See-irf.ru

Обзор строительной техники
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплопроводность керамики

Керамические теплопроводящие изоляционные подложки

Теплопроводящие керамические подложки — лучшее на сегодняшний день решение для электроизоляции и отвода тепла от электронных компонентов, которое подходит как для любительских, так и для промышленных применений.

Данные подложки на основе оксида алюминия (Al2O3) многократно превосходят эластичные листовые материалы типа КПТД и слюду по теплопроводности и электрической прочности, обеспечивая отличные условия эксплуатации приборов независимо от их мощности.

Для более требовательных и ответственных применений производятся подложки из нитрида алюминия (AlN), которые имеют выдающуюся теплопроводность, сопоставимую с этим показателем у дорогостоящего и токсичного оксида бериллия (BeO).

Для достижения максимального результата подложки могут быть изготовлены в металлизированном исполнении под пайку. Покрытие из толстой медной фольги быстро распределяет тепло по всей поверхности подложки, еще более усиливая эффект отсутствия зазоров и лишних слоев в паяном соединении. Таким образом обеспечивается абсолютно беспрепятственный отвод тепла и повышается механическая стабильность.

Преимущества

  • лучшая чистота обработки поверхности (10-й класс) и плоскостность, чем у аналогичных штампованных керамических подложек;
  • широкий диапазон выбора толщин: от 0.25мм для максимального отвода тепла (сломать можно, раздавить нельзя — выдерживают любой разумный прижим) до 2мм для уменьшения паразитной емкости (например, в импульсных устройствах) при достаточно высоком уровне теплопередачи;
  • электрическая прочность не менее 16 кВ/мм для AlN и до 25 кВ/мм для Al2O3, что почти в два раза превышает этот показатель у ряда других керамических прокладок, представленных на рынке.

Физические характеристики

Характеристика/МатериалAl2O3AlN
Теплопроводность, Вт/(м·К)25180
Напряжение пробоя, кВ/мм2517
Прочность на изгиб, МПа450350
Модуль эластичности, ГПа340320
Влагопоглощение, %

Стандартные размеры

Тип корпусаГабарит, ммДиаметр отверстий, мм
ТО-12610х133.1
ТО-22012х183.2
ТО-24718х233.6
ТО-26421х263.6
ТО-327х412 х d4.8 + 2 x d3.6

Примечание: В таблице указаны размеры прокладок под наиболее распространенные типы корпусов.

Сравнение метериалов на примере прокладок под корпус ТО-247 (23х18 мм)

Материал прокладкиТиповая толщина
прокладки, мм
Расчетное тепловое
сопротивление, K/W
Улучшение
эффективности, раз
Слюда0.050.1731.4
Силиконовая прокладка, КПТД0.20.2421
Оксид бериллия (BeO)10.01123
Оксид бериллия (BeO)20.02112
Оксид алюминия (Al2O3)0.250.02410
Оксид алюминия (Al2O3)0.380.0377
Оксид алюминия (Al2O3)0.630.0614
Оксид алюминия (Al2O3)10.0973
Нитрид алюминия (AlN)0.250.00372
Нитрид алюминия (AlN)0.50.00736
Нитрид алюминия (AlN)10.01318
Нитрид алюминия (AlN)20.0279

Примечание: в таблице указаны самые популярные толщины выпускаемых подложек Al2O3 и AlN.

Что представляют собой изделия из керамики

Для начала вкратце разберемся, что же представляет собой кирпич керамический, и какими свойствами он обладает.

Состав и свойства

Основным компонентом при производстве является мелкозернистая глина. Помимо нее в состав входит песок, вода и добавки, способные повысить исходное качество сырья и готовой продукции.

Например, пластификатор значительно повышает пластичность раствора и препятствует растрескиванию изделий. Соотношение сырья в будущем определяет основной набор свойств изделий, а, точнее, их числовые значения.

Ориентировочные пропорции сырья керамического кирпича

Рассмотрим усредненные показатели при помощи таблицы.

