Теплопровідність цегли: коефіцієнти для різних видів матеріалу

Теплопровідність цегли: коефіцієнти для різних видів матеріалу

Проїжджаючи невеликими містечками, часто можна бачити ще збережені пам 'ятники соціалістичної епохи: будівлі сільських клубів, палаців, старих магазинів. Для застарілих будівель характерні величезні віконні прорізи з максимум подвійним склінням, стіни, виготовлені із залізобетонних виробів відносно невеликої товщини. В якості утеплювача в стінах використовувався керамзит, причому в невеликих кількостях. Стелі з тонких ребристих плит також не сприяли збереженню тепла в будівлі.

При виборі матеріалів для конструкцій проектувальників епохи СРСР мало цікавила теплопровідність. Цегли і плит промисловість випускала достатньо, витрата мазуту на опалення практично не лімітувалася. Все змінилося в лічені роки. "Розумні" комбіновані котельні з багатотарифними засобами обліку, термошуби, рекупераційні системи вентиляції в сучасному будівництві - вже норма, а не дивина. Однак цегла, хоч і ввібрала безліч сучасних наукових досягнень, як була будівельним матеріалом № 1, так їм і залишився.

Явище теплопровідності

Для того щоб зрозуміти, наскільки відрізняються один від одного матеріали по теплопровідності, достатньо в холодний день на вулиці прикласти руку по черзі до металу, цегляної стіни, дерева і, нарешті, до шматка пінопласту. Однак властивості матеріалів передавати теплову енергію - не обов 'язково погано.

Теплопровідність цегли, бетону, дерева розглядаються в контексті здатності матеріалів зберігати теплоту. Але в деяких випадках теплоту, навпаки, необхідно передати. Це стосується, наприклад, каструль, сковорідок та іншого посуду. Хороша теплопровідність гарантує, що енергія буде витрачається за призначенням - на нагрів підготовлюваної їжі.

У чому вимірюється теплопровідність її фізична сутність

Що таке теплота? Це рух молекул речовини, хаотичний в газі або рідині, і вібрований в кристалічних решітках твердих тіл. Якщо металевий прут, поміщений у вакуум, підігріти з одного боку, атоми металу, отримавши частину енергії, почнуть вібрувати в гніздах решітки. Ця вібрація стане передаватися від атома до атома, завдяки чому енергія поступово розподілиться рівномірно на всю масу. У одних матеріалів, наприклад, у міді, цей процес займає секунди, в інших же на те, щоб тепло рівномірно "розтеклося" по всьому обсягу, будуть потрібні години. Чим вища різність температур між холодною і гарячою ділянками, тим швидше йде передача тепла. До речі, процес прискориться при збільшенні площі контакту.

Коефіцієнт теплопровідності (х) вимірюється в Вт/( м К). Він показує скільки теплової енергії у Ваттах буде передаватися через один квадратний метр при різності температур в один градус.

Повнотіла керамічна цегла

Кам 'яні будови відрізняються міцністю і довговічністю. У кам 'яних замках гарнізони витримували іноді тривалі роками облоги. Будови з каменю не бояться вогню, камінь не схильний до процесів гниття, завдяки чому вік деяких споруд перевищує тисячу років. Однак залежати від випадкової форми булижника будівельники не хотіли. І тоді на сцені історії з 'явилася керамічна цегла з глини - найдавніший будівельний матеріал, створений руками людини.

Теплопровідність керамічної цегли - величина не постійна, в лабораторних умовах абсолютно сухий матеріал дає значення 0,56 Вт/( м К). Однак реальні умови експлуатації далекі від лабораторних, є безліч факторів, що впливають на теплопровідність будівельного матеріалу:

  • вологість: чим суші матеріал, тим краще він тримає тепло;
  • товщина і склад цементних швів: цемент краще проводить тепло, занадто товсті шви будуть служити додатковими містками промерзання;
  • структура самої цегли: вміст піску, якість випалу, наявність пір.

