Tepelná vodivost materiálů: K čemu se hodí?
Datum vydání: 23. 8. 2022
Tepelná vodivost je fyzikální veličina z oboru termodynamiky, která vyjadřuje schopnost konstrukce nebo materiálu vést teplo. Konkrétně představuje rychlost, kterou se šíří teplo ze zahřáté části objektu do jeho chladnější části. Tepelná vodivost materiálu nebo dané látky je charakterizována součinitelem tepelné vodivosti.
Definice součinitele tepelné vodivosti
Součinitel tepelné vodivosti definujeme jako množství tepla, které musí za jednotku času (1 sekunda) projít tělesem, aby na jednotkovou délku (1 čtvereční metr) byl jednotkový teplotní spád. Přitom předpokládáme, že se teplo šíří pouze v jednom směru. Součinitel tepelné vodivosti je materiálová konstanta, která se zjišťuje experimentálně.
Označuje se: řecký písmenem λ (lambda)
Jednotkou je: W/m.K. (Watt na metr krát Kelvin)
Jinými slovy, tepelná vodivost je čas za jakou dobu projde teplo daným materiálem. Čím delší čas, tím je lepší tepelný odpor (R) daného materiálu. A čím je větší hodnota tepelné vodivosti (λ), tím má materiál horší tepelný odpor.
Jak zjistit tepelnou vodivost materiálů?
Vzorec pro výpočet součinitele tepelné vodivosti: λ = d/(tSdeltaT)*Q
d = tloušťka materiálu (m)
t = čas (v sekundách s)
ΔT = rozdíl teplot mezi oběma vodorovnými stranami
S = plocha materiálu kolmá na tepelný tok
Q = množství tepla, které plochami projde
Čím nižší je hodnota součinitele tepelné vodivosti, tím lépe.
K čemu slouží tepelná vodivost materiálů?
Výpočet tepelné vodivosti materiálů se využívá především ve stavebnictví. Součinitel tepelné vodivosti je obecně velmi důležité kritérium pro porovnávání kvality tepelných izolací. Čím je hodnota nižší, tím je kvalita tepelné izolace vyšší a teplo uniká přes takový materiál pomaleji.
Hodnota tohoto součinitele se v praxi používá pro výpočet tloušťky zateplení konstrukce, určení energetické náročnosti budovy nebo výpočet tepelných ztrát budovy.
Poměrem tloušťky materiálu a součinitele tepelné vodivosti dostaneme hodnotu tepelného odporu materiálu. Právě součinitel tepelné vodivosti je jedním z normových parametrů, který se bere v potaz například při návrhu zateplení konstrukce domu. Potřebnou hodnotu najdete v normě ČSN nebo přímo u výrobců.
Další uplatnění najde při výběru vhodné tepelné izolace a její tloušťky. Ta vám dokáže ušetřit výdaje za energie. Pro správné rozhodování je třeba spočítat si tepelný odpor (R). Pro jeho výpočet musíte znát hodnotu součinitele tepelné vodivosti a jeho tloušťku.
Výpočet tepelného odporu: R = d/λ
d = tloušťka konstrukční vrstvy (m)
Co způsobuje dobrou tepelnou vodivost?
Tepelná vodivost je závislá na teplotě materiálu. U kovů platí, že čím vyšší teplota, tím nižší vodivost. U polovodičů naopak s teplotou vodivost roste.
Součinitel tepelné vodivosti vybraných látek
Stanovit součinitel tepelné vodivosti není úplně jednoduché. Zde proto najdete tuto hodnotu pro některé látky a materiály. Hodnoty jsou pouze přibližné.
- Tepelná vodivost polystyrenu (expandovaného) = 0,033 – 0,039
- Tepelná vodivost polystyrenu (extrudovaného) = 0,034
- Tepelná vodivost minerální vaty = 0,033 – 0,037
- Tepelná vodivost hutného betonu = 1,3
- Tepelná vodivost železobetonu = 1,43
- Tepelná vodivost cihly plné pálené = 0,8 – 0,88
- Tepelná vodivost vzduchu = 0,0262 – 0,026
- Tepelná vodivost hliníku = 237 – 229
- Tepelná vodivost vody = 0,6062 – 0,55