Таблица 1. Характеристики керамического кирпича:

Классификация изделий и их основные различия

Существует большое количество различных видов керамического кирпича. Они отличаются между собой назначением, структурой, размером и другими показателями. Рассмотрим подробнее.

По назначению, изделия могут быть:

  • Рядовыми. Их применяют при кладке стен и перегородок. Последующая отделка, как правило, требуется. Материал отличается повышенной плотностью и, как следствие коэффициентом теплопроводности.

Рядовое изделие, фото

  • Лицевыми. Служат они для облицовки строений, возведения заборов и многое другое. К таким изделиям предъявляются повышенные требования в отношении внешнего вида. Сколы и иные дефекты не допустимы.

Лицевое изделие

Структура кирпича определяет существование следующих видов:

  • Пустотелые изделия. Они – более легковесные и менее плотные, серьезной нагрузке подвергаться не могут.

Пустотелый кирпич

  • Полнотелые же — наоборот: прочные и тяжелые, а теплопроводность керамического кирпича полнотелого сравнительно завышена.

Полнотелые изделия

На основе размеров изделий также сформирована классификация:

  • Кирпич с маркировкой 1НФ называется одинарный. Он имеет габариты равные 250*120*65 мм.

Размеры и вес одинарного кирпича

  • Маркировка 1,4 НФ указывает на то, что перед вами – полуторный, или утолщенный кирпич. Его высота несколько больше и составляет 88 мм.
Читать еще:  Как узнать какие стены в квартире несущие

Утолщенный кирпич

  • Двойные изделия имеют маркировку 2,1 НФ, высота их – 138 мм.

Кирпич двойной

  • Особенным размером обладают евро-изделия. Они отличаются не только толщиной, но и высотой, которые составляют 85 и 65 мм соответственно.

Евро изделия

Как уже говорилось выше, керамический кирпич может иметь различную марку по прочности и, в зависимости от нее, определяется область применения изделий при строительстве. Марки могут быть следующими: М50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250.

  • М50 – наименее прочны. Применяются обычно при строительстве, например, столбов для ограждений, заборов.
  • М 75 и М100 могут использоваться при возведении стен почти любых, помимо несущих.
  • А вот М 125 вполне может быть применена при строительстве несущей конструкции.

Более высокие марки изделий используют при возведении цоколя и иных конструкций, на которые будет оказываться существенная нагрузка.

Формат керамических блоков

Большой формат и меньший вес блоков, это не только меньшая теплопроводность, но и удобство кладки, и увеличение темпов строительства, и сокращение количества мостиков холода, и снижение расхода кладочного раствора. Габариты блоков напрямую привязаны к размеру стандартного керамического кирпича (250×120×65 мм) – это нормальный формат или NF. А сколько штук кирпича заменяет один блок, показывает цифровое значение перед буквенной аббревиатурой. Начинается размерный ряд от блоков 2,1 NF, заканчивается блоком 14,3 NF, но наибольшим спросом пользуются блоки трех форматов.

  • 10,7 NF (38-ой), 380х250х219 мм.
  • 12,4 NF (44-ый), 440х250х219 мм.
  • 14,3 NF (51-ый), 510х250х219 мм.

Кроме того, выпускают и доборные блоки (угловые, для оконных и дверных проемов), позволяющие при возведении коробки обойтись практически без распила.

Большой формат и низкая теплопроводность дают возможность использовать поризованные блоки без дополнительного утепления, с облицовкой или штукатурным фасадом. Выбор толщины стены привязан к нормативам теплосопротивления ограждающих конструкций, которые варьируются, в зависимости от региона строительства – чем он холоднее, тем лучше стены должны держать тепло.

Однослойная стена из керамического блока 380 мм не проходит по теплопроводности в Московской области, но двухслойная кладка с одинарным лицевым кирпичом уже проходит по теплотехническим требованиям в Московском регионе. Однако мы рекомендуем использовать блок 440 мм в Московском регионе, так как это наиболее оптимальный вариант для данных условий.

