Součinitel tepelné vodivosti, označovaný řeckým písmenem λ (lambda) - běžně nesprávně zkracováno na tepelná vodivost, je fyzikální veličina z oboru termodynamiky. Koeficient λ vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo a je definován jako množství tepla ve wattech, které projde průřezem materiálu o tloušťce 1 metr při rozdílu teplot 1 K (1 Kelvin) mezi oběma povrchy materiálu. Součinitel tepelné vodivosti je klíčovým parametrem pro hodnocení tepelně izolačních vlastností materiálů v oblasti stavebnictví a je zásadní pro výpočet tepelných ztrát a energetické náročnosti budov.
Koeficient součinitele tepelné vodivosti λ hraje proto zásadní roli při výběru izolačních materiálů. Různé izolační materiály mají odlišné hodnoty λ. Tyto hodnoty ukazují, jak různé materiály vedou teplo a jak efektivně mohou sloužit jako izolace. Tyto hodnoty jsou obecné a u různých specifikací a výrobců se liší. Hodnota λ se obvykle určuje laboratorními testy za kontrolovaných podmínek.
Faktory ovlivňující součinitel tepelné vodivosti
Na součinitel tepelné vodivosti 𝜆 izolačních materiálů má vliv několik faktorů, které mohou hodnotu tohoto parametru zvyšovat nebo snižovat:
- Vlhkost: Přítomnost vody má mnohem vyšší tepelnou vodivost než vzduch (λ vody je cca 0,58 W·m⁻¹·K⁻¹, zatímco vzduchu cca 0,025 W·m⁻¹·K⁻¹).
- Teplota: Změna hodnoty λ: U některých materiálů (např. pěnové izolace) roste s rostoucí teplotou. To znamená, že v teplejším prostředí může dojít k poklesu jejich izolačních schopností. Stabilita izolačních plynů: U materiálů obsahujících uzavřené plyny je důležitá stabilita.
- Struktura materiálu: Porozita: Materiály s vyšší porozitou (např. minerální vata, pěnové plasty) mají nižší hodnotu λ, protože vzduch v pórech omezuje vedení tepla.
- Tlak a hustota: Hustota materiálu: S rostoucí hustotou se obvykle zvyšuje tepelná vodivost, protože se zvyšuje podíl pevné látky, která lépe vede teplo. Tlakové podmínky: V případě izolací s plyny je tlak důležitý.
- Typ plynu v pórech: Vzduch vs. speciální plyny: Materiály naplněné plyny s nízkou tepelnou vodivostí (např. vakuové panely) mají nižší λ.
- Stárnutí materiálu: Degradace materiálu: Některé materiály se časem degradují.
- Směr vedení tepla: Anizotropie: Některé materiály (např. dřevovláknité desky) mohou vykazovat rozdílné hodnoty λ v závislosti na směru vedení tepla (podél vláken vs. kolmo na vlákna).
Součinitel tepelné vodivosti a související veličiny
Rozdíly mezi součinitelem tepelné vodivosti (λ - lambda), součinitelem prostupu tepla (U) a tepelným odporem (R) spočívají v jejich významu, použití a vztahu k vedení tepla.
- Součinitel tepelné vodivosti (λ): Vyjadřuje schopnost jednoho konkrétního materiálu vést teplo. Vysoké hodnoty λ jsou typické pro vodiče tepla (např. kovy), zatímco nízké hodnoty mají izolanty. Tepelnou vodivostí se rozumí schopnost daného materiálu vést teplo. Představuje rychlost, jakou se teplo šíří materiálem. Tepelná vodivost daného materiálu je charakterizována součinitelem tepelné vodivosti, má označení λ a jednotku W/m•K.
- Tepelný odpor (R): Vyjadřuje odpor proti prostupu tepla přes určitou vrstvu materiálu.
- Součinitel prostupu tepla (U): Vyjadřuje, kolik tepla projde konstrukcí o určité ploše při rozdílu teplot o 1 kelvin mezi vnitřním a vnějším prostředím. Jednotka W/m2K vyjadřuje, kolik tepelné energie ve Wattech prostupuje obvodovou konstrukcí o ploše 1 m2 při rozdílu venkovní a vnitřní teploty 1 K. Díky hodnotě U můžeme dopředu zjistit s jakými tepelnými ztrátami můžeme počítat za použití konkrétní tloušťky materiálu. Pro výpočet hodnoty U musíme nejprve zjistit tepelný odpor konstrukce (R).
