, приложенного после разрезания пенополиэтилена через равные промежутки времени. Диаметры короткой и длинной сторон пробитых отверстий пенопласта МПЭ составляют 10 мм и 15 мм соответственно. Кроме того, толщина пены МПЭ составляет 2 мм. Характеристики пены МПЭ приведены в таблице 1.

Способы передачи тепла через вспененный полиэтилен и пенопласт МПЭ представлены на рис. 3. Как показано на рис. 3, пенопласт МПЭ имеет подходящую структуру для передачи тепла на пол с меньшей плотностью материала, препятствующего теплу. проникновение.

Методы

Теплопроводность пенополиэтилена и пенополиэтилена MPE измеряли с помощью теплового расходомера 436 (HFM 436/3/1, NETZSCH Gerätebau GmbH, Зельб, Германия) в соответствии со стандартом ISO 8301 (1991). Расходомеры тепла (HFM) — это точные, быстрые и простые в использовании приборы для измерения теплопроводности ( λ ) материалов с низкой электропроводностью, таких как изоляция. HFM представляет собой откалиброванный прибор, который выполняет испытания в соответствии со стандартами ASTM C518, ISO 8301, JIS A1412, DIN EN 12664 и DIN EN 12667. Образец помещали между горячей и холодной пластинами, и тепловой поток, создаваемый лункой, – определенная разность температур измерялась датчиком теплового потока. Размер образца составлял 300 мм x 300 мм, и одинаковая толщина образцов использовалась для всех компонентов конструкции ламинированного пола, поскольку толщина вспененного полиэтилена была слишком тонкой для измерения теплопроводности с помощью измерителя теплового потока. 436. Величины теплового потока для пенополиэтилена и пенополиэтилена МПЭ рассчитывали по уравнению для плоских материалов КС Ф 2803 (1996), стандартная практика теплоизоляционных работ. Коэффициент поверхностной теплопередачи 12 Вт/м ² К был использован для KS F 2803. Уравнение выглядит следующим образом:

(1)

, где Q обозначает тепловой поток; простой материал (Вт/м ² ), θ _o и θ _r являются внутренней температурой (°C) и наружной температурой (°C) соответственно, а X , 9 λ

, и α являются толщиной (м), теплопроводностью (Вт/м∙K) и коэффициентами теплопередачи (Вт/м ² ∙K) соответственно. Были проведены испытания характеристик теплопередачи пенополиэтилена. Тепловая пленка была помещена на изоляцию из экструдированного полистирола (XPS) толщиной 50 мм; пенополиэтилен и пенополиэтилен MPE затем были уложены вместе с ламинированным полом в соответствии с практическим методом строительства.

Также был протестирован клей, используемый для инженерных полов. Температуру тепловой пленки устанавливали равной 45 °C, и сравнивали время прохождения тепла обоих типов по отношению к температуре поверхности пола в начале и во время окончания, равное 35 °C.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Теплопроводность

Теплопроводность была измерена в соответствии со стандартом ISO 8301 (1991 г.), методами испытаний теплопередающих свойств теплоизоляции и вспененного МПЭ, а также вспененного МПЭ, приклеенного к нижней стороне ламинированных полов. Как показано на рис. 4, теплопроводность пенополиэтилена с ламинатом на 48,1% выше, чем у пенополиэтилена. Это связано с тем, что структура с перфорированными отверстиями для прямой передачи тепла обладает большей теплопроводностью. В частности, можно эффективно отдавать тепло поверхности ламината, регулярно устраняя определенный размер пены, препятствующей теплопередаче.

Рис. 4. Теплопроводность ламината с вспененным полиэтиленом

Таблица 2. Условие расчетного анализа

Тепловой поток

Тепловой поток пенополиэтилена был рассчитан в соответствии с KS F 2803 (1996), а поверхность ламинированного пола и условия представлены в таблице 2. При указанных выше условиях тепловой поток пенополиэтилена и пенополиэтилена с ламината можно рассчитать, как показано на рис. 5. Другими словами, наблюдалась разница между тепловым потоком пены МПЭ с ламинатом и пеной ПЭ. Разница составила 23,29.Вт/м², и что касается эффективности, пена MPE теоретически показала на 24,1% больший тепловой поток, чем пена PE. Естественно, это будет варьироваться в зависимости от уровня изоляции и характеристик использования в каждом конкретном случае.

Характеристики термопереноса

Испытание характеристик теплопередачи пенополиэтилена и пенополиэтилена MPE было проведено для сравнения температуры поверхности образцов. Два типа вспененного полиэтилена были уложены с использованием практичных компонентов пола с изоляцией. Кроме того, в случае клея, используемого в инженерном полу, для укладки готового пола использовалась карбамидомеламиноформальдегидная смола. Было изготовлено испытательное оборудование для измерения характеристик теплопередачи фанерного пола, и на ламинированные полы были установлены два типа вспененного полиэтилена. На пол были установлены изоляционные панели, а на изоляционные панели была установлена подходящая система подогрева пола. Испытанная система лучистого теплого пола (ОНДОЛ) была модернизирована с установкой газового котла вместо древесного и брикетного топлива. Горячая вода от котла подается в напольный змеевик, состоящий из труб X-L под поверхностью пола (Сео и др. . 2011). Однако из-за сложности точного контроля температуры поверхности при использовании горячей воды, подаваемой от котла, для простоты установки использовались нагревательные панели небольшой площади (850 мм × 1700 мм). На нагревательные панели укладывались напольные материалы в зависимости от фактической укладки: клеевые или плавающие с полиэтиленовой изоляцией. На каждый материал напольного покрытия было установлено по пять датчиков температуры. В качестве регистратора данных использовался midi LOGGER GL800 от Graphtec.

Результаты определения характеристик теплопередачи трех типов показаны на рис. 6. Испытания характеристик теплопередачи проводились с процессом включения нагрева и последующего отключения нагрева, когда температура поверхности образцов достигала 35 °С. Порядок времени прохождения тепла для нагрева до 35 °C температуры поверхности пола составлял 23 минуты для инженерного пола, 33 минуты для пены MPE с ламинатом и 38 минут для пены PE с ламинатом. ламинат. Исходя из этих результатов, пенопласт MPE с ламинатом показал меньшие характеристики теплопередачи, чем инженерный пол, но он был лучше, чем пенопласт PE и пенопласт MPE с ламинатом, температура поверхности которых достигала 35 °C5. мин раньше, чем другие напольные материалы. С другой стороны, после выключения нагрева время прохождения охлаждения до 35 °C было следующим: инженерный пол, пенополиэтилен с ламинатом, а затем пенопласт MPE. Это означает, что ламинат с пеной MPE успешно сохраняет тепловую энергию по сравнению с ламинатом с пеной PE. Это говорит о том, что ламинат обладает большей теплоемкостью, чем паркет. Кроме того, пенопласт МПЭ с ламинатом показал большую теплоаккумулирующую способность, чем пенополиэтилен с ламинатом, благодаря расположению воздушной прослойки в перфорированных частях пенопласта МПЭ.

Рис. 5. Тепловой поток ламината с вспененным полиэтиленом

Рис. 6. Теплопередача и характеристики скрытой теплоты ламината с вспененным полиэтиленом и паркетной доски

ВЫВОДЫ

Теплопроводность пенополиэтилена с ламинатом составила 0,081 Вт/м∙К, а теплопроводность пенополиэтилена с ламинатом – 0,12 Вт/м∙К. Таким образом, модифицированное напольное покрытие показало повышение теплопроводности на 48,1% по сравнению с вспененным полиэтиленом с ламинированным напольным покрытием.
В результате теоретического расчета теплового потока для плоских образцов при 12 Вт/м ²∙К коэффициента теплоотдачи на поверхности пенопласт МПЭ с ламинатом будет иметь на 24,1% большую теплоотдачу потока, чем у пола из пенополиэтилена при температуре источника тепла 45 °C.
Было проведено испытание характеристик теплопередачи пенополиэтилена через ламинат от источника тепла к поверхности. Было измерено время в пути до достижения 35 °C поверхности пола. Время прохождения пенополиэтилена с ламинатом составило 33 мин, а пенополиэтилена с напольным покрытием — 38 мин. Этот результат показал, что пена MPE улучшила характеристики теплопередачи на целых 5 мин.
Время прохождения инженерного пола, в котором использовался клей, составило 23 минуты при тех же условиях, что и испытания ламинированного пола, что на 10 минут быстрее, чем вспененный МПЭ с ламинированным полом. Таким образом, теплопередача пены MPE с ламинированным полом была меньше, чем у инженерного пола из-за разницы в методе строительства. После отключения нагрева теплоаккумулирующая способность настила для пены МПЭ была наибольшей среди образцов из-за воздушной прослойки в перфорированных частях пены МПЭ.

