Als je door kleine steden rijdt, kan dat vaakbekijk de overgebleven monumenten van het socialistische tijdperk: gebouwen van landelijke clubs, paleizen, oude winkels. De vervallen gebouwen worden gekenmerkt door enorme raamopeningen met maximale dubbele beglazing, wanden van gewapend betonproducten van relatief geringe dikte. Geëxpandeerde klei werd gebruikt als isolatie in de muren, en in kleine hoeveelheden. Dunne geribbelde plafonds hielpen ook niet om het gebouw warm te houden.
Bij het kiezen van materialen voor constructiesde ontwerpers van het Sovjettijdperk hadden weinig interesse in thermische geleidbaarheid. De industrie produceerde voldoende stenen en platen, het verbruik van stookolie voor verwarming was praktisch niet beperkt. Alles veranderde in een paar jaar tijd. "Slimme" gecombineerde ketelruimen met multi-tariefmeetapparatuur, thermische bontjassen en recuperatieve ventilatiesystemen in een moderne constructie zijn al de norm, geen curiositeit. Echter, baksteen, hoewel het veel moderne wetenschappelijke prestaties heeft geabsorbeerd, omdat het bouwmateriaal nr. 1 was, bleef het zo.
Het fenomeen van thermische geleidbaarheid
Om te begrijpen hoe verschillend elkvan andere materialen voor thermische geleidbaarheid, is het voldoende om op een koude dag op straat je hand afwisselend op metaal, bakstenen muur, hout en ten slotte op een stuk schuim te leggen. De eigenschappen van materialen om thermische energie over te dragen, zijn echter niet per se slecht.
Warmtegeleidingsvermogen van baksteen, beton, houtworden beschouwd in de context van het vermogen van materialen om warmte vast te houden. Maar in sommige gevallen moet warmte worden overgedragen. Dit geldt bijvoorbeeld voor potten, pannen en ander keukengerei. Een goede thermische geleiding zorgt ervoor dat de energie wordt gebruikt voor het beoogde doel: het verwarmen van het voedsel dat wordt gekookt.
Wat is de meting van thermische geleidbaarheid, de fysieke essentie ervan
Wat is warmte?Dit is de beweging van moleculen van een stof, chaotisch in een gas of vloeistof, en vibrerend in de kristalroosters van vaste stoffen. Als een metalen staaf, die in vacuüm is geplaatst, aan één kant wordt verwarmd, zullen de metaalatomen, nadat ze een deel van de energie hebben ontvangen, gaan trillen in de sleuven van het rooster. Deze trilling wordt van atoom op atoom overgedragen, waardoor de energie geleidelijk gelijkmatig over de gehele massa wordt verdeeld. Voor sommige materialen, bijvoorbeeld voor koper, duurt dit proces seconden, terwijl het voor andere uren duurt voordat de warmte zich gelijkmatig over het hele volume heeft "verspreid". Hoe groter het temperatuurverschil tussen de koude en warme ruimtes, hoe sneller de warmteoverdracht plaatsvindt. Overigens zal het proces versnellen wanneer het contactoppervlak groter wordt.
De warmtegeleidingscoëfficiënt (x) wordt gemeten in W / (m ∙ K). Het laat zien hoeveel warmte-energie in watt over één vierkante meter wordt overgedragen met een temperatuurverschil van één graad.
Massieve keramische steen
Stenen constructies zijn duurzaam enduurzaamheid. In stenen kastelen weerstonden garnizoenen belegeringen die soms jarenlang duurden. Structuren gemaakt van steen zijn niet bang voor vuur, de steen is niet onderhevig aan vervalprocessen, waardoor de ouderdom van sommige structuren meer dan duizend jaar bedraagt. De bouwers wilden echter niet afhankelijk zijn van de willekeurige vorm van de kasseien. En toen verschenen op het toneel van de geschiedenis keramische kleibakstenen - het oudste bouwmateriaal gemaakt door mensenhanden.
Thermische geleidbaarheid van keramische stenen - waardeniet constant, in laboratoriumomstandigheden geeft absoluut droog materiaal een waarde van 0,56 W / (m ∙ K). De werkelijke bedrijfsomstandigheden zijn echter verre van laboratoriumomstandigheden; er zijn veel factoren die de thermische geleidbaarheid van een bouwmateriaal beïnvloeden:
- vocht: hoe droger het materiaal, hoe beter het warm blijft;
- dikte en samenstelling van cementvoegen: cement geleidt warmte beter, te dikke voegen dienen als extra vriesbruggen;
- de structuur van de steen zelf: zandgehalte, bakkwaliteit, de aanwezigheid van poriën.
