Экструдированный пенополистирол теплопроводность: Сравнение пенопласта и экструдированного пенополистирола — «ИзолМаркет»

Экструдированный пенополистирол: основные характеристики теплопроводность

Оглавление:

• Характеристики ЭППС
• Плюсы и минусы материала
• Область применения ЭППС

Пенополистирол с момента появления успел обрести популярность среди утеплительных материалов, столь высокое его распространение обусловлено превосходными характеристиками. Экструдированный пенополистирол представлен материалом, обладающим равномерной структурой с замкнутыми ячейками с габаритами в пределах 0,1-0,2 мм. Данный теплоизолятор отличается от традиционного пенопласта тем, что имеет более высокие прочностные характеристики и способен претерпевать значительные механические нагрузки.

Характеристики ЭППС

Пенополистирол обладает малой способностью к теплопроводности, коэффициент теплопроводности равен 0,026 Вт/м•°С, что верно при среднем температурном показателе в 10°С. Материал обладает незначительным показателем водопоглощения, что объясняется его низкой капиллярностью.

За счет этой особенности почти не изменяется теплопроводность материала, даже если на него воздействует повышенная влажность. Это обстоятельство позволяет использовать экструдированный пенополистирол в процессе утепления цоколей, фундаментов, полов и крыш, исключая необходимость наличия дополнительной гидроизоляции.

Как показывают опыты, поглощать влагу теплоизолятор способен лишь поверхностным слоем, который имеет поврежденные мелкие ячейки, но даже они заполняются влагой чрезвычайно медленно в течение 10 суток и только при условиях полного погружения.

Сравнительные характеристики пенопласта и экструдированного пенополистирола.

В последующие 30 суток вода проникает в материал на 0,4% его объема.

Рассматривая характеристики пенополистирола, можно выделить еще и незначительный показатель паропроницаемости. Плита теплоизолятора в 20 мм обладает таким же показателем паропроницаемости, как и слой рубероида.

Утеплитель отличает высокая механическая прочность на сжатие. Данная характеристика зависит от толщины и плотности утеплителя. Предел прочности на сжатие ограничен показателем в 0,2-0,35 МПа, что верно при 10% линейной деформации. При статическом изгибе предел прочности ограничен 0,4-0,7 МПа. К составу пенополистирола теперь начали добавлять антипирены, позволяющие производить иные разновидности ЭППС, им свойственна предельно низкая горючесть. Современный вид ЭППС является трудногорючим материалам.

Эксплуатировать его можно при температурном диапазоне -50°С до +75°С, однако при этом не должно происходить вариаций теплотехнических и физических параметров. Материалу свойственно отличное термическое сопротивление, таким образом, после 1000 циклов замораживания и оттаивания этот показатель не изменяется более чем на 5%.

Характеристики материала таковы, что утеплитель биоинертен не способен выступать в качестве благоприятной среды для возникновения и жизнедеятельности грибков и плесени.

Преимущества экструдированного пенополистирола для теплоизоляции фундаментов.

Несмотря на химическое происхождение, ЭППС является экологичным. Ему не свойственно биологическое разложение.

Характеристики пенополистирола позволяют производить легкую его резку с использованием обычного ножа, а установку можно производить при любых погодных условиях. Теплопроводимость материала очень мала, а еще его предпочитают за устойчивость к химическим воздействиям. В качестве исключения выступают органические растворители, каменноугольная смола, бензин, а также безводные кислоты.

ЭППС можно выбрать по плотности и толщине, что зависит от задач, которые должен выполнять материал. Толщина может быть ограничена 30, 40 и 50 мм, тогда как плотность от 33 до 38 кг/м³.

Плюсы и минусы материала

Среди главных преимуществ экструдированного пенополистирола можно выделить:

• длительный срок эксплуатации,
• простоту при установке,
• влагостойкость,
• прочность на сжатие,
• биологическую инертность,
• экологичность.

Однако у этого материала есть и минусы:

• высокая стоимость в отличие от пенопласта,
• боязнь органических растворителей.

Все недостатки не столь выделяются на фоне положительных характеристик. Даже если рассматривать высокую стоимость, то она оправдывается, ввиду того что материал имеет почти неограниченный срок службы.

Область применения ЭППС

Сравнение необходимого количества утеплителя.

Среди еще одного достоинства материала можно выделить широкую область его применения. Незначительная теплопроводность позволяет использовать его в дорожном строительстве в роли утеплительных оснований. Современные холодильные установки не обходятся без использования этого материала. Кроме того, он активно применяется в процессе реконструкции пучинистых отрезков автомагистралей.

Низкая теплопроводность утеплителя позволяет использовать его в сельском хозяйстве в роли теплоизолятора на фермах.

Распространен ЭППС в области промышленного и гражданского строительства.