БЛАГОДАРНОСТИ

Эта работа была поддержана грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи (MSIP) (No.NRF-2014R1A2A1A11053829). Эта работа была поддержана Программой развития человеческих ресурсов (№ 20144030200600) гранта Корейского института оценки и планирования энергетических технологий (KETEP), финансируемого Министерством торговли, промышленности и энергетики Кореи.

ССЫЛКИ

Ан, Дж., Ким, С., Ким, Х., и Сео, Дж. (2010). «Поведение выбросов формальдегида и летучих органических соединений из инженерных полов в системах отопления и циркуляции воздуха», Build. Окружающая среда . 45(8), 1826-1833. DOI: 10.1016/j.buildenv.2010.02.012

Чанг В.С., Тоно С. и Шим С.Ю. (2009). «Оценка энергоемкости и интенсивности выбросов парниковых газов, вызванных потреблением энергии в Корее: энергетический подход к вводу-выводу», Appl. Энергия . 86(10), 1902-1914 гг. DOI: 10.1016/j.apenergy.2009.02.001

Форсберг, А., и фон Мальмборг, Ф. (2004). «Инструменты экологической оценки застроенной среды», Build. Окружающая среда . 39(2), 223-228. DOI: 10.1016/j.buildenv.2003.09.004

Франк, Т. (2005). «Изменение климата влияет на спрос на энергию для отопления и охлаждения зданий в Швейцарии», Energ. Строения 37(11), 1175-1185. DOI: 10.1016/j.enbuild.2005.06.019

ИСО 8301 (1991). «Теплоизоляция. Определение стационарного термического сопротивления и связанных с ним свойств. Прибор для измерения теплового потока», Международная организация по стандартизации , Генуя, Швейцария.

Ким С. С., Канг Д.Х., Чой Д.Х., Йео М.С. и Ким К.В. (2008). «Сравнение стратегий улучшения качества воздуха в помещениях на этапе до заселения в новые многоквартирные дома», Build. Окружающая среда . 43(3), 320-328. DOI: 10.1016/j.buildenv.2006.03.026

КСА, КС Ф 2803 (1996). «Стандартная практика теплоизоляционных работ», Корейская ассоциация стандартов , Сеул, Корея.

Линдфорс Т. и Бьорк Ф. (1997). «Эффективность современных изделий для устройства подложки в жилых домах», Констр. Строить. Мать . 11(2), 109-118. DOI: 10.1016/S0950-0618(97)00003-2

Парк, Б.И., Сок, Х.Т., и Ким, К.В. (1995). «Исторические изменения ONDOL», Журнал Общества инженеров по кондиционированию воздуха и холодильной технике Кореи 24(6), 613-627.

Перес-Ломбард, Л., Ортис, Дж., и Поут, К. (2008). “Обзор информации об энергопотреблении зданий”, Энерг. Строения 40(3), 394-398. DOI: 10.1016/j.enbuild.2007.03.007

Роэлс, С., и Деуринк, М. (2011). «Влияние отражающей подложки на общее тепловое поведение скатных крыш», Build. Окружающая среда . 46(1), 134-143. DOI: 10.1016/j.buildenv.2010.07.005

Сео, Дж., Чон, Дж., Ли, Дж. Х., и Ким, С. (2011). «Анализ тепловых характеристик в соответствии с конструкцией деревянного пола для энергосбережения в системах лучистого обогрева пола», Energ. Зданий 43(8), 2039-2042. DOI: 10.1016/j.enbuild.2011.04.019

Песня, GS (2005). «Реакция ягодиц на контакт с отделочными материалами системы подогрева пола ONDOL в Корее», Energ. Строения 37(1), 65-75. DOI: 10.1016/j.enbuild.2004.05.005

Сулейман, Б.М., Ларфельдт, Дж., Лекнер, Б., и Густавссон, М. (1999). «Теплопроводность и диффузионная способность древесины», Wood Sci. Технол . 33(6), 465-473. DOI: 10.1007/s002260050130

Тэ С. и Шин С. (2009 г.). «Текущая работа и будущие тенденции в области экологичных зданий в Южной Корее», Renew. Суст. Энерг. Версия . 13(8), 1910-1921. DOI: 10.1016/j.rser.2009.01.017

Йео, М.С., Ян, И.Х., и Ким, К.В. (2003). «Исторические изменения и недавний потенциал энергосбережения бытового отопления в Корее», Energ. Строения 35(7), 714-727. DOI: 10.1016/S0378-7788(02)00221-9

Статья отправлена: 10 мая 2016 г.; Экспертная проверка завершена: 14 июля 2016 г.; Получена и принята исправленная версия: 18 августа 2016 г.; Опубликовано: 8 сентября 2016 г.

DOI: 10.15376/biores.11.4.9059-9067

Влияние плотности и температуры окружающей среды на коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов EPS и PU для упаковки пищевых продуктов

Заголовки статей

Исследование антибактериальных пленок для сохранения свежести на основе материалов ПЭНП/нано-ZnO и ПЭНП/нано-серебро
стр.130

Влияние условий приготовления на свойства упаковочной пленки для фруктов и овощей, модифицированной атмосферой ПЭНП
стр. 135

Антиоксидантные и антимикробные свойства двухслойных пленок хитозан-ПЭ за счет включения эфирного масла орегано
стр.140

Исследование морфологии поверхности излома и свойств при растяжении мембранных материалов для упаковки экологически чистых пищевых продуктов на основе целлюлозы
стр. 148

Влияние плотности и температуры окружающей среды на коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов EPS и PU для упаковки пищевых продуктов
стр. 152

Получение и характеристика композитных пленок кукурузный крахмал-наноалмаз
стр. 156

Структурное влияние тиоловых соединений на УФ-отверждаемый клей на основе тиол-ена
стр. 162

Синтез и свойства водоразбавляемых полиуретановых/модифицированных нано-ZnO композитов упаковочных мембран
стр.167

Термическая стабильность пищевых пленок на основе изолята соевого белка со смесью олеиновой и стеариновой кислот
стр.171

Главная Прикладная механика и материалы Прикладная механика и материалы Vol. 469 Влияние плотности и температуры окружающей среды на…

Предварительный просмотр статьи

Аннотация:

Коэффициент теплопроводности является важным показателем оценки эффективности теплоизоляционного материала. Чтобы обеспечить теоретическую основу для выбора теплоизоляционных материалов, мы тестируем коэффициент теплопроводности пенополистирола (EPS) и жесткого пенополиуретана (PU) различной плотности при различных температурах окружающей среды, а затем определяем коэффициент теплопроводности. Влияние плотности материала и температуры окружающей среды на коэффициент теплопроводности упаковочных материалов для пищевой изоляции. Согласно национальному стандарту ГБ/T10297-1998 (Метод испытания на теплопроводность неметаллических твердых материалов методом горячей проволоки), мы проверяем коэффициент теплопроводности образцов различной плотности при различных температурах окружающей среды. Результат показывает, что при одной и той же температуре коэффициент теплопроводности сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением плотности. В одной и той же плотности коэффициент теплопроводности увеличивается с повышением температуры окружающей среды.

Доступ через ваше учреждение

* – Автор, ответственный за переписку

использованная литература

[1] Руи М. С. Круз, Маргарида С. Виейра, Кристина Л. М. Силва: Журнал пищевой инженерии, Vol. 94 (2009), стр. 90–97.

