Przejeżdżając przez małe miasteczka, często można zobaczyć zachowane do dziś zabytki epoki socjalizmu: budynki klubów wiejskich, pałace, stare sklepy. Zniszczone budynki charakteryzują się ogromnymi otworami okiennymi z maksymalnie podwójnymi szybami, ściany wykonane z wyrobów żelbetowych o stosunkowo niewielkiej grubości. