Tepelná vodivost betonu: součinitel prostupu tepla lehkého a těžkého betonu

Součinitel tepelné vodivosti betonu je jednou z důležitých charakteristik, které se berou v úvahu při projektování budovy. Tato hodnota se používá v tepelně technických výpočtech, které umožňují přesně určit minimální přípustnou tloušťku stěny.

Pojem součinitel tepelné vodivosti

Tato hodnota určuje množství tepla prošlého jednotkovým objemem vzorku při rozdílu teplot 1 stupeň Celsia. Jednotka měření – W/(m*C). Čím větší je tato charakteristika, tím vyšší je schopnost materiálu přenášet teplo a tím hůře funguje jako tepelný izolant.

Beton má heterogenní strukturu. Prostup tepla je určen složkami, které tvoří stavební materiál. Nejnižší tepelnou vodivost má vzduch, který se nachází v mikropórech kameniva a kapilárách cementového kamene. Čím je tedy jeho obsah vyšší, tím má betonový prvek lepší tepelně izolační vlastnosti.

Faktory ovlivňující prostup tepla betonem

Vzhledem k heterogenitě struktury betonových konstrukcí a různým provozním podmínkám je součinitel tepelné vodivosti v tomto případě podmíněnou hodnotou. Tento parametr je ovlivněn:

• Hustota. Čím je materiál hustší, čím blíže jsou jeho částice k sobě, tím rychleji se přenáší teplo. To znamená, že těžký beton má vyšší součinitel tepelné vodivosti ve srovnání s lehkým betonem (keramzit, vermikulit, perlit).
• Pórovitost a struktura pórů. Čím větší objem zabírá vzduch, tím lépe materiál udržuje teplo. Ale tepelně izolační vlastnosti jsou ovlivněny nejen procentem vzduchu, ale také velikostí a uzavřením pórů. Malé, uzavřené póry nejlépe zabraňují prostupu tepla. Velké póry, které spolu komunikují, zvyšují přenos tepla.
• Vlhkost. To je další faktor ovlivňující součinitel prostupu tepla betonu. Voda může vést teplo 20krát lépe než vzduch. Navlhčený materiál proto prudce ztrácí své tepelně izolační vlastnosti. Při teplotách pod nulou voda ve zvlhčené vrstvě zamrzá a způsobuje nejen zvýšené tepelné ztráty z objektu, ale také rychlou destrukci stavebního materiálu. V tabulkách používaných pro přesné tepelné výpočty jsou často uvedeny tři hodnoty součinitele tepelné vodivosti – v suchém stavu, při normální vlhkosti a ve vlhkém stavu.
• Teplota. S rostoucí teplotou se zvyšuje součinitel tepelné vodivosti.

Porovnání součinitele tepelné vodivosti těžkého betonu, pěnového a pórobetonu, keramzitbetonu, vláknobetonu.

Těžký beton vyztužený ocelovými pruty nebo drátem (železobeton) má nejvyšší součinitel tepelné vodivosti – až 2,04 W/(m*C). U nevyztužených betonových prvků je toto číslo o něco nižší.

Následující mají nižší koeficient tepelné vodivosti a zvýšené tepelně izolační vlastnosti: keramzitový beton vyrobený z křemenného nebo perlitového písku, suchá pěna a pórobeton. Úroveň přenosu tepla vláknobetonu je srovnatelná s hutným keramzitbetonem.

Tabulka součinitelů tepelné vodivosti různých druhů betonu

Správné tepelně technické výpočty umožňují určit optimální tloušťku stěny, což zajišťuje snížení nákladů na vytápění a komfortní mikroklima uvnitř budovy.