Coefficient de conductivité thermique des matériaux de construction : que signifie l'indicateur + tableau des valeurs

La construction implique l'utilisation de tous matériaux appropriés.Les principaux critères sont la sécurité de la vie et de la santé, la conductivité thermique et la fiabilité. Viennent ensuite le prix, les propriétés esthétiques, la polyvalence d'utilisation, etc.

Considérons l'une des caractéristiques les plus importantes des matériaux de construction - le coefficient de conductivité thermique, puisque c'est de cette propriété que dépend, par exemple, en grande partie le niveau de confort dans la maison.

Qu'est-ce qu'un matériau de construction KTP ?

Théoriquement, mais aussi pratiquement, les matériaux de construction créent généralement deux surfaces - externe et interne. D'un point de vue physique, une région chaude tend toujours vers une région froide.

En ce qui concerne les matériaux de construction, la chaleur se propagera d’une surface (plus chaude) à une autre surface (moins chaude). En fait, la capacité d'un matériau à subir une telle transition est appelée coefficient de conductivité thermique, ou en abréviation KTP.

Schéma expliquant l'effet de la conductivité thermique : 1 – énergie thermique ; 2 – coefficient de conductivité thermique ; 3 – température de la première surface ; 4 – température de la deuxième surface ; 5 – épaisseur du matériau de construction

Les caractéristiques du CTS sont généralement basées sur des tests, lorsqu'un échantillon expérimental mesurant 100x100 cm est prélevé et qu'un effet thermique lui est appliqué, en tenant compte de la différence de température de deux surfaces de 1 degré. Temps de pose 1 heure.

En conséquence, la conductivité thermique est mesurée en watts par mètre par degré (W/m°C).Le coefficient est désigné par le symbole grec λ.

Par défaut, la conductivité thermique de divers matériaux de construction d'une valeur inférieure à 0,175 W/m°C assimile ces matériaux à la catégorie des isolants.

La production moderne maîtrise les technologies de production de matériaux de construction dont le niveau CTP est inférieur à 0,05 W/m°C. Grâce à de tels produits, il est possible d'obtenir un effet économique prononcé en termes de consommation d'énergie.

Influence des facteurs sur le niveau de conductivité thermique

Chaque matériau de construction possède une structure spécifique et un état physique unique.

La base de ceci est :

• dimension de la structure cristalline ;
• état de phase de la matière ;
• degré de cristallisation;
• anisotropie de la conductivité thermique des cristaux ;
• volume de porosité et structure ;
• direction du flux de chaleur.

Ce sont tous des facteurs d’influence. La composition chimique et les impuretés ont également une certaine influence sur le niveau de CTP. La quantité d'impuretés, comme le montre la pratique, a un effet particulièrement prononcé sur le niveau de conductivité thermique des composants cristallins.

Les matériaux de construction isolants sont une classe de produits pour la construction, créés en tenant compte des propriétés du PTS, proches des propriétés optimales. Cependant, il est extrêmement difficile d’atteindre une conductivité thermique idéale tout en conservant d’autres qualités.

À son tour, le PTS est influencé par les conditions de fonctionnement du matériau de construction - température, pression, taux d'humidité, etc.

Matériaux de construction avec transformateur minimal

Selon les recherches, l'air sec a une valeur de conductivité thermique minimale (environ 0,023 W/m°C).

Du point de vue de l'utilisation de l'air sec dans la structure d'un matériau de construction, il faut une structure dans laquelle l'air sec réside à l'intérieur de nombreux espaces fermés de petit volume. Structurellement, cette configuration est représentée sous la forme de nombreux pores à l'intérieur de la structure.

D'où la conclusion logique : un matériau de construction dont la structure interne est une formation poreuse doit avoir une faible teneur en CFC.

De plus, en fonction de la porosité maximale admissible du matériau, la valeur de conductivité thermique se rapproche de la valeur de la conductivité thermique de l'air sec.

La création d'un matériau de construction avec une conductivité thermique minimale est facilitée par une structure poreuse. Plus la structure du matériau contient de pores de volumes différents, meilleur est le CTP.

Dans la production moderne, plusieurs technologies sont utilisées pour obtenir la porosité d'un matériau de construction.

En particulier, les technologies suivantes sont utilisées :

• moussant;
• formation de gaz ;
• étanchéité à l'eau;
• gonflement;
• introduction d'additifs;
• créer des échafaudages de fibres.

A noter : le coefficient de conductivité thermique est directement lié à des propriétés telles que la densité, la capacité thermique et la conductivité thermique.

La valeur de conductivité thermique peut être calculée à l'aide de la formule :

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Où:

• Q - La quantité de chaleur ;
• S - épaisseur de matériau;
• T₁, T.₂ – température des deux côtés du matériau ;
• t - temps.

La valeur moyenne de la densité et de la conductivité thermique est inversement proportionnelle à la valeur de la porosité. Par conséquent, sur la base de la densité de la structure du matériau de construction, la dépendance de la conductivité thermique à l'égard de celui-ci peut être calculée comme suit :

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Où: d – valeur de densité. C'est la formule de V.P.Nekrasov, démontrant l'influence de la densité d'un matériau particulier sur la valeur de ses CFC.

