Что мы знаем о лямбде?

Если статья с таким названием появляется на сайте какой-либо компании, то можно с большой степенью вероятности утверждать, что компания имеет отношение к строительству, а речь ,скорее всего, пойдет о теплопроводности теплоизоляционных материалов. Точнее о коэффициенте теплопроводности.

Нет другой такой характеристики теплоизоляционных материалов, которая так прочно связана со своим обозначением – λ (ля́мбда, греч. λάμδα, λάμβδα) — 11-я буква греческого алфавита. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Все интересуются плотностью теплоизоляции, но никто не спрашивает: «Какая гамма(ϒ) или ро(ρ)?». Все так и спрашивают: «У ПЕНОПЛЭКСА КРОВЛЯ какая плотность?». А если интересует коэффициент теплопроводности, то можно спросить: «У ВЕНТИ БАТТС ОПТИМА какая лямбда?». И всем всё понятно. Или не всё и не всем. Почему? Дело в том, что у всякого «уважающего себя» теплоизоляционного материала есть (должно быть) несколько разных коэффициентов теплопроводности.

Зачем?

Немного физики. Распространение теплоты (тепловой энергии) в природе происходит посредством трех процессов: теплопроводности, конвекции и теплового излучения.

Процесс теплопроводности в чистом виде имеет место лишь в твердых телах. Процесс конвекции происходит в текучих средах при перемещении объёмов жидкости или газа в пространстве. Соответственно и описываются они разными уравнениями на основании разных законов физики. Но есть и общая закономерность – теплопроводность зависит от температуры.

Вернемся к теплоизоляционным строительным материалам, которые, как правило, имеют пористую или волокнистую структуру. Поэтому они не вполне твердые тела, а некие композиционные материалы, включающие в себя воздушную (газовую) составляющую с разной степенью влажности, вплоть до появления жидкой фазы. Применение уравнений теплопроводности к таким материалам является достаточно условным. Условной также является величина коэффициента теплопроводности такого материала. Эта величина имеет смысл коэффициента теплопроводности некоторого однородного тела, через которое при одинаковых форме, размерах и температурах на границах проходит тоже количество тепла, что и через данное пористое (волокнистое) тело.

Следует также отметить, что теплоизоляционные материалы – это промышленная продукция, производимая из разного сырья по различным технологиям на разном оборудовании. Поэтому величина коэффициента теплопроводности для каждого конкретного теплоизоляционного материала может быть определена только опытным путем при определенной температуре и влажности. Для того, чтобы сравнивать значения коэффициентов теплопроводности различных материалов их надо измерять при одинаковых условиях.

По европейским стандартам определяется λ10 – коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при температуре 10°С (283°К). По-видимому эта температура выбрана потому, что при температуре окружающей среды в 10°С возникает необходимость отапливать дома, а, следовательно, и сберегать тепло. Надо отметить, что с падением температуры окружающей среды коэффициент теплопроводности (например λ-5 ) будет уменьшаться (улучшаться с точки зрения теплоизолирующей способности материала) при одинаковой влажности. Можно сказать, что λ10 – это «наихудший» коэффициент теплопроводности. Станет холоднее и теплоизоляция «заработает» лучше.

Согласно требованиям нормативных документов Российской Федерации определяется λ25 – коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при температуре 25°С (298°К). Эта величина еще более «строгая» по отношению к теплоизоляционным материалам – в реальности они «работают», то есть сберегают тепло при температурах гораздо ниже 25°С.

Учитывая общую глобализацию, взаимопроникновение капиталов и технологий, активную внешнюю торговлю, производители теплоизоляции указывают, как правило, оба коэффициента: λ10 и λ25, что позволяет оценить «устойчивость» теплоизоляционного материала к изменению температуры. Как правило, чем материал менее плотный, тем разница между λ10 и λ25 больше. Но оба эти коэффициента теплопроводности, по сути, лишь характеристики теплоизоляционных материалов, произведенных на заводе, упакованных в пачки и сложенных на складе.

Для теплотехнического расчета необходима величина расчетного значения коэффициента теплопроводности при условиях эксплуатации А и Б по СП 50.13330.2012 «Строительная климатология» - λА и λБ. Эти значения определяются при 25°С (298°К) и при разном расчетном массовым отношением влаги в материале. Для минеральной ваты это 2% и 5% соответственно. Для других материалов массовое отношение влаги может быть иным. СП «Строительная климатология» рекомендует большинства территорий условия эксплуатации Б. Поэтому, когда мы спрашиваем: «Какая лямбда у ФАСАД БАТТС ЭКСТРА?», в абсолютном большинстве случаев нас интересует именно λБ. Здесь пока шла речь о теплоизоляционных материалах, эксплуатируемых в природных условиях, так называемой, строительной теплоизоляции.

Отдельно надо сказать о теплоизоляционных материалах, работающих при повышенных или пониженных температурах. Это, так называемая, техническая изоляция, используемая для поддержания необходимой температуры при различных технологических процессах. Так, например, для навивных минераловатных цилиндров, предназначенных для теплоизоляции горячих трубопроводов, определяются коэффициенты теплопроводности при температурах до 350°С. Они так и обозначаются: λ100, λ125, …, λ300, λ350. Для других видов технической изоляции определяются свои коэффициенты теплопроводности в зависимости от назначения и условий применения.

Таким образом, необходимое расчетное значение коэффициента теплопроводности λнеобходимое определяется назначением и условиями эксплуатации и является обязательной технической характеристикой теплоизоляционного материала.