Среди новых обширных областей применения ЭППС можно выделить индивидуальное строительство. Особенно перспективное направление производство сэндвич-панелей. Среди индивидуальных застройщиков этот материал не менее популярен. Например, при монтаже кровли плиты застилаются над гидроизоляцией, что дополнительно защищает ее от повреждений и температурных перепадов. А при проведении реконструкционных работ пенополистирол позволяет снизить затраты. При этом проведение подобного рода процессов допустимо осуществлять, когда теплоизоляционный слой, имеющийся в наличии, пришел в негодность.

Если предполагается производить теплоизоляцию скатной кровли, экструдированный пенополистирол укладывается поверх стропил.

При необходимости утеплить деревянный пол, плиты теплоизолятора должны быть уложены между черновым и чистовым слоями, а фиксацию нужно производить между лагами. Это позволяет обеспечить минимальные потери тепла через пол. Иногда нужно утеплить пол первого этажа. Эффективность ЭППС в этом случае можно повысить, уложив материал в два слоя, сдвигая листы, чтобы перекрыть швы. В этом случае плиты ЭП будут располагаться между гидроизоляционной мембраной и стяжкой. Материал станет гарантировать не только превосходную термозащиту, но еще гидро- и пароизоляцию, что будет исключать проникновение влаги из подполья.

ЭППС может быть использован в тандеме с системой теплого пола. Это возможно из-за отличных прочностных характеристик плит. Укладку при этом нужно производить на междуэтажное перекрытие, защищая все это разделительной стяжкой.

Благодаря характеристикам ЭППС может быть применен при обустройстве наружного утеплительного слоя фундамента без использования защиты. Плиты будут выполнять функции даже в тех условиях, которые отличаются давлением грунтовых вод.

ЭППС сравнительно новый материал, постоянно совершенствуемый, что позволяет активно использовать его при строительстве.

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:

1. От чего зависит теплопроводность?
2. Сравнение с Пеноплексом и минватой
3. 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
		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

Экструдированный полистирол — XPS — Теплоизоляция

Как правило, полистирол представляет собой синтетический ароматический полимер, изготовленный из мономера стирола, полученного из бензола и этилена, нефтепродуктов. Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол представляет собой бесцветный прозрачный термопласт, который обычно используется для изготовления изоляции из пенопласта или картона, а также типа насыпной изоляции, состоящей из небольших шариков полистирола. Пенополистирол 95-98% воздуха. Пенополистирольные пенопласты являются хорошими теплоизоляционными материалами и часто используются в качестве строительных изоляционных материалов, таких как изоляционные бетонные опалубки и конструкционно-изолированные панельные строительные системы. Пенополистирол и экструдированный полистирол изготовлены из полистирола. Тем не менее, EPS состоит из маленьких пластиковых шариков, сплавленных вместе, а XPS начинается как расплавленный материал, который выдавливается из формы в листы. XPS чаще всего используется в качестве пенопластовой изоляции.

Экструдированный полистирол (XPS) также является термопластичным полимером. Экструдированный полистирол имеет структуру с закрытыми ячейками и часто более прочный, с более высокими механическими характеристиками и, в принципе, часто дороже, чем пенополистирол. Диапазон его плотности составляет около 28–45 кг/м ³ . XPS производится из тех же основных материалов, что и EPS, и имеет в своей основе сырую нефть. Процесс производства экструдированного полистирола e лишь немного отличается от пенополистирола.

Подобно EPS, XPS имеет множество применений. Его можно использовать для изоляции зданий, крыш и бетонных полов. Экструдированный пенополистирол также можно использовать в ремеслах и моделировании, особенно в архитектурных моделях.

Хотя как вспененный, так и экструдированный полистирол имеют структуру с закрытыми порами, они проницаемы для молекул воды и не могут считаться пароизоляцией. Между вспененными гранулами с закрытыми порами в пенополистироле имеются промежуточные зазоры, которые образуют открытую сеть каналов между склеенными гранулами. Если вода замерзнет и превратится в лед, она расширится и может привести к отрыву гранул полистирола от пенопласта.

 

Классификация изоляционных материалов

Для изоляционных материалов можно определить три общие категории. Эти категории основаны на химическом составе основного материала, из которого производится изоляционный материал.

Далее дается краткое описание этих типов изоляционных материалов.

Неорганические изоляционные материалы

Как видно из рисунка, неорганические материалы можно классифицировать соответственно:

• Фиброзные материалы
  • Стеклянная шерсть
  • Скальная шерсть
• Клеточные материалы
  • Кальциевые силикат
  • Клеточное стекло

. из нефтехимического или возобновляемого сырья (на биологической основе). Почти все нефтехимические изоляционные материалы представляют собой полимеры. Как видно из рисунка, все нефтехимические изоляционные материалы являются ячеистыми, а материал ячеистым, когда структура материала состоит из пор или ячеек. С другой стороны, многие растения содержат волокна для прочности. Поэтому почти все изоляционные материалы на биологической основе являются волокнистыми (кроме вспененной пробки, которая является ячеистой).

