RSS

Исследование теплопроводности минераловатных утеплителей в условиях эксплуатации конструкций А и Б

10:06 16.11.2018

В предыдущей части наших исследований была отмечена необходимость определения теплопроводности минераловатных утеплителей при различных эксплуатационных условиях в целях выполнения различных теплофизических расчетов проекта жилого дома или здания [1]. А также были проанализированы методы увлажнения образцов минераловатных утеплителей.

Так как метод увлажнения образцов приведенный в ГОСТ Р 54855-2011 [2] не оправдал себя, для проведения исследований образцы увлажняли с помощью орошения из распылителя. Затем, упакованные в паронепроницаемые пакеты, образцы выдерживали 4 часа в термошкафу при температуре 500С в горизонтальном положении (рис.1). Для равномерного распределения влаги образцы переворачивали каждый час. Охлаждали образцы в вертикальном положении не менее 12 часов. Таким образом, получали увлаженные образцы, которые испытывали на приборе для определения теплопроводности.

01рауф.jpg 02рауф.jpg

Рис. 1. а) Подготовка образцов к испытаниям;

б) Выдержка увлажненного образца в термошкафу.
формулы1.jpg

Для уменьшения потери влаги в процессе измерения теплопроводности образец упаковывали в полиэтиленовый пакет. Измерения считают удовлетворительными, если снижение влажности образца за время измерений не превысило 10%.

Определение коэффициента теплопроводности проводили при средней температуре образца 250С на приборе λ-Meter EP500e (рис. 2).

03рауф.jpg

Рис. 2. Прибор для измерения теплопроводности λ-Meter EP500e.

Прибор λ-Meter EP500e представляет собой компьютеризованный комплекс на базе операционной системы Microsoft Windows Embedded. В отличие от обычных приборов, измерение температуры на обоих сторонах образца осуществляется не точечно с помощью термоэлементов, а с накоплением по всей измеряемой площади, что позволяет добиться высокой точности измерений даже для неоднородных проб. Посредством очень чувствительной пластины теплового потока регистрируются даже минимальные результирующие тепловые потоки между измерительным нагревательным элементом и пластиной встречного нагрева, что обеспечивает более точную компенсацию, чем при точечном измерении. Допустимая погрешность измерения теплопроводности прибора составляет ±0,7%.

формулы2.jpg

формулы3.jpg

Для проведения исследований изготовили 14 образцов размером (250×250) мм толщиной (25±2) мм из минераловатной плиты с плотностью 90 кг/м3 (±10%) и 8 образцов размером (250×250) мм и толщиной (30±2мм) из минераловатной плиты с плотностью 37кг/м3 (±10%), производства ЗАО "Минеральная Вата" ROCKWOOL Russia.

Результаты испытаний и выполненных последующих расчетов представлены ниже в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Результаты испытаний образцов с плотностью 90 кг/м3

п/п

Коэффициент теплопроводности сухого образца,

λ25 Вт/(мК)

Снижение влажности образца за время испытания, %

Коэффициент теплопроводности

при влажности образца 1%,

λА, Вт/(мК)

при влажности образца 2%,

λБ, Вт/(мК)

1

0,03602

2,78

0,03613

0,03624

2

0,03607

1,22

0,03695

0,03784

3

0,03565

0,91

0,03580

0,03596

4

0,03514

0,25

0,03531

0,03549

5

0,03545

3,12

0,03561

0,03576

6

0,03527

0,25

0,03553

0,03578

7

0,03522

0,13

0,03532

0,03542

8

0,03565

0,19

0,03598

0,03630

9

0,03614

0,16

0,03625

0,03637

10

0,03603

0,15

0,03633

0,03663

11

0,03566

2,55

0,03610

0,03654

12

0,03588

2,39

0,03604

0,03619

13

0,03574

2,14

0,03584

0,03593

14

0,03686

0,04

0,03691

0,03696

среднее

0,03577

-

0,03601

0,03624

Таблица 2. Результаты испытаний образцов с плотностью 37 кг/м3

п/п

Коэффициент теплопроводности сухого образца,

λ25 Вт/(мК)

Снижение влажности образца за время испытания, %

Коэффициент теплопроводности

при влажности образца 1%,

λА, Вт/(мК)

при влажности образца 1%,

λА, Вт/(мК)

1

0,03744

0,93

0,03748

0,03753

2

0,03664

0,24

0,03671

0,03678

3

0,03735

0,56

0,03741

0,03748

4

0,03440

1,17

0,03482

0,03524

5

0,03750

2,62

0,03752

0,03754

6

0,03802

0,52

0,03809

0,03815

7

0,03813

0,76

0,03830

0,3848

8

0,03802

0,64

0,03806

0,03811

среднее

0,03719

-

0,03730

0,03741

При выполнении различных теплофизических расчетов проекта жилого дома используют расчетные значения теплопроводности минераловатных плит (табл. 3) приведенные в СП 50.13330.2012 [3] или в Техническом свидетельстве на конкретную марку изделия [4].

