Περνώντας μέσα από μικρές πόλεις, μπορείς συχνά να δεις τα διατηρημένα ακόμη μνημεία της σοσιαλιστικής εποχής: τα κτίρια των αγροτικών κλαμπ, τα παλάτια, τα παλιά καταστήματα. Τα ερειπωμένα κτίρια χαρακτηρίζονται από τεράστια ανοίγματα παραθύρων με μέγιστο διπλά τζάμια, τοίχους από προϊόντα οπλισμένου σκυροδέματος σχετικά μικρού πάχους. Ο διογκωμένος πηλός χρησιμοποιήθηκε ως θερμαντήρας στους τοίχους και σε μικρές ποσότητες. Οι λεπτές ραβδωτές πλάκες οροφές επίσης δεν βοήθησαν να κρατηθεί ζεστό το κτίριο.
Κατά την επιλογή υλικών για κατασκευές, οι σχεδιαστές της εποχής της ΕΣΣΔ έδειχναν ελάχιστο ενδιαφέρον για τη θερμική αγωγιμότητα. Η βιομηχανία παρήγαγε αρκετά τούβλα και πλάκες, η κατανάλωση μαζούτ για θέρμανση δεν ήταν πρακτικά περιορισμένη. Όλα άλλαξαν μέσα σε λίγα χρόνια. «Έξυπνα» συνδυασμένα λεβητοστάσια με πολυτιμομετρικές συσκευές μέτρησης, θερμικές επιστρώσεις, συστήματα εξαερισμού ανάκτησης στα σύγχροναΗ κατασκευή είναι ήδη ο κανόνας, όχι μια περιέργεια. Ωστόσο, το τούβλο, αν και έχει απορροφήσει πολλά σύγχρονα επιστημονικά επιτεύγματα, καθώς ήταν το Νο 1 οικοδομικό υλικό, παρέμεινε έτσι.
Το φαινόμενο της αγωγιμότητας της θερμότητας
Για να καταλάβετε πώς διαφέρουν τα υλικά μεταξύ τους ως προς τη θερμική αγωγιμότητα, μια κρύα μέρα έξω, αρκεί να βάλετε το χέρι σας εναλλάξ σε μέταλλο, τοίχο από τούβλα, ξύλο και, τέλος, ένα κομμάτι από αφρό. Ωστόσο, οι ιδιότητες των υλικών για τη μετάδοση της θερμικής ενέργειας δεν είναι απαραίτητα κακές.
Η θερμική αγωγιμότητα των τούβλων, του σκυροδέματος, του ξύλου εξετάζονται στο πλαίσιο της ικανότητας των υλικών να συγκρατούν τη θερμότητα. Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, η θερμότητα, αντίθετα, πρέπει να μεταφερθεί. Αυτό ισχύει, για παράδειγμα, για κατσαρόλες, τηγάνια και άλλα σκεύη. Η καλή θερμική αγωγιμότητα διασφαλίζει ότι η ενέργεια χρησιμοποιείται για τον προορισμό της - για τη θέρμανση του φαγητού που μαγειρεύεται.
Τι μετριέται η θερμική αγωγιμότητα της φυσικής του ουσίας
Τι είναι η θερμότητα; Αυτή είναι η κίνηση των μορίων μιας ουσίας, χαοτική σε ένα αέριο ή υγρό, και δονούμενη στα κρυσταλλικά πλέγματα των στερεών. Εάν μια μεταλλική ράβδος τοποθετημένη σε κενό θερμανθεί στη μία πλευρά, τα μεταλλικά άτομα, έχοντας λάβει μέρος της ενέργειας, θα αρχίσουν να δονούνται στις φωλιές του πλέγματος. Αυτή η δόνηση θα μεταδοθεί από άτομο σε άτομο, λόγω του οποίου η ενέργεια θα κατανεμηθεί σταδιακά ομοιόμορφα σε ολόκληρη τη μάζα. Για ορισμένα υλικά, όπως ο χαλκός, αυτή η διαδικασία διαρκεί δευτερόλεπτα, ενώ για άλλα, θα χρειαστούν ώρες για να «απλωθεί» ομοιόμορφα η θερμότητα σε όλο τον όγκο. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύκρύες και ζεστές περιοχές, τόσο πιο γρήγορη είναι η μεταφορά θερμότητας. Παρεμπιπτόντως, η διαδικασία θα επιταχυνθεί με αύξηση της περιοχής επαφής.