[2] Эдуард Оро, Лайя Миро, Мохаммед М. Фарид, Луиза Ф. Кабеза: Международный журнал холодильной техники, Vol. 35 (2012), стр. 1709-1714.

[3] Сын-Джин Чой, Гэри Берджесс: Packag. Технол. наук, Том. 20 (2007), стр. 369-380.

[4] Юн Ван, Юньсинь Гао, Джим Сонг, Майкл Бонин, Мяо Го, Ричард Мерфи: Packag. Технол. наук, Том. 23(2010), стр. 363-382.

[5] Сяоцзюань Го. Анализ и моделирование изоляционного пакета на основе ANSYS[D]. Уси: Университет Цзяннань (2011).

[6] Цзяньхуа Суй, Шаомей Чжэн: Технологический надзор в нефтяной промышленности, (2005), стр. 12-13.

[7] Хуаньюй Чанг, Цзиньхуа Чжан, Сяоань Ван, Ли Линь: Инженерное качество, том. 27 (2009 г.)), С. 66-70.

Цитируется

Текущее состояние исследований по модификации термических свойств изоляционных материалов на основе синтактической пены на основе эпоксидной смолы

1. Ван З.Д., Мэн Г.Д., Ван Л.Л., Тянь Л., Чен С., Ву Г., Конг Б., Ченг Ю. Одновременное улучшение диэлектрических свойств и теплопроводности эпоксидных композитов с нанолистами из оксида алюминия и нитрида бора. науч. 2021;11:2495. doi: 10.1038/s41598-021-81925-x. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. Li R., Wang P., Zhang P., Fan G., Wang G., Ouyang X., Ma N., Wei H. Модификация поверхности полых стеклянных микросфер и их морских адаптивных композитов с эпоксидной смолой. Доп. Композиции лат. 2020;29:2633366X20974682. [Google Scholar]

3. Ван Ю., Дуань Дж.К., Гао Ю., Цзян Т., Ян К.Л., Чжао Ю., Ли В.Г., Ву С.Ф. Краткий обзор композиционных плавучих материалов на основе эпоксидной смолы для глубоководного оборудования. Китай Пласт. Инд., 2020; 48:1–4. [Академия Google]

4. Wang L., Yang X., Jiang T., Zhang C., He L. Морфология ячеек, миграция пузырьков и изгибные свойства неоднородных эпоксидных пен с использованием химического пенообразователя. Дж. Заявл. Полим. науч. 2015;131:205–212. doi: 10.1002/app.41175. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Lu X., Xu G. Теплопроводящие полимерные композиты для электронных корпусов. Дж. Заявл. Полим. науч. 1997; 65: 2733–2738. doi: 10.1002/(SICI)1097-4628(19970926)65:13<2733::AID-APP15>3.0.CO;2-Y. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

6. Liu Z., Chen Y., Dai W., Wu Y., Wang M., Hou X., Li H., Jiang N., Lin C., Yu J. Анизотропные теплопроводные свойства сигаретного фильтра шаблонные графен/эпоксидные композиты. RSC Adv. 2018;8:1065–1070. doi: 10.1039/C7RA11574A. [CrossRef] [Google Scholar]

7. Liu Y.L., Lin Y.L., Chen C.P., Jeng R.J. Приготовление гибридных композитов эпоксидной смолы/кремнезема для эпоксидных формовочных масс. Дж. Заявл. Полим. науч. 2010;90:4047–4053. doi: 10.1002/app.13159. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

8. Ро Дж.Х., Ли Дж.Х., Юн Т.Х. Улучшенная адгезия диоксида кремния к эпоксидным формовочным массам (ЭМС) с помощью плазменных полимерных покрытий. Дж. Адхес. науч. Технол. 2012;16:1529–1543. doi: 10.1163/156856102320252958. [CrossRef] [Google Scholar]

9. Heo G.Y., Park S.J. Влияние связующих агентов на термические, текучие и адгезионные свойства компаундов на основе эпоксидной смолы/кремнезема для применения при заполнении капилляров. Порошковая технология. 2012; 230:145–150. doi: 10.1016/j.powtec.2012.07.022. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

10. Лю Ю.П., Ли Л., Лю Х.К. Изучение тепловых свойств и электрических свойств микронного нитрида бора в зависимости от тепловых свойств и электрических свойств легких изоляционных материалов на основе эпоксидной смолы, модифицированной силиконом. Китай Дж. Электр. англ. 2021; 41:1–12. [Google Scholar]

11. Каргар Ф., Барани З., Сальгадо Р., Дебнат Б., Льюис Дж.С., Айтан Э., Лейк Р.К., Баландин А.А. Термический порог перколяции и тепловые свойства композитов с высоким содержанием наполнителей из графена и нитрида бора. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2018;10:37555–37565. doi: 10.1021/acsami.8b16616. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

12. Ли А., Чжан С., Чжан Ю.Ф. Теплопроводность графен-полимерных композитов: механизмы, свойства и приложения. Полимеры. 2017;9:437. doi: 10.3390/polym90. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

13. Wang Y., Yang C., Pei Q.X., Zhang Y. Некоторые аспекты теплового переноса через границу между графеном и эпоксидной смолой в нанокомпозитах. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2016; 8: 8272–8279. doi: 10.1021/acsami.6b00325. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

14. Feng C., Ni H., Chen J., Yang W. Простой метод изготовления высокотеплопроводного композита графит/полипропилен с сетчатыми структурами. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2016;8:19732–19738. doi: 10.1021/acsami.6b03723. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

15. Тавман И.Х., Акинчи Х. Поперечная теплопроводность полимерных композитов, армированных волокном. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2000; 27: 253–261. doi: 10.1016/S0735-1933(00)00106-8. [CrossRef] [Академия Google]

16. Пан Р., Ковачевич С., Лин Т.С., Хе П., Секулич Д.П., Месарович С.Д., Ян З., Шен Ю., Вей Х. Контроль остаточных напряжений в соединениях 2Si-B-3C-N и Nb композитным промежуточным слоем Ag-Cu-Ti плюс Mo. Матер. Дес. 2016;99:193–200. doi: 10.1016/j.matdes.2016.03.072. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Максвелл Дж.Дж.Н. Трактат об электричестве и магнетизме. Природа. 1873; 7: 478–480. [Google Scholar]

18. Progelhof R.C., Throne J.L., Ruetsch R. Science. Методы прогнозирования теплопроводности композитных систем: обзор. Полим. англ. науч. 1976;16:615–625. doi: 10.1002/pen.760160905. [CrossRef] [Google Scholar]

19. Bruggeman D. Berechnung verschiedener physikalischer Konstanten von heterogenen Substanzen. I. Dielektrizittskonstanten Leitfhigkeiten Mischkrper isotropen Substanzen. Анна. физ. 1937; 421: 160–178. doi: 10.1002/andp.19374210205. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Нильсен Л.Е. Обобщенное уравнение для модулей упругости композиционных материалов. Дж. Заявл. физ. 1970; 41: 4626–4627. doi: 10.1063/1.1658506. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

21. Агари Ю., Уно Т. Оценка теплопроводности наполненных полимеров. Дж. Заявл. Полим. науч. 2010;32:5705–5712. doi: 10.1002/app.1986.070320702. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Хатта Х., Тая М., Кулацкий Ф.А., Хардер Дж.Ф. Температуропроводность композитов с различными типами наполнителей. Дж. Компос. Матер. 1992; 26: 612–625. doi: 10.1177/002199839202600501. [CrossRef] [Google Scholar]

23. Лю З.К., Шан С.Л., Ван Ю. Основы теплового расширения и теплового сжатия. Материалы (Базель) 2017; 10:410. дои: 10.3390/ma10040410. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

24. Lind C.J.M. Два десятилетия исследований отрицательного теплового расширения: где мы находимся? Материалы (Базель) 2012;5:1125–1154. doi: 10.3390/ma5061125. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Ван Л., Ван С., Сунь Ю., Дэн С., Ши К., Лу Х., Ху П., Чжан С. Изучение первых принципов Sc1-xTixF3 (X0.375): отрицательное тепловое расширение, фазовый переход и сжимаемость. Варенье. Керам. соц. 2015;98: 2852–2857. doi: 10.1111/jace.13676. [CrossRef] [Google Scholar]