Таблица 3. Расчетные значения теплопроводности минераловатных утеплителей.

Источник данных

Плотность, кг/м3

Теплопроводность сухого материала, λ0, Вт/(мК)

Теплопроводность материала

при условии эксплуатации А, λА, Вт/(мК)

при условии эксплуатации Б, λБ, Вт/(мК)

СП 50.13330.2012

80-125

0,036

0,042

0,045

25-50

0,036

0,042

0,045

Техническое свидетельство

90 (±10%)

0,035

0,038

0,040

37 (±10%)

0,036

0,039

0,040

Экспериментальные данные

90 (±10%)

0,03577

0,03601

0,03624

37 (±10%)

0,03719

0,03730

0,03741

Ниже представлены результаты анализа данных испытаний, выполненных расчетов и нормативных требований:

1) При исследовании теплопроводности образцы плотностью 90 кг/м3 (±10%) с влажностью 1%, соответствующей условиям эксплуатации А, показали значение теплопроводности в среднем на 0,67% больше, чем у сухого образца. Значение входит в допустимую погрешность прибора λ-Meter EP500e. В Техническом свидетельстве [4] на эту марку материала производитель дает теплопроводность для условий эксплуатации А на 2,7% больше, чем у сухого материала.

2) Образцы плотностью 37 кг/м3 (±10%) с влажностью 1%, соответствующей условиям эксплуатации А, показали значение теплопроводности на 0,30% больше, чем у сухого образца. Значение входит в допустимую погрешность прибора λ-Meter EP500e. В Техническом свидетельстве [4] на эту марку материала производитель дает теплопроводность для условий эксплуатации А на 8,3% больше, чем у сухого материала.

3) При исследовании теплопроводности образцы плотностью 90 кг/м3 (±10%) с влажностью 2%, соответствующей условиям эксплуатации Б, показали значение теплопроводности на 1,31% больше, чем у сухого образца. В Техническом свидетельстве [4] на эту марку производитель дает теплопроводность для условий эксплуатации Б на 14,3% больше, чем у сухого материала.

4) Образцы плотностью 37 кг/м3 (±10%) с влажностью 2%, соответствующей условиям эксплуатации Б, показали значение теплопроводности на 0,59% больше, чем у сухого образца. Значение входит в допустимую погрешность прибора λ-Meter EP500e. В Техническом свидетельстве [4] на эту марку производитель дает теплопроводность для условий эксплуатации Б на 11,1% больше, чем у сухого материала.

Выводы

· Таким образом, исходя из проведенных лабораторных исследований двух типов минераловатных плит производства ЗАО "Минеральная Вата" ROCKWOOL Russia с плотностью 90 кг/м3 и 37 кг/м3, можно предположить, что увлажнение материала на 1% и 2% незначительно влияет на теплоизоляционные свойства минераловатных утеплителей. При этом значения теплопроводности, заявленные производителем в Техническом свидетельстве значительно больше величин, полученных в результате исследований.

· Теплофизические расчеты, произведенные на основе значений приведенных в СП 50.13330.2012 будут иметь значительный запас по теплопроводности.

· Исследования проведены на образцах только одного производителя минераловатных плит. Для комплексной оценки влияния эксплуатационной влажности на теплопроводность минераловатного утеплителя необходимо исследование образцов разной плотности всех производителей.

Список литературы

1. https://ceiis.mos.ru/presscenter/news/detail/6041715.html. Исследование методов определения теплопроводности минераловатных утеплителей в условиях эксплуатации конструкций А и Б.

2. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

3. ГОСТ Р 54855-2011 «Материалы и изделия строительные. Определение расчетных значений теплофизических характеристик».

4. ТС №4588-15 «Техническое свидетельство о пригодности для применения в строительстве новой продукции и технологий, требования к которым не регламентированы нормативными документами полностью или частично и от которых зависят безопасность зданий и сооружений».


Статью подготовили:


Ведущий инженер Лаборатории испытаний

строительных материалов и конструкций Е.Л. Жеглова


Ведущий инженер Лаборатории испытаний

строительных материалов и конструкций О.А. Крупинина