V praxi jsou všechny tyto veličiny propojené. Na energetickou náročnost budovy se klade stále větší důraz. Některé materiály mají vyšší tepelnou vodivost a některé nižší. Tvrzení, že na materiálu nezáleží, je naprostý nesmysl. Každý materiál má hodnotu tepelné vodivosti naprosto odlišnou.
Čtěte také: Tření Mezi Betonem a Jinými Materiály
Liapor: Lehké keramické kamenivo s vynikajícími izolačními vlastnostmi
Klíčovým materiálem výroby je lehké keramické kamenivo Liapor. Kamenivo Liapor se vyznačuje mnoha vlastnostmi čistých keramických materiálů. Obsahuje minerály jako illit, kaolinit nebo křemík, úlomky slíd a také fosilní zbytky. Sypná hmotnost zrn je 250-900 kg/m3, specifická hmotnost materiálu 2300-2600 kg/m3. Mezerovitost volně sypaného Liaporu je 40-50 %, mezerovitost drceného pak 55-65 %.
Zrna Liaporu jsou téměř kulovitá, s pevnou slinutou skořápkou a rovnoměrně porézním jádrem. Po setřesení je vrstva Liaporu objemově stabilní. Liapor je mechanicky velmi odolný. Ve vodě je neutrální. Liapor není hygroskopický, tzn. nepřijímá vlhkost ze vzduchu (přirozená ustálená vlhkost je 0,2 %). Jednotlivá zrna Liaporu mají porézní nekapilární strukturu, zmrzlá voda se v nich proto může rozpínat.
Liapor v žáru vzniká, a proto je vysoce žáruvzdorný. Liapor je čistý přírodní jíl. Neuvolňuje žádné plynné emise ani škodlivé výluhy. Z hlediska obsahu přírodních radionuklidů je systematicky testován. Liapor má až 5× nižší objemovou hmotnost, než běžné kamenivo. Chemicky je Liapor ideální pro použití do vyztužených a předpjatých betonů.
Mineralogické složení Liaporu
Mineralogické složení Liaporu představuje tabulka níže:
| Minerál | Zastoupení |
|---|---|
| Illit | dominantní |
| Kaolinit | významné |
| Křemík | významné |
| Úlomky slíd | přítomné |
| Fosilní zbytky | přítomné |
Liapor a nízkoenergetické stavby
Energetická náročnost je u dnešních novostaveb rodinných domů velmi diskutovaným tématem. Řeší se zateplení střechy, fasády a také moderní technologie jako rekuperace, tepelná čerpadla, využití solární energie. Začne-li se s tepelnou izolací už u základové desky, přinese to finanční úspory při provozu domu. Založení stavby na tepelně izolačním zásypu nepředstavuje žádnou extrémní finanční investici. S inovativním zakládáním přichází do ČR společnost LIAS Vintířov, která zakládá rodinné domy na tepelně izolačním zásypu z lehkého mrazuvzdorného keramického kameniva Liapor. Na drenážní vrstvu se položí geotextilie z kontiunálního vlákna a provede potřebná vrstva tepelně izolačního zásypu kamenivem Liapor. Zakládání domu pomocí Liaporu může realizovat každý, kdo má se zakládáním domů zkušenosti.
Čtěte také: Hodnoty součinitele prostupu tepla u cihel
V oblasti stavebnictví je součinitel tepelné vodivosti zásadním faktorem při výběru izolačních materiálů pro nové konstrukce i při modernizaci stávajících budov. Pórobeton dosahuje jedinečných tepelně izolačních parametrů, díky kterým mají pórobetonové stavby výbornou energetickou bilanci. Dosažení požadovaných hodnot pro nízkoenergetické či pasivní domy je velmi jednoduché. Stavba z pórobetonu je nejen snadná a rychlá, ale také umožňuje stavbu nízkoenergetických staveb.
Ekologické a přírodní materiály jako konopná, lněná, jutová nebo dřevovláknitá izolace má velmi podobný součinitel tepelné vodivosti jako např. minerální izolace.
Čtěte také: Vlastnosti betonu: Tepelná vodivost
tags: #soucinitel #tepelne #vodivosti #kamenivo