L'influence de l'humidité sur la conductivité thermique des matériaux de construction

Encore une fois, à en juger par des exemples d'utilisation pratique de matériaux de construction, l'effet négatif de l'humidité sur la qualité de vie d'un matériau de construction est révélé. Il a été remarqué que plus le matériau de construction est exposé à l’humidité, plus la valeur CTP augmente.

De diverses manières, ils s'efforcent de protéger les matériaux utilisés dans la construction de l'humidité. Cette mesure est pleinement justifiée, compte tenu de l'augmentation du coefficient pour les matériaux de construction humides

Il n'est pas difficile de justifier ce point. L'effet de l'humidité sur la structure d'un matériau de construction s'accompagne d'une humidification de l'air dans les pores et d'un remplacement partiel de l'air ambiant.

Considérant que le paramètre de conductivité thermique de l’eau est de 0,58 W/m°C, une augmentation significative de la conductivité thermique du matériau devient évidente.

Il convient également de noter qu'il existe un effet plus négatif lorsque l'eau pénétrant dans la structure poreuse est en outre gelée et se transforme en glace.

En conséquence, il est facile de calculer une augmentation encore plus importante de la conductivité thermique, en tenant compte des paramètres de conductivité thermique de la glace égaux à 2,3 W/m°C. Une augmentation d'environ quatre fois le paramètre de conductivité thermique de l'eau.

L'une des raisons de l'abandon de la construction hivernale au profit de la construction en été doit être considérée précisément comme le facteur de gel possible de certains types de matériaux de construction et, par conséquent, d'augmentation de la conductivité thermique.

À partir de là, les exigences de construction concernant la protection des matériaux de construction isolants contre l'humidité deviennent évidentes. Après tout, le niveau de conductivité thermique augmente en proportion directe avec l'humidité quantitative.

Un autre point ne semble pas moins important : à l'inverse, lorsque la structure du matériau de construction est soumise à un échauffement important. Une température excessivement élevée provoque également une augmentation de la conductivité thermique.

Cela se produit en raison d'une augmentation de l'énergie cinématique des molécules qui constituent la base structurelle du matériau de construction.

Certes, il existe une classe de matériaux dont la structure, au contraire, acquiert de meilleures propriétés de conductivité thermique en mode de chauffage élevé. L'un de ces matériaux est le métal.

Si, sous un fort chauffage, la plupart des matériaux de construction largement utilisés modifient leur conductivité thermique vers une augmentation, un fort chauffage du métal entraîne l'effet inverse - la conductivité thermique du métal diminue

Méthodes de détermination du coefficient

Différentes techniques sont utilisées dans ce sens, mais en fait toutes les technologies de mesure sont unies par deux groupes de méthodes :

1. Mode de mesure stationnaire.
2. Mode de mesure non stationnaire.

La technique stationnaire consiste à travailler avec des paramètres qui restent inchangés dans le temps ou changent dans une faible mesure. Cette technologie, à en juger par ses applications pratiques, nous permet de compter sur des résultats plus précis du CFT.

La méthode stationnaire permet d'effectuer des actions visant à mesurer la conductivité thermique dans une large plage de températures - 20 – 700 °C. Mais en même temps, la technologie stationnaire est considérée comme une technique complexe et à forte intensité de main-d'œuvre, dont l'exécution nécessite beaucoup de temps.

Un exemple d'appareil conçu pour mesurer la conductivité thermique. Il s’agit de l’une des conceptions numériques modernes qui fournit des résultats rapides et précis.

Une autre technologie de mesure, non stationnaire, semble plus simplifiée, nécessitant de 10 à 30 minutes pour réaliser le travail. Cependant, dans ce cas, la plage de température est considérablement limitée. Cependant, la technique a trouvé de nombreuses applications dans le secteur manufacturier.

Tableau de conductivité thermique des matériaux de construction

Cela n’a aucun sens de mesurer de nombreux matériaux de construction existants et largement utilisés.

En règle générale, tous ces produits ont été testés à plusieurs reprises, sur la base desquels un tableau de conductivité thermique des matériaux de construction a été établi, qui comprend presque tous les matériaux nécessaires sur un chantier de construction.

Une version d'un tel tableau est présentée ci-dessous, où KTP est le coefficient de conductivité thermique :

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2. Matériaux pour isoler une maison de l'intérieur.
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5. Isolation des sols d'une maison en bois.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo est thématique et explique de manière suffisamment détaillée ce qu’est le KTP et « avec quoi on le mange ». Après vous être familiarisé avec le matériel présenté dans la vidéo, vous avez de grandes chances de devenir un constructeur professionnel.

Le point évident est qu’un constructeur potentiel doit connaître la conductivité thermique et sa dépendance à l’égard de divers facteurs. Ces connaissances vous aideront à construire non seulement avec une haute qualité, mais aussi avec un degré élevé de fiabilité et de durabilité de l'objet. Utiliser un coefficient signifie essentiellement économiser de l'argent, par exemple en payant les mêmes services publics.

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