In reële bedrijfsomstandigheden is de coëfficiëntthermische geleidbaarheid van stenen wordt genomen in het bereik van 0,65 - 0,69 W / (m ∙ K). Elk jaar groeit de markt echter met voorheen onbekende materialen met verbeterde prestaties.
Poreuze keramiek
Een relatief nieuw bouwmateriaal.Holle baksteen verschilt van zijn solide tegenhanger in minder materiaalverbruik bij de productie, lager soortelijk gewicht (als resultaat, verlaging van de kosten van hantering en metselwerkgemak) en lagere thermische geleidbaarheid.
Slechtste thermische geleidbaarheid van holle stenenis een gevolg van de aanwezigheid van luchtzakken (de thermische geleidbaarheid van lucht is verwaarloosbaar en gemiddeld 0,024 W / (m ∙ K)). Afhankelijk van de steensoort en het vakmanschap varieert de indicator van 0,42 tot 0,468 W / (m ∙ K). Ik moet zeggen dat door de aanwezigheid van luchtholtes de steen aan kracht verliest, maar veel in de privéconstructie, wanneer sterkte belangrijker is dan warmte, vult eenvoudig alle poriën met vloeibaar beton.
Silicaatsteen
Bouwmateriaal van gebakken klei is verkeerdeenvoudig te vervaardigen, zoals het op het eerste gezicht lijkt. Massaproductie levert een product op met zeer twijfelachtige sterkte-eigenschappen en een beperkt aantal cycli van invriezen en ontdooien. Het maken van stenen die honderden jaren het weer kunnen weerstaan, is duur.
Een van de oplossingen voor het probleem was nieuw materiaal,gemaakt van een mengsel van zand en kalk in een stoom "bad" bij een luchtvochtigheid van ongeveer 100% en een temperatuur van ongeveer +200 ° C. De thermische geleidbaarheid van silicaatstenen is sterk merkafhankelijk. Het is, net als keramiek, poreus. Wanneer de muur niet draagkrachtig is en het alleen de taak heeft om zoveel mogelijk warmte vast te houden, wordt een sleufsteen met een coëfficiënt van 0,4 W / (m ∙ K) gebruikt. De thermische geleidbaarheid van massieve stenen is natuurlijk hoger tot 1,3 W / (m ∙ K), maar de sterkte is een orde van grootte beter.
Gassilicaat en geschuimd beton
Met de ontwikkeling van technologie is het mogelijk gewordenmaak schuimmaterialen. Met betrekking tot bakstenen zijn dit gassilicaat en schuimbeton. Het silicaatmengsel of beton wordt geschuimd, in deze vorm hardt het materiaal uit en vormt het een fijnporige structuur van dunne scheidingswanden.
Door de aanwezigheid van een groot aantal holtes is de thermische geleidbaarheid van een gassilicaatsteen slechts 0,08 - 0,12 W / (m ∙ K).
Schuimbeton houdt de warmte iets slechter vast: 0,15 - 0,21 W / (m ∙ K), maar gebouwen die ervan zijn gemaakt, zijn duurzamer, het is in staat om 1,5 keer meer belasting te dragen dan aan gassilicaat kan worden "toevertrouwd".
Thermische geleidbaarheid van verschillende soorten stenen
Zoals reeds vermeld, de thermische geleidbaarheid van een steen inde werkelijke omstandigheden verschillen sterk van de tabelwaarden. De onderstaande tabel toont niet alleen de waarden van thermische geleidbaarheid voor verschillende soorten van dit bouwmateriaal, maar ook de structuren die ervan zijn gemaakt.
Verminderde thermische geleidbaarheid
Momenteel in aanbouw, conservering inbouwwarmte wordt zelden vertrouwd met één soort materiaal. Het is mogelijk om de thermische geleidbaarheid van een steen te verminderen door deze tot een bepaalde limiet te verzadigen met luchtzakken, waardoor deze poreus wordt. Een luchtig, overdreven lichtgewicht poreus bouwmateriaal zal niet eens zijn eigen gewicht kunnen dragen, laat staan gebruiken bij het creëren van structuren met meerdere verdiepingen.
Meestal wordt het gebruikt om gebouwen te isolerencombinatie van bouwmaterialen. De taak van sommigen is om de sterkte van constructies, de duurzaamheid ervan te waarborgen, terwijl anderen het vasthouden van warmte garanderen. Deze oplossing is rationeler vanuit het oogpunt van zowel bouwtechnologie als economie. Voorbeeld: het gebruik van slechts 5 cm schuim of schuim in de muur geeft hetzelfde effect voor het behoud van thermische energie als "extra" 60 cm schuimbeton of gassilicaat.
