Как работают утеплители (на уровне физики)

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 24.07.14
Просмотров: 10.923, Комментариев: 20

Андрей-АА Как работают утеплители и почему в них надо минимизировать (оптимизировать) размер ячеек.
Рассмотрим горизонтальный переход энергии (тепла) в утеплителе. Зима, дом топится.
Итак, внутренняя стена дома нагрела молекулу воздуха в ближайшей к ней (маленькой) воздушной герметичной (или не очень;)) ячейке. Та, побившись в броуновских судорогах попала наконец к дальней стенке этой ячейки и отдала ей часть своего тепла. Дальше стенка второй ячейки, нагретая этой молекулой отдала эту энергию "своей" молекуле воздуха, которая в нее случайно стукнулась.
И так далее до наружной стены дома.
Известно, что уровень утепления определяется скоростью передачи тепла через утеплитель (кВт*часы в час, например).
Каждый переход "молекула воздуха-стенка ячейки" имеет какую-то временнУю задержку (из-за наличия броуновского хаоса и немгновенности передачи тепла, как в воздухе, так и в твердой части утеплителя), поэтому она и определяет уровень теплоизоляции. См. Примечание 1.
Наверное, поэтому минимизация размера ячеек улучшает теплоизоляцию. Впрочем, - до определенного предела, т. к. здесь будет вмешиваться уровень Теплоизоляции Материала Изолятора (назовем его уровнем ТМИ). Естественно, толщина "стенок" наших ячеек тоже имеет важное значение.
При низком уровне ТМИ нет смыла изощряться, делая мизерные ячейки, ибо почти все тепло пойдет по каркасу ячейки. Представьте себе пористый алюминиевый "теплоизолятор" и всё станет понятно;).
Теперь становится понятно, что для каждого материала, из которого сделан утеплитель есть свой оптимальный размер ячеек - чем "лучше" материал, тем (для улучшения теплоизоляции) лучше делать из него меньшие ячейки.
Видимо, у ЭППСа и у "жестких" (герметичных) ППУ найдены указанные мной оптимумы, т. к. у них самая лучшая теплоизоляция из всех известных мне утеплителей (вакуумные не рассматриваем).
Примечание 1:
"Численно коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты, проходящей через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2, за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте."
Camp1, Viola100 и Serj сказали "спасибо" за это.

Комментарии

  1. Serj
    А я всё про опилки :aga:
    Андрей-АА сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Андрей-АА
      Суть (физика) - та же...
  2. johnber4
    Временную задержку:)]. Помоему всё проще. Воздух самый плохой проводник тепла, после вакуума. Почему? Потому что молекулы друг от друга находятся далеко. Если воздух влажный, тепло передается быстрее. Думаю Вы замечали, что на юге или в питере -5 перенести тяжелее, чем в Новосибирске. Развиваем мысль дальше. Пористый алюминий проводит тепло лучше, чем пористый полимер или вата. Потому что расположение молекул вдруг от друга в этих материалах разное, а значит теплопроводимость тоже разная.
    1. Андрей-АА
      johnber4, если эта фраза и улыбочка - критика моего подхода, то отвечаю:
      Уровень теплоизоляции это есть - скорость потерь энергии через утеплитель (кВт*часы в час, например). А скорость, и это абсолютно очевидно, связана со временем...
      За критику - спасибо, хоть я с ней и не согласен. Текст откорректировал, добавив приведенную тут фразу.
  3. mfcn
    Вообще-то не надо. Сильно ниже 1мм уходить практически нет никакого смысла. Даже наоборот, меньше пора, больше твердого вещества - больше теплопроводность.
    Фишка в том что в возухозаполненных порах есть три канала теплопередачи - теплопроводность воздуха, конвекция воздуха и лучистый теплообмен между стенками. При малых порах - менее 1мм доминирует чистая теплопроводность воздуха и она не уменьшается с уменьшением пор. В результате имеем теретический предел коэффициента теплопроводности материала - равным воздуху, на уровне 0,024, будь то поры 100мкм или 100нм.
    Билли@Бонс и candyv1tx сказали "спасибо" за это.
    1. Андрей-АА
      Ссылку, пожалуйста... На серьезный документ.
    2. Николай 1
      Может быть и так, но тогда почему указанная в справочнике по физике теплопроводность фланели 0,01 ?
      Как такое может быть?
      1. Андрей-АА
        Здесь, написано, что 0,1...
  4. Serj
    Ещё раз прочитал.
    Или не заметил :|: или об этом действительно не сказано - в идеальном утеплителе воздух должен быть изолирован, т.е. именно пузырьки воздуха, именно по этой причине минваты проигрывают ЭППС-у.