26. Jeong I., Kim C.B., Kang D.G., Jeong K., Jang S.G., You N., Ahn S., Lee D., Goh M. Жидкокристаллическая эпоксидная смола с улучшенной термостойкостью. проводимость за счет межмолекулярных диполь-дипольных взаимодействий. Дж. Полим. науч. Часть А Полим. хим. 2019; 57: 708–715. doi: 10.1002/pola.29315. [CrossRef] [Google Scholar]

27. Лян Д. Магистерская диссертация. Сианьский технологический университет; Сиань, Китай: ноябрь 2020 г. Исследование подготовки и теплопроводности эпоксидных композитных материалов. [Академия Google]

28. Ту Х., Е Л. Теплопроводные композиты ПС/графит. Полим. Доп. Технол. 2009; 20:21–27. doi: 10.1002/пат.1236. [CrossRef] [Google Scholar]

29. Сун В.Л., Ван П., Цао Л., Андерсон А., Мезиани М.Дж., Фарр А.Дж., Сунь Ю.П. Нанокомпозитные материалы полимер/нитрид бора для превосходной теплопроводности. Ангью. хим. Междунар. Эд. англ. 2012;51:6498–6501. doi: 10.1002/anie.201201689. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

30. Qian X., Zhou J.W., Chen G. Созданные фононами материалы с экстремальной теплопроводностью. Нац. Матер. 2021;20:1188–1202. doi: 10.1038/s41563-021-00918-3. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

31. Yang X.T., Liang C.B., Ma T.B., Guo Y., Kong J., Gu J., Chen M., Zhu J. Обзор теплопроводных полимерных композитов: Классификация, измерение, модель и уравнения, механизм и методы изготовления. Доп. Композиции Гибридный мат. 2018;1:207–230. doi: 10.1007/s42114-018-0031-8. [CrossRef] [Google Scholar]

32. Kango S., Kalia S., Celli A., Njuguna J., Habibi Y., Kumar R. Модификация поверхности неорганических наночастиц для разработки органо-неорганических нанокомпозитов. Обзор. прог. Полим. науч. 2013; 38:1232–1261. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2013.02.003. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

33. Wang Z.D., Priego P., Meziani M.J., Wirth K., Bhattacharya S., Rao A., Wang P., Sun Y. Дисперсия высококачественных нанолистов нитрида бора в полиэтилене для получения нанокомпозитов с превосходными свойствами теплопередачи . Наномасштаб Adv. 2020;2:2507–2513. doi: 10.1039/D0NA00190B. [CrossRef] [Google Scholar]

34. Chung S.L., Lin J.S.J.P.C. Теплопроводность композитов на основе эпоксидной смолы, наполненных частицами h-BN, полученными путем сжигания. Молекулы. 2016;39:670. doi: 10.3390/молекулы21050670. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

35. Huang X., Jiang P., Xie L. Сегнетоэлектрический полимер/нанокомпозит серебра с высокой диэлектрической проницаемостью и высокой теплопроводностью. заявл. физ. лат. 2009; 95:1–3. дои: 10.1063/1.3273368. [CrossRef] [Google Scholar]

36. Дацюк В., Троценко С., Райх С. Углеродные нанотрубки–полимерные нановолокна с высокой теплопроводностью. Углерод. 2013;52:1–4. doi: 10.1016/j.carbon.2012.09.045. [CrossRef] [Google Scholar]

37. Zeng X.L., Sun J.J., Yao Y.M., Sun R., Xu J.B., Wong C.P. Комбинация нанотрубок нитрида бора и нановолокон целлюлозы для получения нанокомпозита с высокой теплопроводностью. АКС Нано. 2017;11:5167–5178. doi: 10.1021/acsnano.7b02359. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

38. Skaff H., Emrick T. Полимеризация с обратимой аддитивной фрагментацией с переносом цепи (ОПЦ) из незащищенных наночастиц селенида кадмия. Ангью. хим. Междунар. Эд. 2004; 43: 5383–5386. doi: 10.1002/anie.200453822. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Li H., Ai D., Ren L., Yao B., Han Z., Shen Z., Wang J., Chen L.Q., Wang Q. Масштабируемый полимер нанокомпозиты с рекордными высокотемпературными емкостными характеристиками благодаря рационально разработанным наноструктурированным неорганическим наполнителям. Доп. Матер. 2019;31:1–7. doi: 10.1002/adma.2015. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

40. Wang Z., Meziani MJ, Patel A.K., Priego P., Wirth K., Wang P., Sun Y. Нанолисты нитрида бора из различных препаратов и корреляции с их материалом характеристики. Инд.Инж. хим. Рез. 2019;58:18644–18653. doi: 10.1021/acs.iecr.9b03930. [CrossRef] [Google Scholar]

41. Hong J.P., Yoon S.W., Hwang T., Oh J., Hong S., Lee Y., Nam J. Эпоксидные композиты с высокой теплопроводностью и бимодальным распределением нитрида алюминия и нитрида бора. наполнители. Термохим. Акта. 2012; 537:70–75. doi: 10.1016/j.tca.2012.03.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

42. Моради С., Кальвентус Ю., Роман Ф., Хатчинсон Дж.М.Дж.П. Достижение высокой теплопроводности в эпоксидных композитах: влияние размера частиц нитрида бора и границы раздела матрица-наполнитель. Полимеры (Базель) 2019;11:1156. doi: 10.3390/polym11071156. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

43. Zhang Y.R., Tuo R., Yang W., Wu J., Zhu J., Zhang C., Lin J., Bian X. Improved тепловые и электрические свойства композитов на основе эпоксидных смол, модифицированных дофамином и силановым связующим агентом гексагональным BN. Полим. Композиции 2020;41:4727–4739. doi: 10.1002/pc.25746. [CrossRef] [Google Scholar]

44. Сунь Дж., Ван Д., Яо Ю., Цзэн С., Пань Г., Хуан Ю., Ху Дж., Сунь Р., Сюй Дж., Вонг С. Композиты микросферы нитрида бора/эпоксидной смолы с улучшенной теплопроводностью. Высокое напряжение. 2017;2:147–153. doi: 10.1049/hve.2017.0040. [CrossRef] [Google Scholar]

45. Wang T., Zhang G., Zhang B., Liu S., Li D., Liu C. Ориентированные нанолистовые пленки из нитрида бора для теплового управления и электрической изоляции в электрическом и электронном оборудовании . Приложение ACS Нано Матер. 2021; 4: 4153–4161. doi: 10.1021/acsanm.1c00484. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

46. Evans A.M., Giri A., Sangwan V.K., Xun S., Bartnof M., Torres-Castanedo C. G., Balch H.B., Rahn M.S., Bradshaw N.P., Vitaku E., et al. Теплопроводящие диэлектрические слои со сверхнизким k на основе двумерных ковалентных органических каркасов. Нац. Матер. 2021;20:1142–1148. [PubMed] [Google Scholar]

47. Liang CB, Qiu H., Han YY, Gu H., Song P., Wang L., Kong J., Cao D., Gu J. Превосходное экранирование от электромагнитных помех 3D графен нанопластинки/восстановленная пена оксида графена/эпоксидные нанокомпозиты с высокой теплопроводностью. Дж. Матер. хим. С. 2019 г.;7:2725–2733. doi: 10.1039/C8TC05955A. [CrossRef] [Google Scholar]

48. Li J.C., Li F.Z., Zhao X.Y., Zhang W., Li S., Lu Y., Zhang L. Вдохновленная желе конструкция трехмерной взаимосвязанной сети BN для легких, теплопроводные и электроизоляционные резиновые композиты. Приложение ACS Электрон. Матер. 2020; 2: 1661–1669. doi: 10.1021/acsaelm.0c00227. [CrossRef] [Google Scholar]