Керамический блок толщиной 510 мм чаще используется в более холодных регионах, а также при устройстве штукатурного фасада без применения утеплителя. Соответственно, в южных регионах повсеместно используется керамический блок толщиной 380 мм.

И это мнение не только производителя, с ним согласен и один из «гуру» профильных веток на форуме по теме строительной керамики.

… Если рассматривать современное строительство, имеет смысл рассмотреть камень 12,35 НФ и сделать кладку по нормативу, с использованием легкого кладочного раствора с хорошей теплотехникой. Хороший раствор дает низкий расход (11 кг/12,35 НФ) и теплотехнику, сопоставимую с блоком (0,16). Полноценное оштукатуривание изнутри и внешнее оштукатуривание вертикальных стыков дает превосходный результат: получаем по-настоящему качественный конструктив. Для отопления магистральным газом – отличный вариант.

Для стен с облицовкой увеличение внешнего слоя нецелесообразно, если есть желание увеличить теплосопротивление, гораздо выгодней вложиться в дополнительное утепление перекрытий, лучшие окна. Минимально возможная толщина из керамики, достаточная по всем требованиям и вполне разумная с позиции бытового комфорта – 300 мм + облицовка.

меди, латуни и алюминия, теплопередача

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Что такое теплопроводность

Металлы обладают большим количеством характеристик, которые определяют их эксплуатационные качества и возможность применения при изготовлении определенных изделий. Важной характеристикой всех материалов можно назвать теплопроводность. Этот показатель определяет способность материального тела к переносу тепловой энергии. Таблица теплопроводности металлов встречается в различных справочниках, может зависеть от различных их особенностей. Примером можно назвать то, что механизм переноса тепловой энергии во многом зависит от агрегатного состояния вещества.

Читать еще:  Баварская кладка

От чего зависит показатель теплопроводности

Плотность и теплопроводность теплоизоляции в виде плит и сегментов

В таблице даны значения плотности и температурная зависимость теплопроводности теплоизоляции, формованной в виде плит, сегментов и др., а также их предельная рабочая температура.

Плотность теплоизоляции, теплопроводность и температура указаны для такой теплоизоляции, как: диатомовые сегменты, совелитовые сегменты и скорлупы, ньювелевые скорлупы, асбоцементные сегменты, вулканитовые плиты, вермикулитовые скорлупы, пенобетонные сегменты, пеностеклянные плиты, пробковые сегменты, торфяные сегменты, минераловатные сегменты, альфоль из гладких листов (сегменты), альфоль гофрированный (сегменты), шариковая изоляция засыпкой в сегменты, стерженьковая теплоизоляция засыпкой в сегменты (фарфоровые прутики диаметром 0,5 мм).

Наиболее легкая теплоизоляция — альфоль, по данным таблицы имеет плотность 200 кг/м 3 и максимальную рабочую температуру до 500°С. К высокотемпературной теплоизоляции (до 2000°С) относятся шариковая и стерженьковая теплоизоляция. Однако, такая теплоизоляция имеет высокую плотность и низкую теплопроводность, равную 0,23…0,39 Вт/(м·град). Теплопроводность теплоизоляции зависит от температуры. В таблице представлены формулы температурной зависимости теплопроводности теплоизоляции и ее предельная рабочая температура.

Примечание: для расчета коэффициента теплопроводности по зависимостям в таблице, необходимо температуру подставлять в градусах Цельсия.

Характеристики керамического кирпича

Эксплуатационные свойства искусственного камня зависят от используемого сырья и технологии производства. Красный кирпич бывает полнотелый и пустотелый. От структуры изделия также зависят некоторые его характеристики.

Плотность

Одной из основных характеристик является плотность керамического кирпича, измеряемая в кг/м3. Она напрямую зависит от количества пор в изделии и влияет на прочность, теплопроводность и вес. Полнотелый материал имеет не более 13% пустот, что обеспечивает высокую прочность. Он применяется в кладке несущих стен. Пустотелый блок отличается наличием пустот, составляющих 14-45% объема.

