Ko se sprehajate skozi majhna mesta, lahko pogosto vidite še ohranjene spomenike socialističnega obdobja: zgradbe podeželskih klubov, palače, stare trgovine. Za dotrajane stavbe so značilne ogromne okenske odprtine z največ dvojno zasteklitvijo, stene iz armiranobetonskih izdelkov sorazmerno majhne debeline. Ekspandirana glina je bila uporabljena kot grelec v stenah in v majhnih količinah. Tudi stropi s tanko rebrasto ploščo niso pripomogli, da je stavba topla.
Pri izbiri materialov za konstrukcije so se oblikovalci iz obdobja ZSSR malo zanimali za toplotno prevodnost. Industrija je proizvedla dovolj opeke in plošč, poraba kurilnega olja za ogrevanje praktično ni bila omejena. Vse se je spremenilo v nekaj letih. "Pametne" kombinirane kotlovnice z večtarifnimi merilnimi napravami, termo plašči, rekuperacijskimi prezračevalnimi sistemi v sodobnihgradnja je že norma, ne radovednost. Vendar pa je opeka, čeprav je vsrkala številne sodobne znanstvene dosežke, saj je bila gradbeni material številka 1, taka ostala.
Fenomen toplotne prevodnosti
Da bi razumeli, kako se materiali med seboj razlikujejo po toplotni prevodnosti, je v hladnem dnevu zunaj dovolj, da roko izmenično položite na kovino, opečno steno, les in na koncu kos iz pene. Vendar lastnosti materialov za prenos toplotne energije niso nujno slabe.
Toplotna prevodnost opeke, betona, lesa se obravnava v kontekstu sposobnosti materialov, da zadržujejo toploto. Toda v nekaterih primerih je treba toploto, nasprotno, prenesti. To velja na primer za lonce, ponve in druge pripomočke. Dobra toplotna prevodnost zagotavlja, da je energija porabljena za predvideni namen - za ogrevanje hrane, ki se kuha.
Kaj se meri toplotna prevodnost njegove fizične esence
Kaj je toplota? To je gibanje molekul snovi, kaotično v plinu ali tekočini in vibrirajoče v kristalnih mrežah trdnih snovi. Če se kovinska palica, postavljena v vakuum, segreje na eni strani, bodo kovinski atomi, ki so prejeli del energije, začeli vibrirati v gnezdih rešetke. Ta vibracija se bo prenašala od atoma do atoma, zaradi česar se bo energija postopoma enakomerno porazdelila po celotni masi. Za nekatere materiale, kot je baker, ta postopek traja nekaj sekund, medtem ko bodo za druge potrebne ure, da se toplota enakomerno "razporedi" po prostornini. Večja kot je temperaturna razlika medhladna in vroča območja, hitrejši je prenos toplote. Mimogrede, proces se bo pospešil s povečanjem kontaktne površine.
Toplotna prevodnost (x) se meri v W/(m∙K). Prikazuje, koliko toplotne energije v vatih se bo preneslo skozi en kvadratni meter s temperaturno razliko eno stopinjo.
polna keramična opeka
Kamnite zgradbe so močne in vzdržljive. V kamnitih gradovih so garnizone vzdržale obleganja, ki so včasih trajala več let. Stavbe iz kamna se ne bojijo ognja, kamen ni podvržen procesom razpadanja, zaradi česar starost nekaterih struktur presega tisoč let. Gradbinci pa niso želeli biti odvisni od naključne oblike tlakovca. In potem so se na odru zgodovine pojavile keramične opeke iz gline - najstarejši gradbeni material, ki so ga ustvarile človeške roke.
Toplotna prevodnost keramičnih opek ni konstantna vrednost, v laboratorijskih pogojih daje popolnoma suh material vrednost 0,56 W / (m∙K). Vendar pa so dejanski pogoji delovanja daleč od laboratorijskih, obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na toplotno prevodnost gradbenega materiala:
- vlažnost: bolj kot je material suh, bolje zadržuje toploto;
- debelina in sestava cementnih fug: cement bolje prevaja toploto, predebele fuge bodo služile kot dodatni zmrzovalni mostovi;
- struktura same opeke: vsebnost peska, kakovost žganja, prisotnost por.