49. Liu Z.D., Chen Y.P., Li Y.F., Dai W., Yan Q., Alam FE., Du S., Wang Z., Nishimura K., Jiang N. , et al. Эпоксидные композиты со вспененным графеном со значительным повышением теплопроводности. Наномасштаб. 2019;11:17600–17606. doi: 10.1039/C9NR03968F. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

50. Хан З., Фина А. Теплопроводность углеродных нанотрубок и их полимерных нанокомпозитов: обзор. прог. Полим. науч. 2011; 36: 914–944. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2010.11.004. [CrossRef] [Google Scholar]

51. Xu X.W., Hu R.C., Chen M.Y., Dong J., Xiao B., Wang Q., Wang H. Трехмерные эпоксидные композиты с пенным наполнителем из нитрида бора со значительно улучшенной теплопроводностью за счет лицевой и масштабируемый подход. хим. англ. Дж. 2020; 397:1–7. doi: 10.1016/j.cej.2020.125447. [CrossRef] [Google Scholar]

52. Chen X.L., Lim J.S.K., Yan W.L., Guo F., Liang Y.N., Chen H., Lambourne A., Hu X. Изготовление каркаса BN с помощью солевого шаблона для эпоксидных композитов с высокой теплопроводностью . Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2020;12:16987–16996. doi: 10.1021/acsami. 0c04882. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

53. Ю. Х.Д. Дипломная работа. Яншаньский университет; Циньхуандао, Китай: декабрь 2020 г. Исследование механики вспененного алюминия и полых стеклянных микрошариков/эпоксидных композитов. [Академия Google]

54. Аслани Ф., Ван Л.Н. Изготовление и характеристика инженерного цементного композита с улучшенными характеристиками огнестойкости. Дж. Чистый. Произв. 2019;221:202–214. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.02.241. [CrossRef] [Google Scholar]

55. Лю Б., Ван Х., Цинь К.Х. Моделирование и характеристика эффективной теплопроводности одиночной полой стеклянной микросферы и ее порошка. Материалы (Базель) 2018; 11:133. doi: 10.3390/ma11010133. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

56. Ху Ф., Ву С.Ю., Сунь Ю.Г. Полые материалы для теплоизоляции. Доп. Матер. 2019;31:1–17. doi: 10.1002/adma.201801001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

57. Шиффрес С.Н., Ким К.Х., Ху Л., Макгоги А.Дж., Ислам М. Ф., Мален Дж.А. Диффузия газа, перенос энергии и тепловая аккомодация в аэрогелях с одностенными углеродными нанотрубками. Доп. Функц. Матер. 2012;22:5251–5258. doi: 10.1002/adfm.201201285. [CrossRef] [Google Scholar]

58. Чен Г. Транспорт и преобразование энергии в наномасштабе: параллельное рассмотрение электронов, молекул, фононов и фотонов. Издательство Оксфордского университета; Оксфорд, Великобритания: 2005. стр. 1–556. [Академия Google]

59. Cheng T., Chen C., Wang L., Zhang X., Ye C.H., Deng Q., Chen G. Синтез магнитной стеклянной микросферы @BiVO4 из летучей золы и ее гибридное действие фотокатализа и адсорбции видимого света Процесс. пол. Дж. Окружающая среда. Стад. 2021;30:2027–2040. doi: 10.15244/pjoes/127918. [CrossRef] [Google Scholar]

60. Hu Y., Mei R., An Z., Zhang J. Композиты силиконовый каучук/полые стеклянные микросферы: влияние разбитых полых стеклянных микросфер на механические и теплоизоляционные свойства. Композиции науч. Технол. 2013;79: 64–69. doi: 10.1016/j.compscitech.2013.02.015. [CrossRef] [Google Scholar]

61. Ren S., Guo A.R., Dong X., Tao X., Xu X., Zhang J., Geng H., Liu J. Получение и характеристика термостойкого плавучего материала через процесс гелькастинга. хим. англ. Дж. 2016; 288:59–69. doi: 10.1016/j.cej.2015.11.094. [CrossRef] [Google Scholar]

62. Li P.X., Zheng W., Yu X.Y., Zhang J. Получение и характеристики эпоксидной смолы, модифицированной полыми стеклянными микрошариками. Подбородок. J. Коллоидный полимер. 2020; 38:7–10. [Академия Google]

63. Юнг К.С., Чжу Б.Л., Юэ Т.М., Се К.С. Получение и свойства композитов с эпоксидной матрицей, наполненных полыми стеклянными микросферами. Композиции науч. Технол. 2009; 69: 260–264. [Google Scholar]

64. Borges T.E., Almeida J.H.S., Amico S.C., Amado F.D. Полые стеклянные микросферы/композиты из гомо- и сополипропилена, армированные волокнами пиассавы: получение и свойства. Полим. Бык. 2017; 74:1979–1993. doi: 10.1007/s00289-016-1819-8. [CrossRef] [Google Scholar]

65. Wouterson E.M., Boey F.Y., Hu X., Wong S.C. Специфические свойства и трещиностойкость синтактической пены: влияние микроструктуры пены. Наукадирект. 2005; 65: 1840–1850. doi: 10.1016/j.compscitech.2005.03.012. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

66. Гупта Н., Пинисетти Д. Обзор теплопроводности полимерных матричных синтактических пен – влияние толщины стенок полых частиц и объемной доли. ДЖОМ. 2013;65:234–245. doi: 10.1007/s11837-012-0512-0. [CrossRef] [Google Scholar]

67. Чжан Л., Ма Дж. Влияние связующего агента на механические свойства синтетической пены из полой углеродной микросферы/фенольной смолы. Композиции науч. Технол. 2010;70:1265–1271. doi: 10.1016/j.compscitech.2010.03.016. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

68. Чой М.Х., Чон Б.Х., Чунг И.Дж. Влияние связующего агента на электрические и механические свойства композитов углеродное волокно/фенольная смола. Полимер. 2000;41:3243–3252. doi: 10.1016/S0032-3861(99)00532-7. [CrossRef] [Google Scholar]

69. Афолаби Л.О., Арифф З.М., Хашим С.Ф.С., Аломайри Т., Махзан С., Камарудин К.А., Мухаммед И.Д. Составы синтетических пен, технологии производства и применение в промышленности: обзор. Дж. Матер. Рез. Технол. 2020;9:10698–10718. doi: 10.1016/j.jmrt.2020.07.074. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

70. Zhang Y., Chen B., Guan D., Xu M., Ran R., Ni M., Zhou W., O’Hayre R., Shao Z. Компенсация теплового расширения высокоэффективного топлива катоды ячеек. Природа. 2021; 591: 246–251. doi: 10.1038/s41586-021-03264-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

71. Isobe T., Hayakawa Y., Adachi Y., Uehara R., Matsushita S., Nakajima A. Отрицательное тепловое расширение в α-Zr ₂ SP ₂ O ₁₂ на основе механизмов фазового перехода и каркасного типа. NPG Азия Матер. 2020; 12:1–7. doi: 10.1038/s41427-020-00266-9. [CrossRef] [Google Scholar]

72. Dove M.T., Fang H. Отрицательное тепловое расширение и связанные с ним аномальные физические свойства: обзор теоретических основ динамики решетки. Респ. прог. физ. 2016; 79:1–50. doi: 10.1088/0034-4885/79/6/066503. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

73. Джеймс Х.А. Коэффициент плотности кубического расширения льда. Филос. Транс. Р. Соц. А. 1901; 198: 422–424. [Google Scholar]

74. La Placa S.J., Post B. Тепловое расширение льда. Акта Крист. 1960;13:503–505. doi: 10.1107/S0365110X60001205. [CrossRef] [Google Scholar]

75. Ходжо Ф., Кагава Х., Такэдзава Ю. Синтез полимерного композита с сетчатым волокном из альфа-оксида алюминия и оценка его теплопроводности. Дж. Керам. соц. Япония. 2011; 119: 601–604. doi: 10.2109/jcersj2.119.601. [CrossRef] [Google Scholar]