В реальних умовах експлуатації коефіцієнт теплопровідності цегли приймають в межах 0,65 - 0,69 Вт/( м. Однак щороку ринок приростає не відомими раніше матеріалами з поліпшеними експлуатаційними якостями.

Пориста кераміка

Порівняно новий будівельний матеріал. Пустотіла цегла відрізняється від повнотілого побратима меншою матеріаломісткістю у виробництві, меншою питомою вагою (як наслідок - зменшення витрат на вантажно-розвантажувальні роботи та зручність кладки) і меншою теплопровідністю.

Найгірша теплопровідність пустотілої цегли є наслідком наявності повітряних кишень (теплопровідність повітря нікчемна і становить в середньому 0,024 Вт/( м. Залежно від марки цегли та якості виготовлення показник варіюється в межах від 0,42 до 0,468 Вт/( м. Треба сказати, що через наявність повітряних порожнин цегла втрачає в міцності, проте багато хто в приватному будівництві, коли міцність важливіша за тепло, просто заливають всі пори рідким бетоном.

Силікатна цегла

Будівельний матеріал з обпаленої глини не такий простий у виробництві, як може здатися на перший погляд. Масове виробництво видає продукт з досить сумнівними міцнісними характеристиками і обмеженим числом циклів заморожування-розморожування. Виготовлення цегли, здатної протистояти атмосферному впливу сотні років, обходиться недешево.

Одним з рішень проблеми став новий матеріал, виготовлений з суміші піску і вапна в паровій "бані" при вологості близько 100%, і температурі близько + 200 ° C. Теплопровідність силікатної цегли дуже сильно залежить від марки. Він, точно так само як і керамічний, буває пористим. Коли стіна не є несучою, а завдання її полягає лише в тому, щоб максимально утримати тепло, застосовується щілинна цегла з коефіцієнтом 0,4 Вт/( м К). Теплопровідність повнотілої цегли, природно, вище до 1,3 Вт/( м. К), зате на порядок краще його міцність.

Газосилікат і спінений бетон

З розвитком технологій стало можливим виготовляти вспененные матеріали. Стосовно цегли це газосилікат і вспінений бетон. Силікатну суміш або бетон спінюють, в такому вигляді матеріал затвердіває, утворюючи мелкопористу структуру з тонких перегородок.

Завдяки наявності великої кількості пустот теплопровідність цегли з газосилікату всього 0,08 - 0,12 Вт/( м.

Вспінений бетон тримає тепло трохи гірше: 0,15 - 0,21 Вт/( м. К), зате будови з нього довговічні, він здатний нести навантаження в 1,5 рази більше тієї, що можна "довірити" газосилікату.

Теплопровідність різних видів цегли

Як вже говорилося, теплопровідність цегли в реальних умовах сильно відрізняється від табличних значень. У наведеній нижче таблиці вказані не тільки значення теплопровідності для різних видів цього будівельного матеріалу, а й конструкцій з них.

Зниження теплопровідності

В даний час в будівництві збереження в будівлі тепла рідко довіряється одному виду матеріалу. Знижувати теплопровідність цегли, насичуючи її повітряними кишенями, роблячи пористим, можна до певної межі. Повітряний, надмірно легкий пористий будівельний матеріал не зможе тримати навіть свою власну вагу, не кажучи вже про використання його в створенні багатоповерхових конструкцій.

Найчастіше для утеплення будівель застосовується комбінація будівельних матеріалів. Завдання одних - забезпечувати міцність конструкцій, її довговічність, в той час як інші гарантують збереження тепла. Таке рішення більш раціональне, з точки зору як технології будівництва, так і економіки. Приклад: використання в стіні всього лише 5 см пінопласту або піноплексу дає такий же ефект для збереження теплової енергії як "зайвих" 60 см пінобетону або газосилікату.