V realnih pogojih delovanja se toplotna prevodnost opeke vzame znotraj 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Vendar pa vsako leto raste trg s prej neznanimi materiali z izboljšano zmogljivostjo.
porozna keramika
Relativno nov gradbeni material. Votla opeka se od polne opeke razlikuje po manjši porabi materiala v proizvodnji, nižji specifični teži (posledično nižji stroški nakladanja in razkladanja ter enostavnosti polaganja) in nižji toplotni prevodnosti.
Najslabša toplotna prevodnost votle opeke je posledica prisotnosti zračnih žepov (toplotna prevodnost zraka je zanemarljiva in v povprečju znaša 0,024 W/(m∙K)). Odvisno od znamke opeke in kakovosti izdelave se indikator giblje od 0,42 do 0,468 W / (m∙K). Moram reči, da zaradi prisotnosti zračnih votlin opeka izgubi svojo trdnost, vendar mnogi v zasebni gradnji, ko je moč pomembnejša od toplote, preprosto zapolnijo vse pore s tekočim betonom.
silikatna opeka
Gradbeni material iz pečene gline ni tako enostaven za izdelavo, kot se morda zdi na prvi pogled. Masovna proizvodnja proizvaja izdelek z zelo dvomljivimi trdnostnimi lastnostmi in omejenim številom ciklov zamrzovanja in odmrzovanja. Izdelava opeke, ki lahko prenese vremenske razmere več sto let, ni poceni.
Ena od rešitev problema je bil nov material iz mešanice peska in apna v parni "kopeli" z vlažnostjo okoli 100% in temperaturo okoli +200°C Toplotna prevodnost silikatne opeke je zelo odvisna od blagovne znamke. Tako kot keramika je porozna. Kadar stena ni nosilec in je njena naloga le čim bolj zadrževati toploto, se uporablja opečna opeka s koeficientom 0,4 W / (m∙K). Toplotna prevodnost polne opeke je seveda višja do 1,3 W / (m∙K), vendar je njena trdnost za red večja.
Gazirani silikat in penasti beton
Z razvojem tehnologije je postala možna proizvodnja penastih materialov. V zvezi z opeko sta to plinski silikat in penasti beton. Silikatna zmes ali beton se peni, v tej obliki se material strdi in tvori fino porozno strukturo tankih predelnih sten.
Zaradi prisotnosti velikega števila praznin je toplotna prevodnost plinosilikatne opeke le 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Penasti beton zadržuje toploto nekoliko slabše: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), vendar so zgradbe, izdelane iz njega, bolj trpežne, lahko prenese 1,5-krat večjo obremenitev, kot je mogoče "zaupati" plinski silikat.
Toplotna prevodnost različnih vrst opek
Kot smo že omenili, se toplotna prevodnost opeke v realnih pogojih zelo razlikuje od vrednosti v tabeli. Spodnja tabela ne prikazuje le vrednosti toplotne prevodnosti za različne vrste tega gradbenega materiala, temveč tudi konstrukcije, izdelane iz njih.
Zmanjšanje toplotne prevodnosti
Trenutno se v gradbeništvu ohranjanje toplote v stavbi le redko zaupa eni vrsti materiala. zmanjšatitoplotna prevodnost opeke, ki jo nasiči z zračnimi žepi, zaradi česar je porozna, je lahko do določene meje. Zračen, preveč lahek porozen gradbeni material ne more vzdržati niti lastne teže, kaj šele, da bi ga uporabil za ustvarjanje večnadstropnih struktur.
Najpogosteje se za izolacijo stavb uporablja kombinacija gradbenih materialov. Naloga nekaterih je zagotoviti trdnost konstrukcij, njihovo vzdržljivost, drugi pa zagotavljajo ohranjanje toplote. Takšna odločitev je bolj racionalna, tako z vidika gradbene tehnologije kot z ekonomskega vidika. Primer: uporaba samo 5 cm pene ali penaste plastike v steni daje enak učinek pri varčevanju s toplotno energijo kot "dodatnih" 60 cm pene betona ali plinskega silikata.