76. Röttger K., Endriss A., Ihringer J., Doyle S., Kuhs W.F. Постоянные решетки и тепловое расширение льда H ₂ O и D ₂ O в диапазоне температур от 10 до 265 K. Приложение. 2012;68:91–98. [PubMed] [Google Scholar]

77. Танака Х. Водородные связи между молекулами воды: тепловое расширение льда и воды. Дж. Мол. жидкость 2001; 90: 323–332. doi: 10.1016/S0167-7322(01)00136-2. [CrossRef] [Google Scholar]

78. Мэри Т.А., Эванс Дж.С.О., Фогт Т., Слейт А.В. Отрицательное тепловое расширение от 0,3 до 1050 кельвинов в zrw2o8. Наука. 1996; 272:90–92. doi: 10.1126/science.272.5258.90. [CrossRef] [Google Scholar]

79. Лейкс Р.С. Ячеистые твердые конструкции с неограниченным тепловым расширением. Дж. Матер. науч. лат. 1996;15:475–477. doi: 10.1007/BF00275406. [CrossRef] [Google Scholar]

80. Слейт А.В. Термическое сжатие. Стараться. 1995; 19: 64–68. doi: 10.1016/0160-9327(95)93586-4. [CrossRef] [Google Scholar]

81. Ge X.H., Mao Y.C., Liu X.S., Cheng Y., Yuan B., Chao M., Liang E. Отрицательное тепловое расширение и широкополосная фотолюминесценция в новом материале ZrScMo ₂ ВО ₁₂ . науч. Отчет 2016; 6: 1–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

82. Li F., Liu X.S., Song W.B., Yuan B., Cheng Y., Yuan H., Cheng F., Chao M., Liang E. Phase переход, кристаллическая вода и низкое тепловое расширение Al _2-2x (ZrMg) _(x) W ₃ O ₁₂ центральная точка n(H ₂ O) J. Сплошной. Государственная хим. 2014; 218:15–22. doi: 10.1016/j.jssc.2014.06.009. [CrossRef] [Google Scholar]

83. Zhang K., Lin J.C., Guo X.G., Yang P., Wang M., Wu Y., Tong P., Lin S., Song W.H., Sun Y.P. Коэффициент теплового расширения и магнитно-регулируемые композиты Mn0,983 CoGe/эпоксидная смола. Дж. Криофиз. 2017;039:56–61. [Google Scholar]

84. Huang R., Liu Y., Fan W., Tan J., Xiao F., Qian L., Li L. Гигантское отрицательное тепловое расширение в NaZn ₁₃ – Соединения типа La(Fe, Si, Co) ₁₃. Варенье. хим. соц. 2013; 135:11469–11472. doi: 10.1021/ja405161z. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

85. Такенака К., Кузуока К. Интерфейсы матрица-наполнитель и физические свойства композитов с металлической матрицей и нитридом марганца с отрицательным тепловым расширением. Издательство Вудхед; Соустон, Великобритания: 2015 г. Сугимото NJJoAP; стр. 2355–2854. [Google Scholar]

86. Wan C.X., Cao T., Chen X., Meng L., Li L. Изготовление полиэтиленовых нановолокнистых мембран путем двухосного растяжения. Матер. Сегодня коммун. 2018;17:24–30. doi: 10.1016/j.mtcomm.2018.08.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

87. Мехра Н., Му Л.В., Цзи Т., Ян С., Конг Дж., Гу Дж., Чжу Дж. Тепловой перенос в полимерных материалах и через композитные поверхности. заявл. Матер. Сегодня. 2018;12:92–130. doi: 10.1016/j.apmt.2018.04.004. [CrossRef] [Google Scholar]

88. Dong J., Cao L., Li Y., Wu Z., Teng C. Значительное улучшение теплопроводности нанокомпозитов PI/BNNS, полученное путем построения трехмерной сети BNNS и заполнения ее AgNW как теплопроводящие мостики. Композиции науч. Технол. 2020; 196:1–11. doi: 10.1016/j.compscitech.2020.108242. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

89. Guo Y.Q., Ruan K.P., Shi X.T., Yang X., Gu J. Факторы, влияющие на теплопроводность полимеров и полимерных композитов: обзор. Композиции науч. Технол. 2020; 193:1–25. doi: 10.1016/j.compscitech.2020.108134. [CrossRef] [Google Scholar]

90. Yang X.T., Fan S.G., Li Y., Guo Y., Li Y., Ruan K., Zhang S., Zhang J., Kong J., Gu J. Синхронное улучшение экранирование от электромагнитных помех и теплопроводность для эпоксидных нанокомпозитов путем создания каркаса из трехмерных медных нанопроволок / термически отожженного графенового аэрогеля. Композиции Часть А. 2020; 128:1–9. doi: 10.1016/j.compositesa.2019.105670. [CrossRef] [Google Scholar]

91. Zhang R.C., Huang Z.R., Huang Z.H., Zhong M., Zang D., Lu A., Lin Y., Millar B., Garet G., Turner J. и др. . Одноосно растянутые нанокомпозитные пленки полиэтилен/нитрид бора с металлоподобной теплопроводностью. Композиции науч. Технол. 2020; 196: 1–7. doi: 10.1016/j.compscitech.2020.108154. [CrossRef] [Google Scholar]

92. An F., Li X.F., Min P., Li H., Dai Z., Yu Z. Высокоанизотропные гибридные аэрогели графен/нитрид бора с дальнеупорядоченной архитектурой и умеренной плотностью. для высокотеплопроводных композитов. Углерод. 2018;126:119–127. doi: 10.1016/j.carbon.2017.10.011. [CrossRef] [Google Scholar]

93. Li J.P., Wang B., Ge Z., Cheng R., Kang L., Zhou X., Zeng J., Xu J., Tian X., Gao W., и другие. Гибкие и иерархические трехмерные взаимосвязанные серебряные нанопроволоки / термоэлектрические листы на основе целлюлозной бумаги с превосходной электропроводностью и сверхвысокой способностью рассеивания тепла. СКУД. заявл. Матер. Интерфейсы. 2019;11:39088–39099. doi: 10.1021/acsami.9b13675. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

94. Hou X., Zhang Z.B., Wei X.Z., Qin Y., Song G., Li L., Li M., Dai W., Zhao S., Lin C. ., и другие. Нанолистовые волокна бората алюминия/нитрида бора для повышения теплопроводности полимерных композитов. Приложение ACS Нано Матер. 2021; 4: 2136–2142. doi: 10.1021/acsanm.0c03429. [CrossRef] [Google Scholar]

95. Дай Г., Ли Л., Сяо Х., Чжай М., Ши М. Влияющие факторы и метод измерения теплопроводности одиночного волокна из СВМПЭ. Дж. Инд. Текст. 2018;47:1908–1924. [Google Scholar]

96. Ронка С., Игараши Т., Форте Г., Растоги С. Металлоподобная теплопроводность в легком изоляторе: ленты и пленки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, обработанные в твердом состоянии. Полимер. 2017; 123:203–210. doi: 10.1016/j.polymer.2017.07.027. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

97. Тан Л.Ю., Ши Х.С., Ченг Т., Цзэн С., Чжэн Х. Численное исследование эффективной теплопроводности прозрачного электроформованного полимерного композита. заявл. Терм. англ. 2019; 160:1–11. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2019.113949. [CrossRef] [Google Scholar]

98. Xu Y.F., Kraemer D., Song B., Jiang Z., Zhou J., Loomis J., Wang J., Li M., Ghasemi H., Huang X., и другие. Наноструктурированные полимерные пленки с металлоподобной теплопроводностью. Нац. коммун. 2019;10:1771. doi: 10.1038/s41467-019-09697-7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

99. Ji J., Chiang S.W., Liu M., Liang X., Li J. , Gan L., He Y., Li B., Канг Ф., Ду Х. Повышенная теплопроводность композитов с наполнителем из оксида алюминия и углеродного волокна с помощью трехмерной печати. Термохим. Акта. 2020; 690:1–23. doi: 10.1016/j.tca.2020.178649. [CrossRef] [Google Scholar]

Как тепловая эффузивность может помочь улучшить ваш сон

Как тепловая эффузивность матраса может повлиять на ваш режим сна и какие термоматериалы способствуют созданию спокойной атмосферы

Качественный сон каждую ночь является важным аспектом поддержания здорового тела и здорового образа жизни. Человеческое тело не смогло бы выжить без сна, так как он помогает поддерживать многие жизненно важные функции организма. Взрослым в возрасте от 18 до 64 лет требуется 7-9 часов сна каждую ночь, и каждый четвертый взрослый не соответствует этому стандарту.