  • рядовой полнотелый – 1700-1900 кг/м3;
  • пустотелый – 1100-1400 кг/м3.

Фото 1. Полнотелый и пустотелый искусственный камень

Теплопроводность блоков

Теплопроводность материала говорит о его эффективности энергосбережения. На этот показатель влияет структура изделия, чем больше пустот с воздухом, тем меньше потери тепла.

Коэффициент теплопроводности керамического пустотелого кирпича составляет 0,34-0,47 ВТ/м*К, полнотелого – 0,6-0,8 ВТ/м*К, облицовочного – 0,35-0,8 ВТ/м*К.

Теплоизоляционные возможности строительного материала учитываются при расчете толщины наружных стен. Его способность к передаче тепла напрямую зависит от плотности. При использовании в кладке полнотелых изделий в последствии необходим монтаж утеплителя. Возведение стен из пустотелых изделий более эффективно. Наличие воздуха снижает тепловые потери, позволяя уменьшить ширину кладки и/или толщину теплоизоляционного слоя.

Фото. Применение пустотелых блоков уменьшает теплопроводность стен

Морозостойкость

Долговечность сооружения зависит от способности искусственного камня выдерживать без разрушения попеременное замерзание и оттаивание. Показатель обозначается буквой F. Минимальный предел – 15 циклов, оптимальное значение – 35-50 циклов для внутренних конструкций и 50-100 циклов для наружных.

Внимание! Все строительные материалы проходят испытание в экстремальных условиях. При заявленном показателе F50 искусственный камень обычно выдерживает большее количество циклов.

Свойства различных типов

Разные строительные материалы отличаются способностью проводить тепло, которая зависит от следующих параметров:

Красный керамический

Мелкозернистая глина является при производстве керамического кирпича основным компонентом. В готовую продукцию также входят вода, песок и улучшающие начальное качество сырья присадки.

Изделия меньше растрескиваются, когда в их состав входит более эластичный раствор, качество которого модифицируют с помощью пластификаторов.

Для керамического кирпича хорошая морозостойкость является основным достоинством. Он способен выдерживать 250-300 циклов замораживания и оттаивания.

Красный кирпич из керамики российского производства имеет толщину 6,5 см и 25 см в длину. Для двойного толщина составляет 13,8 см, 8,8 см — для полуторного.

У пустотелых и полнотелых изделий будет разная величина объемного веса. Построенная из кирпича конструкции будут характеризоваться теплопроводностью тем ниже, чем более пористый материал был использован при строительстве. Для полнотелого кирпича показатель пустотности не может составлять более 30%.

Чтобы внутри изделия образовались пустоты, используется «шихта» — торф, крошки угля, опилки, солома мелко порубленная. Ее добавляют в массу глины. Пустоты образуются, когда добавки выгорают при спекании глины в печах с 1000°С температурой.

Читать еще:  Как правильно сделать цоколь

По показателю плотности кирпич делится на 7 категорий — от 2,4 до 0,7. Каждый класс изделия обладает собственной теплопроводностью.

0,6-0,7 — коэффициент теплопроводности для изделий с цельной структурой. Для пустотелых — 0,5-0,25 Вт/м*0С.

Несущие стены не делают из пустотелых материалов, поэтому чаще всего они нуждаются в дополнительном утеплении.

Клинкерный

Этот тип кирпича получают из смеси силикатов и минералов, воды, тугоплавкой измельченной глины, которую обрабатывают после формовки при высокой температуре (до 13000). Для этого используют тоннельные печи.

При соблюдении технологии производства получается продукт без мелкодисперсионных пор с высокой прочностью, натуральных оттенков. Параметры готовых изделий определяются ГОСТ 530-2012.

Клинкерный кирпич чаще всего получается с точной геометрией. Для повышения теплоизоляционных качеств и облегчения веса конечной конструкции он выполняется пустотелым.