Органические изоляционные материалы могут быть классифицированы соответственно:

• Нефтехимические материалы (производство масла/угля)
  • Расширенный полистирол (EPS)
  • Эвердированный полистирол (XPS)
  • Polyurethan PIR)
• Возобновляемые материалы (растительного/животного происхождения)
  • Целлюлоза
  • Пробка
  • Древесное волокно
  • Конопляное волокно
  • Льняная шерсть
  • Sheeps Wool
  • Изоляция хлопка

Другие изоляционные материалы

• Cellular Glass
• Airgel
• Вауумные панели

Термопроизводство.

Огромная плана. ватт), передаваемой через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем больше способность материала сопротивляться теплопередаче и, следовательно, выше эффективность изоляции. Типичные значения теплопроводности для экструдированного полистирола находятся между 0,025 и 0,040 Вт/м∙K .

Теплоизоляция в основном основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пенообразной структуре). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главная польза в отсутствии конвекции. Поэтому многие изоляционные материалы (например, экструдированный полистирол ) функционируют просто за счет наличия большого количества газонаполненных карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию .

Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Пример – Изоляция из экструдированного полистирола

Основным источником потерь тепла дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену 3 м х 10 м на площади (А = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,0 Вт/м·К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи помещения составляет 22°C и -8°C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах равны h ₁ = 10 Вт/м ² K и h ₂ = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
2. Теперь предположим теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из экструдированного полистирола толщиной 10 см (L ₂ ) с теплопроводностью k ₂ = 0,028 Вт/м·К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции. Часто удобно работать с общий коэффициент теплопередачи, известный как U-фактор с этими композитными системами. U-фактор определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

1. голая стена

В предположении одномерного теплообмена через плоскую стенку и без учета излучения общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 1/30) = 3,53 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом:

q = 3,53 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 105,9 Вт/м стена будет:

q _потери = q . A = 105,9 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 3177W

2. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стену, отсутствие теплового контактного сопротивления и пренебрегая излучением, можно рассчитать общий коэффициент теплопередачи как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15/1 + 0,1/0,028 + 1/30) = 0,259 Вт/м ² K

Тогда тепловой поток можно рассчитать следующим образом:

q = 0,259 [Вт/м ² К] x 30 [К] = 7,78 Вт/м ²

Общие потери тепла через эту стену будут:

q _потеря = q . A = 7,78 [Вт/м ² ] x 30 [м ² ] = 233 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Необходимо добавить, что добавление очередного слоя теплоизолятора не дает столь высокой экономии. Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитные стены . Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

 

Ссылки:

Теплопередача:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепломассообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики США, термодинамика, теплопередача и поток жидкости. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 из 3, май 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд. , Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Гласстоун, Сесонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. WSC. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. 19 января.93.
9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статистику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г.), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
4. Э. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

См. выше:

Изоляционные материалы

Испытания экструдированного полистирола с помощью тепломера

¹

Экструдированный полистирол – это строительный материал с высокими изоляционными свойствами, обычно укладываемый на наружную поверхность надземных стен с шипами или на внутреннюю часть фундаментных стен. Таким образом, знание показателей теплопроводности экструдированного пенополистирола важно при определении теплоизоляционного потенциала здания. Его цель — служить защитным механизмом от потерь тепла в зданиях, направленным на снижение эксплуатационных расходов. Экструдированный пенополистирол часто путают с пенополистиролом. Несмотря на сходство в некоторых аспектах, таких как состав (полимеризованный полистирол), эти два изоляционных материала сильно различаются. Экструдированный полистирол создается в процессе, называемом экструзией, отсюда и название. Во время этого процесса материал из полистирола экструдируется через фильеру, в результате чего материал расширяется в однородную изоляционную плиту с закрытыми порами (рис. 2). С другой стороны, пенополистирол создается путем помещения маленьких шариков пенопласта в форму и применения пара для расширения шариков с образованием изоляционной плиты (рис. 2). В процессе производства пенополистирола между шариками пенопласта образуются пустоты, открывающие пути для проникновения потенциальной влаги.

Рисунок 2 . Микроскопические различия между составом утеплителей из экструдированного (слева) и пенополистирола (справа). ²

Экструдированный полистирол Теплопроводность

Измеритель теплового потока Thermtest (HFM) представляет собой стационарную систему теплопередачи, измеряющую теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пенопласт, твердые материалы и текстиль (рис. 3). HFM измеряет теплопроводность в диапазоне от 0,005 до 0,5 Вт/м·К и в диапазоне температур от -20°C до 70°C в соответствии со стандартом ASTM C518-15 – Стандартный метод испытаний свойств теплопередачи в установившемся режиме. с помощью прибора для измерения теплового потока. Пользователи могут рассчитывать на высокую точность (3%) и прецизионность (0,5%) с помощью этой методики измерения, прослеживаемой ASTM.