Рисунок 1. Матрас способствует хорошему сну

Удобство матраса может быть основным фактором, влияющим на качество сна человека. Матрасы являются одним из старейших предметов домашнего обихода, поскольку археологи обнаружили артефакты матрасов, которые датируются более 77 000 лет назад. С тех пор наука о комфорте матраса значительно улучшилась, поскольку новые технологии направлены на объединение различных материалов для создания идеальной поверхности для сна.

Одним из основных препятствий для хорошего сна является некомфортная обстановка. Идеальная комнатная температура для качественного сна составляет от 16°C до 18°C, а более высокие температуры могут резко изменить характер сна. Сон на матрасе, который может обеспечить охлаждающий эффект, может значительно улучшить сон человека.

Тепловая эффузивность

Ощущение «прохлады», создаваемое некоторыми матрасами при прикосновении, напрямую связано с температурной эффузивностью материала матраса. Термическая эффузивность относится к способности материала обмениваться теплом с окружающей средой.

Примером термической эффузии является ощущение холода, которое вызывает кусок металла при прикосновении. Металлы обладают высокой теплопроводностью и быстро поглощают тепло окружающей среды. Когда рука соприкасается с металлом, металл быстро извлекает тепло из руки и рассеивает его. Скорость этого взаимодействия заставляет металл казаться холодным на ощупь.

Древесина — это материал с низкой теплопроводностью, имеющий комнатную температуру или теплый на ощупь. Это связано с тем, что атомы дерева извлекают тепло из руки гораздо медленнее, чем атомы металла. Выбор матраса, состоящего из материалов с высокими значениями теплового излучения, создаст более прохладную среду для сна, поскольку тепло может легче обмениваться с окружающей средой.

Разновидности матрасов

Латексные и пружинные матрасы

Латексные матрасы — одни из самых популярных разновидностей на рынке, поскольку они представляют собой более прочную альтернативу пене с эффектом памяти. Латекс часто изготавливают из натуральных и органических материалов, гипоаллергенных и пыленепроницаемых. Эти матрасы очень отзывчивы и упруги. Они также оставляют дополнительное пространство между спальным местом и поверхностью матраса. Это дополнительное пространство позволяет захваченному воздуху циркулировать, создавая более прохладную среду.

Латекс, естественно, является материалом с низкой эффузивностью и относительно теплым на ощупь, но при этом обладает лучшей циркуляцией и эффузивностью, чем пена с эффектом памяти. Пружинные матрасы — еще одна популярная альтернатива матрасу из пены с эффектом памяти. Витые пружины создают пространство между плотно упакованными волокнами матраса, обеспечивая циркуляцию воздуха и конвекцию тепла. Более высокая конвекция внутри матраса может помочь отвести избыточное тепло тела от спящего и сделать матрас более прохладным на ощупь, так как извлекается больше тепла.

Рисунок 2: Пружинный матрас в разрезе

Матрасы с эффектом памяти

Пена с эффектом памяти в настоящее время является самым популярным материалом для матрасов на рынке. Он завоевал свою популярность благодаря своей универсальности и широкому спектру применения. Пена с эффектом памяти была впервые разработана в середине 1960-х годов для использования в качестве подушек сидений в самолетах НАСА для повышения комфорта во время длительных путешествий. Он использует тепло тела, чтобы принять определенную форму с учетом особенностей человека, устраняя прямое давление на определенные области тела. Хотя пена с эффектом памяти чрезвычайно удобна, она имеет очень низкую теплоотдачу и сильно ограничивает поток воздуха. Он состоит из пенополиуретана, который является одним из самых популярных изоляционных материалов для дома с теплопроводностью 0,002 – 0,0035 Вт/мК.

Все пенопласты обладают высокой пористостью и содержат множество полостей, заполненных воздухом и газом. Воздух и большинство газов имеют низкую теплопроводность и, если они присутствуют в материале, могут ограничивать конвекцию и влиять на способность материалов к теплопередаче.

Добавки

Дополнительные вещества могут быть включены в матрас с эффектом памяти, чтобы повысить его теплоотдачу и сделать матрас более прохладным на ощупь. Одной из самых популярных добавок являются частицы геля. Эти частицы геля похожи на те, что содержатся в спортивном инвентаре и многоразовых пакетах со льдом. Добавление геля к пенопластовому матрасу может значительно улучшить его теплоотдачу и проводимость, однако за это приходится платить.

Матрас из пены с эффектом памяти, включая охлаждающий гель, стоит в среднем на 5–20 % дороже, чем стандартный матрас из пенополиуретана. Многие гелевые матрасы также содержат вещество, известное как материал с фазовым переходом (PCM). ПКМ — это нетоксичное, негорючее вещество, которое помогает регулировать температуру тела и поглощать избыточное тепло тела. Некоторые другие материалы, которые включены в матрас из пены с эффектом памяти для повышения охлаждающей способности, включают медь, бамбук и целлиантовое волокно.

Медь

Медь занимает третье место по теплопроводности среди всех известных материалов со значениями, измеренными на уровне 386 Вт/мК. Значения его проводимости в 20 000 раз выше, чем у обычного пенополиуретана, поэтому при включении в матрас медь может значительно увеличить его теплопроводность. Высокая теплопроводность и эффузивность меди делают ее отличным дополнением к матрасу, которое способствует теплообмену и повышает уровень конвекции. Медь — природный антибактериальный металл, который может помочь предотвратить рост грибков и бактерий в матрасе. Наличие следовых количеств меди в матрасе из пены с эффектом памяти может сильно повлиять на его тепловые характеристики.

Бамбук

Бамбуковый чехол для матраса — еще одно дополнение, которое может повысить коэффициент теплового излучения и способствовать более эффективной теплопередаче. Бамбук — это натуральный материал, состоящий из чрезвычайно воздухо- и влагопроницаемых молекул, которые позволяют ему обладать впечатляющими способностями впитывания влаги (в 2 раза прочнее хлопка). Бамбуковый чехол может помочь создать сухую и комфортную среду для спящего и может быть использован поверх матраса любого размера и типа.

Целлиантовое волокно

Волокно Celliant представляет собой синтетический материал, изготовленный из 13 природных минералов в сочетании с полимером. Этот материал предназначен для поглощения энергии, поступающей от тела, и преобразования ее в инфракрасную энергию путем изменения длины волны. Эта передовая технология предназначена для улучшения окисления тканей человека, регулирования температуры тела и улучшения кровообращения. Чехлы из волокна Celliant в основном состоят из полиэстера с дополнительными минералами и составляют около 1/5 толщины матраса. Согласно клиническим испытаниям, проведенным в Калифорнийском университете в Ирвайне, люди, спящие с помощью целомудрия, проводят меньше времени без сна после засыпания, чем те, кто не спит без сна. Способность целлиантового покрытия превращать избыточное тепло тела в инфракрасное излучение, по-видимому, напрямую снижала температуру поверхности сна и позволяла пользователю спокойно отдыхать.

Рисунок 4: Диаграмма, показывающая, как матрацы Celliant могут преобразовывать тепло тела в инфракрасную энергию

Дополнительные методы

Некоторые дополнительные способы снижения температуры в помещении для сна — расчистить пространство вокруг матраса, чтобы обеспечить больший поток воздуха. Дополнительный поток воздуха может способствовать конвекции и теплопередаче, которые будут перемещать горячий воздух, находящийся внутри матраса, наружу и подавать более холодный воздух. Каркас кровати из цельного дерева также может затруднить циркуляцию воздуха по матрасу. Металлический каркас кровати или отсутствие каркаса кровати — лучший вариант для увеличения потока воздуха и теплового излучения.