Η θερμική αγωγιμότητα (x) μετριέται σε W/(m∙K). Δείχνει πόση θερμική ενέργεια σε Watt θα μεταφερθεί μέσω ενός τετραγωνικού μέτρου με διαφορά θερμοκρασίας ενός βαθμού.
Ολόκληρο κεραμικό τούβλο
Τα πέτρινα κτίρια είναι γερά και ανθεκτικά. Στα πέτρινα κάστρα, οι φρουρές άντεξαν σε πολιορκίες που μερικές φορές κρατούσαν χρόνια. Τα κτίρια από πέτρα δεν φοβούνται τη φωτιά, η πέτρα δεν υπόκειται σε διαδικασίες αποσύνθεσης, λόγω των οποίων η ηλικία ορισμένων κατασκευών υπερβαίνει τα χίλια χρόνια. Ωστόσο, οι οικοδόμοι δεν ήθελαν να εξαρτηθούν από το τυχαίο σχήμα του λιθόστρωτου. Και τότε εμφανίστηκαν στη σκηνή της ιστορίας κεραμικά τούβλα από πηλό - το αρχαιότερο οικοδομικό υλικό που δημιουργήθηκε από ανθρώπινα χέρια.
Η θερμική αγωγιμότητα των κεραμικών τούβλων δεν είναι σταθερή τιμή· σε εργαστηριακές συνθήκες, το απολύτως ξηρό υλικό δίνει τιμή 0,56 W / (m∙K). Ωστόσο, οι πραγματικές συνθήκες λειτουργίας απέχουν πολύ από τις εργαστηριακές, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμική αγωγιμότητα ενός οικοδομικού υλικού:
- υγρασία: όσο πιο στεγνό είναι το υλικό, τόσο καλύτερα διατηρεί τη θερμότητα;
- πάχος και σύσταση αρμών τσιμέντου: το τσιμέντο μεταφέρει τη θερμότητα καλύτερα, οι πολύ χοντρές αρμοί θα χρησιμεύσουν ως πρόσθετες γέφυρες κατάψυξης.
- η δομή του ίδιου του τούβλου: περιεκτικότητα σε άμμο, ποιότητα ψησίματος, παρουσία πόρων.
Σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, η θερμική αγωγιμότητα ενός τούβλου λαμβάνεται εντός 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Ωστόσο, κάθε χρόνο η αγορά αυξάνεται με άγνωστα υλικά με βελτιωμένη απόδοση.
πορώδη κεραμικά
Σχετικά νέο οικοδομικό υλικό. Ένα κοίλο τούβλο διαφέρει από ένα συμπαγές αντίστοιχο σε χαμηλότερη κατανάλωση υλικού στην παραγωγή, χαμηλότερο ειδικό βάρος (ως αποτέλεσμα, χαμηλότερο κόστος για εργασίες φόρτωσης και εκφόρτωσης και ευκολία τοποθέτησης) και χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα.
Η χειρότερη θερμική αγωγιμότητα ενός κοίλου τούβλου είναι συνέπεια της παρουσίας θυλάκων αέρα (η θερμική αγωγιμότητα του αέρα είναι αμελητέα και είναι κατά μέσο όρο 0,024 W/(m∙K)). Ανάλογα με τη μάρκα του τούβλου και την ποιότητα κατασκευής, ο δείκτης κυμαίνεται από 0,42 έως 0,468 W / (m∙K). Πρέπει να πω ότι λόγω της παρουσίας κοιλοτήτων αέρα, το τούβλο χάνει τη δύναμή του, αλλά πολλοί στις ιδιωτικές κατασκευές, όταν η αντοχή είναι πιο σημαντική από τη θερμότητα, απλά γεμίζουν όλους τους πόρους με υγρό σκυρόδεμα.
Πυριτικό τούβλο
Το οικοδομικό υλικό από ψημένο πηλό δεν είναι τόσο εύκολο στην κατασκευή όσο μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά. Η μαζική παραγωγή παράγει ένα προϊόν με πολύ αμφίβολα χαρακτηριστικά αντοχής και περιορισμένο αριθμό κύκλων κατάψυξης-απόψυξης. Η κατασκευή τούβλων που αντέχουν τις καιρικές συνθήκες για εκατοντάδες χρόνια δεν είναι φθηνή.