Рис. 3. Расходомер тепла Thermtest (слева) и образцы различной толщины для испытания теплопроводности экструдированного полистирола (справа).

В соответствии со стандартом ASTM C518-15, для обеспечения надлежащей работы HFM прибор должен быть откалиброван с материалами, имеющими такую ​​же теплопроводность и толщину, как и оцениваемые материалы. Если калибровочный стандарт испытывается при одной толщине, прибор для измерения теплового потока может быть откалиброван для этой толщины. Однако, если испытания должны проводиться при различных толщинах, отличных от калиброванной толщины, необходимо провести тщательное исследование погрешности HFM для других толщин. Для этого эксперимента исследователи Thermtest решили проверить границы точности HFM, протестировав несколько толщин образцов на основе только одной калибровочной толщины.

Для начала калибровочный образец (NIST SRM 1450d — 1″) был помещен между двумя параллельными пластинами внутри HFM (рис. 4). Заданный температурный градиент (10 – 30°С) поперек пластин был установлен для имитации потерь тепла из внутренней среды здания в более холодную внешнюю среду. Затем верхнюю пластину прижимали к образцу до автоматической толщины образца. HFM автоматически определяет толщину образца с помощью четырех цифровых энкодеров, расположенных в каждом углу верхней пластины. Каждый цифровой энкодер измеряет толщину на своем посту, а затем рассчитывается среднее значение. Затем верхняя пластина автоматически настраивается на среднюю высоту, передавая усилие примерно 5 фунтов на квадратный дюйм на испытуемый образец. Этот автоматический толщиномер имеет точность ~ 0,1 м. Если испытуемый образец обладает высокой сжимаемостью и известно приблизительное усилие сжатия, ручная установка толщины может быть более подходящим вариантом для получения точных и точных результатов теплопроводности.

Рис. 4. Вид изнутри дверцы HFM. Параллельные пластины (красная и синяя) создают одномерный тепловой поток через испытуемый образец, имитируя потери тепла из внутренней части здания во внешнюю среду.

При постоянных, но различных температурах параллельные пластины установили стационарное состояние, одномерный тепловой поток через испытуемый образец и термопары, встроенные в каждую пластину, измерили температуру по обе стороны от калибровочного образца. Датчики теплового потока, находящиеся в контакте с верхней и нижней пластинами, собирали данные о результирующем тепловом потоке испытуемого образца (рис. 4). Путем соответствующей калибровки датчика(ов) теплового потока с помощью эталонов и измерения температуры пластин и расстояния между пластинами для расчета теплопроводности (λ) используется закон теплопроводности Фурье:

После выполнения калибровки, как указано выше, каждая толщина образца экструдированного полистирола была испытана в соответствии с этапами, описанными выше.

Целью этого эксперимента было определить точность Thermtest HFM для измерения теплопроводности экструдированного полистирола различной толщины при 20°C с одним калибровочным образцом. Показатели теплопроводности, полученные в результате испытаний, проведенных на толщине от 10,1 мм до 40,4 мм, не превышали значения теплопроводности контрольного испытания толщиной 25,2 мм (менее 3%) (рис. 5). Достигнутые результаты коррелируют с результатами, полученными в результате эксперимента, проведенного компанией Al-Ajlan в 2006 году, а также с данными, предоставленными производителем.

Рисунок 5. Значения теплопроводности и теплового сопротивления экструдированного полистирола различной толщины, откалиброванные по одному слою NIST SRM 1450d и полученные при средней температуре 20°C с использованием Thermtest HFM.

Al-Ajlan (2006) сообщает, что производитель указал коэффициент теплопроводности пенополистирола на уровне 0,034 Вт/мК. Эта теплопроводность несколько выше заявленной производителем теплопроводности экструдированного пенополистирола (0,032). Хотя экструдированный пенополистирол имеет более низкую теплопроводность, то есть он с большей вероятностью защитит вашу внутреннюю среду от нежелательных перепадов температуры, он имеет значительно более высокую стоимость, чем пенополистирол. Особое внимание следует уделить выбору подходящей пенопластовой теплоизоляционной плиты для ваших строительных нужд.

Thermtest HFM — это быстрый, надежный и гибкий метод измерения теплопроводности твердых материалов, пеноматериалов и текстиля. Хотя это исследование не предназначено для тестирования образцов различной толщины с одной калибровочной толщиной, это исследование доказывает способность HFM тестировать теплопроводность образцов с небольшими изменениями толщины по сравнению с калибровочным образцом.