Минавайки през малките градчета, често можете да видите все още запазените паметници от епохата на социализма: сгради на селски клубове, дворци, стари магазини. Порутените сгради се характеризират с огромни прозоречни отвори с максимум двоен стъклопакет, стени от стоманобетонни продукти с относително малка дебелина. Експандираната глина е била използвана като нагревател в стените и то в малки количества. Таваните с тънка оребрена плоча също не помогнаха за поддържането на топлината на сградата.
При избора на материали за конструкции, дизайнерите от епохата на СССР не се интересуваха малко от топлопроводимостта. Промишлеността произвежда достатъчно тухли и плочи, консумацията на мазут за отопление практически не е ограничена. Всичко се промени за няколко години. "Умни" комбинирани котелни с многотарифни измервателни уреди, термообшивки, рекуперативни вентилационни системи в модернистроителството вече е норма, а не любопитство. Въпреки това тухлата, въпреки че е погълнала много съвременни научни постижения, тъй като е била строителен материал номер 1, тя е останала такава.
Феноменът на топлопроводимост
За да разберете как материалите се различават един от друг по отношение на топлопроводимостта, в студен ден навън е достатъчно да поставите ръката си последователно върху метал, тухлена стена, дърво и накрая парче от пяна. Въпреки това, свойствата на материалите да предават топлинна енергия не са непременно лоши.
Топлопроводимостта на тухли, бетон, дърво се разглеждат в контекста на способността на материалите да задържат топлина. Но в някои случаи топлината, напротив, трябва да бъде прехвърлена. Това се отнася например за тенджери, тигани и други прибори. Добрата топлопроводимост гарантира, че енергията се използва по предназначение - за затопляне на храната, която се готви.
Какво се измерва топлопроводимостта на неговата физическа същност
Какво е топлина? Това е движението на молекулите на вещество, хаотично в газ или течност и вибриращо в кристалните решетки на твърдите тела. Ако метален прът, поставен във вакуум, се нагрее от едната страна, металните атоми, след като са получили част от енергията, ще започнат да вибрират в гнездата на решетката. Тази вибрация ще се предава от атом на атом, поради което енергията постепенно ще се разпредели равномерно върху цялата маса. За някои материали, като мед, този процес отнема секунди, докато за други ще са необходими часове, за да се „разпространи“равномерно топлината в обема. Колкото по-висока е температурната разлика междустудени и горещи зони, толкова по-бърз е топлопреминаването. Между другото, процесът ще се ускори с увеличаване на контактната площ.
Топлопроводимостта (x) се измерва в W/(m∙K). Показва колко топлинна енергия във ватове ще бъде пренесена през един квадратен метър с температурна разлика от един градус.
Пълна керамична тухла
Каменните сгради са здрави и издръжливи. В каменните замъци гарнизоните издържали на обсади, които понякога продължавали с години. Сградите, изработени от камък, не се страхуват от огън, камъкът не е подложен на процеси на гниене, поради което възрастта на някои структури надвишава хиляда години. Строителите обаче не искаха да зависят от произволната форма на калдъръма. И тогава на сцената на историята се появяват керамични тухли, изработени от глина - най-старият строителен материал, създаден от човешка ръка.
Топлопроводимостта на керамичните тухли не е постоянна стойност; в лабораторни условия абсолютно сухият материал дава стойност от 0,56 W / (m∙K). Реалните условия на работа обаче са далеч от лабораторните, има много фактори, които влияят на топлопроводимостта на строителния материал:
- влажност: колкото по-сух е материалът, толкова по-добре задържа топлината;
- дебелина и състав на циментовите фуги: циментът провежда топлина по-добре, твърде дебели фуги ще служат като допълнителни мостове за замръзване;
- структурата на самата тухла: съдържание на пясък, качество на изпичане, наличие на пори.
В реални условия на работа, топлопроводимостта на тухла се приема в рамките на 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Въпреки това, всяка година пазарът расте с непознати досега материали с подобрена производителност.
Пореста керамика
Сравнително нов строителен материал. Кухата тухла се различава от плътния аналог с по-ниската консумация на материал при производството, по-ниското специфично тегло (в резултат на това по-ниски разходи за операции по товарене и разтоварване и лекота на полагане) и по-ниска топлопроводимост.
Най-лошата топлопроводимост на куха тухла е следствие от наличието на въздушни джобове (топлопроводимостта на въздуха е незначителна и е средно 0,024 W/(m∙K)). В зависимост от марката тухла и качеството на изработка, индикаторът варира от 0,42 до 0,468 W / (m∙K). Трябва да кажа, че поради наличието на въздушни кухини, тухлата губи силата си, но много в частното строителство, когато силата е по-важна от топлината, просто запълват всички пори с течен бетон.
Силикатна тухла
Строителният материал от печена глина не е толкова лесен за производство, колкото може да изглежда на пръв поглед. Масовото производство произвежда продукт с много съмнителни якостни характеристики и ограничен брой цикли на замразяване-размразяване. Правенето на тухли, които могат да издържат на времето в продължение на стотици години, не е евтино.
Едно от решенията на проблема беше нов материал, направен от смес от пясък и вар в парна "баня" с влажност около 100% и температура около +200°C Топлопроводимостта на силикатната тухла е много зависима от марката. Той, също като керамиката, е порест. Когато стената не е носител и нейната задача е само да задържи топлината колкото е възможно повече, се използва прорезна тухла с коефициент 0,4 W / (m∙K). Топлопроводимостта на твърдата тухла, разбира се, е по-висока до 1,3 W / (m∙K), но нейната здравина е с порядък по-добра.
Газосиликат и пенобетон
С развитието на технологиите стана възможно производството на материали от пяна. По отношение на тухлите, това са газосиликат и пенобетон. Силикатната смес или бетонът се разпенва, в тази форма материалът се втвърдява, образувайки фино пореста структура от тънки прегради.
Поради наличието на голям брой кухини, топлопроводимостта на газовата силикатна тухла е само 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Пенобетонът задържа топлината малко по-зле: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), но сградите, направени от него, са по-издръжливи, той е в състояние да носи товар 1,5 пъти повече от това, на което може да се "доверява" газов силикат.
Топлопроводимост на различни видове тухли
Както вече споменахме, топлопроводимостта на тухла в реални условия е много различна от табличните стойности. Таблицата по-долу показва не само стойностите на топлопроводимостта за различните видове този строителен материал, но и конструкциите, изработени от тях.
Намаляване на топлопроводимостта
В момента в строителството запазването на топлината в сграда рядко се доверява на един вид материал. намаляваттоплопроводимостта на тухла, насищайки я с въздушни джобове, правейки я пореста, може да бъде до определена граница. Въздушният, прекалено лек порест строителен материал не може дори да издържи собственото си тегло, камо ли да го използва за създаване на многоетажни структури.
Най-често за изолация на сгради се използва комбинация от строителни материали. Задачата на някои е да осигурят здравината на конструкциите, нейната издръжливост, докато други гарантират запазването на топлината. Такова решение е по-рационално както от гледна точка на строителната технология, така и от икономическа гледна точка. Пример: използването само на 5 см пяна или пяна пластмаса в стената дава същия ефект за пестене на топлинна енергия като "допълнителните" 60 см пенобетон или газов силикат.