Μία από τις λύσεις στο πρόβλημα ήταν ένα νέο υλικό φτιαγμένο από μείγμα άμμου και ασβέστη σε ατμόλουτρο με υγρασία περίπου 100% και θερμοκρασία περίπου +200°C Η θερμική αγωγιμότητα του πυριτικού τούβλου εξαρτάται πολύ από τη μάρκα. Όπως και το κεραμικό, είναι πορώδες. Όταν ο τοίχος δεν είναι φορέας και το καθήκον του είναι μόνο να διατηρεί τη θερμότητα όσο το δυνατόν περισσότερο, χρησιμοποιείται ένα τούβλο με σχισμή με συντελεστή 0,4 W / (m∙K). Η θερμική αγωγιμότητα ενός συμπαγούς τούβλου, φυσικά, είναι υψηλότερη έως και 1,3 W / (m∙K), αλλά η αντοχή του είναι μια τάξη μεγέθους καλύτερη.
Ποροπυριτικό και αφρώδες σκυρόδεμα
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας κατέστη δυνατή η παραγωγή αφρωδών υλικών. Σε σχέση με τα τούβλα, αυτά είναι το πυριτικό αέριο και το αφρώδες σκυρόδεμα. Το πυριτικό μείγμα ή το σκυρόδεμα αφρίζεται, με αυτή τη μορφή το υλικό σκληραίνει, σχηματίζοντας μια λεπτή πορώδη δομή από λεπτά χωρίσματα.
Λόγω της παρουσίας μεγάλου αριθμού κενών, η θερμική αγωγιμότητα ενός τούβλου πυριτικού αερίου είναι μόνο 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Το αφρώδες σκυρόδεμα συγκρατεί τη θερμότητα λίγο χειρότερα: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), αλλά τα κτίρια που κατασκευάζονται από αυτό είναι πιο ανθεκτικά, είναι σε θέση να μεταφέρει φορτίο 1,5 φορές περισσότερο από αυτό που μπορεί να "εμπιστευτεί" πυριτικό αέριο.
Θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών τύπων τούβλων
Όπως αναφέρθηκε ήδη, η θερμική αγωγιμότητα ενός τούβλου σε πραγματικές συνθήκες είναι πολύ διαφορετική από τις τιμές του πίνακα. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει όχι μόνο τις τιμές θερμικής αγωγιμότητας για διαφορετικούς τύπους αυτού του δομικού υλικού, αλλά και κατασκευές που κατασκευάζονται από αυτά.
Μείωση της θερμικής αγωγιμότητας
Επί του παρόντος, στις κατασκευές, η διατήρηση της θερμότητας σε ένα κτίριο σπάνια εμπιστεύεται έναν τύπο υλικού. περιορίζωη θερμική αγωγιμότητα ενός τούβλου, που το διαποτίζει με θύλακες αέρα, καθιστώντας το πορώδες, μπορεί να είναι μέχρι ένα ορισμένο όριο. Ένα ευάερο, υπερβολικά ελαφρύ πορώδες δομικό υλικό δεν μπορεί να υποστηρίξει ούτε το βάρος του, πόσο μάλλον να το χρησιμοποιήσει για τη δημιουργία πολυώροφων κατασκευών.
Πιο συχνά, ένας συνδυασμός οικοδομικών υλικών χρησιμοποιείται για τη μόνωση των κτιρίων. Το καθήκον ορισμένων είναι να εξασφαλίσουν την αντοχή των κατασκευών, την αντοχή τους, ενώ άλλοι εγγυώνται τη διατήρηση της θερμότητας. Μια τέτοια απόφαση είναι πιο ορθολογική, τόσο από την άποψη της κατασκευαστικής τεχνολογίας όσο και από την άποψη της οικονομίας. Παράδειγμα: η χρήση μόνο 5 cm αφρού ή αφρώδους πλαστικού στον τοίχο έχει το ίδιο αποτέλεσμα για την εξοικονόμηση θερμικής ενέργειας με τα «έξτρα» 60 cm αφρώδους σκυροδέματος ή πυριτικού αερίου.