    Ага! Нашёл!
    Итак, внутренняя стена дома нагрела молекулу воздуха в ближайшей к ней (маленькой) воздушной герметичной (или не очень;)) ячейке. Та, побившись в броуновских судорогах попала наконец к дальней стенке этой ячейки и отдала ей часть своего тепла.
    Вот в идеальном утеплителе никаких не очень!
    Андрей-АА сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Андрей-АА
      Согласен! Зачеркнул;).
      Serj сказал(а) "спасибо" за это.
  5. Serj
    А если продолжить, то - чем больше препятствий к обмену молекулами воздуха энергией, тем выше эффективность утеплителя. Или другими словами чем больше герметичных ячеек в объёме, или другими словами чем меньше физически эти пузырьки воздуха, тем выше эффективность утеплителя.

    Кстати тут и зарыт ответ на вопрос почему не всякий лёгкий утеплитель теплее чем более тяжёлый. Просто у легкого не изолированные ячейки воздуха. И даже больше того ... я опять про опилки :|: - не очевидный результат утепления стружками и мелкими опилками, не смотря на то, что опилки сильно уплотняются и плотность их выше, но и термосопротивление у них выше, потому что воздухообмен в стружках более высокий. Вот! :um: :hndshk:
    Андрей-АА сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Bugap
      Может я что-то не так понимаю... Исходный продукт опилок и стружки - древесина. Согласен, что коэффициент теплопроводности будет зависеть от агрегатного состояния (стружка или опилки), при этом даже проводимость будет разной т.к. у древесины разная теплопроводность по вдоль волокон и против (не считая плотности исходной древесины разных пород). Так что можно еще дальше пойти в дебри филосовстовования :no: С воздухом все проще: плотность (высота над уровнем моря и влажность).
      Вывод один: - идеальный изолятор тот, чье Термическое сопротивление больше, а Теплопроводность минимальна!
      Как изолятор - воздух лучше! И соответственно стружка будет предпочтительней. Я проверил на собственном опыте, когда утеплял крышу своего дома.
  6. Андрей-АА
    Добавил Примечание 1.
  7. Vadim-pershin
    так и? как он работает?

    кирпичная стена, плюс утеплитель....\
    деревянная стена, плюс утеплитель...\

    зачем тогда весь этот цирк с материалом на стены, если есть утеплитель...который "работает"

    что именно "делает" утеплитель? он задерживает тепло, он.... какой там глагол придумать? какова вообще его функция... кроме как

    уменьшить количество дорогого материала, который идёт на стены
    1. Андрей-АА
      Утепляет.
    2. Андрей-АА
      Не нужен этот цирк. Закрепляете утеплитель без щелей любым способом и дом будет теплым. Но не стойким - легкое движение ногой и вор в доме.
    3. Андрей-АА
      Снижает скорость прохода тепла через стены ("теплопотери").
    4. Андрей-АА
      Да, он дешевле снижает теплопотери, чем другие стройматериалы.
  8. Basili72
    А что делать с воздухооьменом или удалением влаги из помещения? Герметичные ппу этому мешают значит будет конденсат и плесень на стенах
    1. Андрей-АА
      Не мешают, если есть нормальная вентиляция.
      Это на Руси издревле вентиляция была через печку (вытяжа) и по щелям (приток). Это - не самый эффективный способ утепления и вентиляции, он только лишь самый простой и дешевый.
      Это - у кого какой критерий при строительстве дома.
      Кому-то надо подешевле построить, кому-то подешевле эксплуатировать.
      А вообще, правильно - рассчитать и найти минимум между инвестициями и эксплуатационными затратами на весь срок эксплуатации дома. С учетом, конечно, необходимого уровня комфорта, что усложняет расчеты:)...
      Serj сказал(а) "спасибо" за это.