Заключение

Поскольку кажется, что мир с каждым днем вращается все быстрее и быстрее, сейчас как никогда важно поддерживать здоровое тело, получая необходимое количество сна. Выбор правильного матраса, который обеспечит долгий и комфортный сон, может оказаться сложной задачей. По мере того, как технологии продолжают развиваться, усложняется и такая простая вещь, как матрас. Комфортная температура сна является одним из наиболее важных аспектов хорошего сна и может зависеть от материала, из которого изготовлен матрас. Выбор матраса из материала с высокой теплопроводностью и теплоотдачей может помочь создать более прохладную и комфортную атмосферу для сна, которая даст телу отдых, необходимый для нормального функционирования.

Ссылки

Польза для здоровья от сна на меди . (н.д.). Получено с https://ayercomfort.com/blogs/articles/health-benefits-of-copper

Агентство общественного здравоохранения Канады . (2019, 14 марта). Правительство Канады. Получено с https://www.canada.ca/en/public-health/services/publications/healthy-living/canadian-adults-getting-enough-sleep-infographic.html

Наука о лучшем сне по ночам, Целлиантовое волокно . (н.д.). Получено с https://www.havenmattress.ca/blogs/natural-plant-based-memory-foams-make-for-better-sleep/the-science-behind-a-better-nights-sleep-celliant-fiber

Что лучше: латексный матрас или матрас с эффектом памяти? (2018, 20 июля). Получено с https://www.mysleepyferret.com/latex-vs-memory-foam-mattress/

Шерсть против пуховых одеял . (н.д.). Получено с https://www.thewoolroom.com/us/blog/wool-vs-down-comforters/

Маджумдар А., Мукхопадхьяй С. и Ядав Р. (2010). Тепловые свойства трикотажных полотен из хлопка и регенерированных бамбуковых целлюлозных волокон . Международный журнал тепловых наук, 49(10), 2042-2048 гг. doi:10.1016/j.ijthermalsci.2010.05.017

Источники изображений:
pixabay.com
https://oursleepguide.com/
https://www.topmattress.com/

Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Thermtest

Теплопроводность углеродного волокна и коэффициент теплового расширения

При разработке нового продукта или приложения у инженеров есть несколько вариантов материалов. Надлежащий анализ всех свойств материалов и сопоставление их с конечным продуктом или областью применения — чрезвычайно сложная задача. Два тепловых свойства, которые могут сыграть важную роль при выборе материала, — это теплопроводность и коэффициент теплового расширения.

При любом применении теплопередачи необходимо тщательно учитывать теплопроводность и коэффициент теплового расширения, особенно в тех случаях, когда эти свойства влияют на производительность и долговечность. Выбор материала с надлежащей теплопроводностью может повысить эффективность и производительность. Углеродное волокно можно использовать в новых приложениях благодаря его уникальным термическим свойствам.

Теплопроводность

Проще говоря, теплопроводность — это мера того, насколько эффективно тепло проходит через данный материал. Материалы с простой молекулярной структурой обычно обладают более высокой теплопроводностью. Когда материал нагревается, частицы получают энергию и больше вибрируют. Эта вибрация заставляет молекулы сталкиваться с другими частицами и передавать им энергию. Чем больше тепла применяется, тем больше вибрации и передачи энергии.

Теплопроводность математически представлена ниже:

K = Теплопроводность (Вт/(мК)) или (БТЕ/(ч·фут*°F))

Q = Количество переданного тепла (Вт) или (БТЕ)

d = расстояние между двумя изотермическими плоскостями (м) или (футы)

A = площадь поверхности (м²) или (футы²)

ΔT = изменение температуры (K) или (°F)

Теплопроводность варьируется сильно зависит от материала. Из-за того, что существует так много вариантов углеродного волокна, каждый вариант будет иметь свои уникальные свойства, в отличие от других материалов, таких как вода. Ознакомьтесь с таблицей ниже, чтобы увидеть различную теплопроводность различных материалов.

6061-T6-Aluminum

Material	Thermal Conductivity (W/mK)
Water	0.598
Standard Modulus (34 Msi) Carbon Fiber (Fiber Только)	с 9 до 11
AISI 1018 Углеродная сталь	51,9
6061-T6-Aluminum
6061-T6-Aluminum
6061-T6.0009	167
Ultra High Modulus (110 Msi) Carbon Fiber (Fiber Only)	200
Gold	310

Manufacturers and researchers have разработаны композиты из углеродного волокна, обладающие высокой или низкой теплопроводностью в зависимости от области применения. Способ измерения теплопроводности также может повлиять на окончательное измерение. Если теплопроводность измеряется вдоль волокна, то проводимость обычно выше, чем при измерении поперек волокна.

Углеродное волокно с высокой теплопроводностью можно использовать в различных областях. Например, японская компания разработала углеродное волокно, которое подавляло деградацию батареи в мобильных приложениях для электронных устройств. Конечное применение должно определять, нужно ли инженеру углеродное волокно с низкой или высокой теплопроводностью.

Еще одним важным термодинамическим свойством, которое следует учитывать инженерам, является коэффициент теплового расширения.

Коэффициент теплового расширения

Коэффициент теплового расширения — это мера того, как изменяется размер объекта при изменении температуры.

Существует три типа коэффициентов теплового расширения:

– Объемный

– Площадь

– Линейный

Из-за того, что углеродное волокно, как правило, твердое в большинстве случаев применения, площадь и линейный коэффициент теплового расширения являются двумя что больше всего должно волновать инженера.

Ниже приведено математическое представление коэффициента линейного теплового расширения:

α = коэффициент площади теплового расширения (K ^-1 или 1/K) или (°F ^-1 или 1/°F )

L = исходная длина (м) или (футы)

ΔL = изменение длины (м) или (футы)

ΔT = изменение температуры (K) или (°F)

Ниже приведено математическое представление коэффициента теплового расширения площади:

α = коэффициент теплового расширения площади (K ^-1 или 1/K) или (°F ^-1 или 1/°F)

A= Исходная площадь (м²) или (фут²)

Дельта A= Изменение площади (м²) или (фут² )

Delta T = изменение температуры (K) или (°F)

Подобно теплопроводности, коэффициент теплового расширения углеродного волокна может сильно различаться. Коэффициент во многом зависит от направления углеродных волокон в матрице. Типичный диапазон коэффициента теплового расширения составляет от -1 К ^-1 до +8 К ^-1 . Ознакомьтесь с таблицей ниже, чтобы увидеть различные коэффициенты теплового расширения различных материалов.

9020

03939399959595959595959595959595959595959595959595995959595995959599595995959999599959959959959999999999999999999995999999959995999599959999тели

. При нагревании материал дает усадку. Атомы углеродного волокна часто фиксируются вдоль осей x и y. Плоские связи, которые удерживают волокна на месте по осям x и y, являются ковалентными. Это оставляет направление z незафиксированным и удерживается гораздо более слабыми силами Ван-дер-Ваальса.

При нагревании углеродного волокна атомы начинают вибрировать, в основном в направлении z. Когда это происходит, вибрирующие атомы будут притягивать соседние атомы. Все это явление сблизит атомы и сожмет материал в направлениях x и y. Материал будет продолжать сжиматься по мере увеличения температуры и увеличения вибрации атомов.

Это свойство может дать интересные результаты при использовании в определенных приложениях. Углеродные волокна могут быть включены в матрицу смолы с положительным коэффициентом теплового расширения, при этом полученная матрица будет иметь коэффициент теплового расширения, близкий к нулю. Это может быть полезно для некоторых приложений, где малые перемещения могут быть критичными, например, для метрологического оборудования.

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт

Material	Coefficient of Thermal Expansion (K ^-1 )
Diamond	0.1 x 10 ^-5
Ламинат из углеродного волокна (ткань 0/90)	0,15 x 10 ^-5
AISI 1018 Carbon Steel	1.2 x 10 ^-5
Gold	1.42 x 10 ^-5
6061-T6 Aluminum	2,36 x 10 ^-5
ВЫСОВАНИЕ	2,9 x 10 ^-5