  1. Морозостойкость более 100 циклов.
  2. Минимальная марка прочности М250.
  3. 1500 кг/см3 — наименьший показатель плотности.
  4. Высокая огнестойкость, устойчивость к биологическим угрозам, воздействию ультрафиолета.
  5. 6% — максимальное водопоглощение.
  6. Коэффициент теплопроводности — 1,15Вт/м*0С.

Характеристика шамотного

Этот вид кирпича делают из специальной глины — желтого шамота. Получаемые изделия являются жаростойким материалом, который в сложных условиях высоких температур даже под высоким давлением способен сопротивляться деформациям. Длительный контакт с открытым огнем спокойно им переносится.

Оксид алюминия является главным веществом, которое входит в огнеупорную смесь. Он обеспечивает кирпичу устойчивость к агрессивным средам и высокую прочность при механических воздействиях.

Материал делят на 8 групп по показателям пустотности. Максимальное значение — 85%, минимальное — 3%. Чем меньше удельный вес изделия, тем ниже прочностные характеристики.

Изготовленный в соответствии с государственными стандартами стройматериал обладают следующими показателями:

Силикатный

Материал получают под давлением 12 атм. и температуре 200°С автоклавным методом. В его состав входят, кроме модифицирующих добавок, извести, кварцевый песок в соотношении 1 к 9.

Стойкие к щелочи пигменты, которые добавляют в сырье на этапе прессования, помогают сделать цветные варианты изделий.

ГОСТ379-95, 379-2015 определяют требования к силикатному кирпичу. 15-31% составляет показатель пустотности. Вес изделий — от 3,2 до 5,8 кг.

  • 1450 кг/м3 — для пустотелого кирпича марки М150;
  • 1700-2100 кг/м3 — для полнотелого М150-200.

Теплопроводность пустотелых силикатных изделий составляет 0,56-0,81 Вт/м*0С, и 0,65-0,88 — для полнотелых.

3 решающих фактора, раскрывающих секрет уникальных теплотехнических характеристик керамического блока Керакам СуперТермо30?

Как известно, воздух, находящийся в замкнутых камерах является практически идеальным изолятором, такими камерами в блоке СуперТермо30 выступают пустоты, образованные керамическими перегородками, а также поры в самой керамике перегородок, см. фото справа. Для выхода тепла из дома остаются только тонкие перегородки и кладочный шов. В связи с этим, обращаю внимание на следующие особенности геометрии пустот керамического блока Керакам СуперТермо30:

  1. Благодаря сложной, продуманной геометрии пустот путь, по которому будут происходить теплопотери (на баннере ниже показан жёлтым маркером) длиннее, чем, например, у керамического блока с толщиной 510мм с обычной прямоугольной структурой пустот. Этот путь и является эффективной толщиной стены, во многом определяющий, какая стена окажется «теплее».
  2. Толщина перегородки 5-6мм. Совершенно очевидно, чем тоньше перегородка, тем меньше тепла пропустит стеновая конструкция. В России нет второго такого производителя, кто бы смог обеспечить высокое качество продукции со столь тонкой стенкой перегородки. У обычных керамических блоков всех прочих российских заводов толщина перегородки минимум в полтора-два раза толще. Некоторые российские производители пытались произвести блоки с аналогичной геометрией пустот и тонкой перегородкой, но получить блоки с такой безупречной геометрией пустот, как у блока СуперТермо30 никому не удалось.
  3. Большое количество воздушных камер, образованных перегородками, плюс внутренние поры самой керамики. Перефразировав известное изречение, можно сказать — Лучше меньше, да больше. Поясню, теплотехнические характеристики того блока будут более высокими, у которого воздушные камеры имеют меньший размер, при этом, их больше по количеству.

Что касается теплопотерь через кладочный шов, эта проблема решена применением «тёплого кладочного раствора», наполнителем в котором выступает лёгкий перлитовый песок.

Тут же стоит отметить, что коэффициент теплопроводности блока СуперТермо30 0,107 Вт/м*С приведён для кладки фрагмента стены, т.е. с учётом кладочного шва.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector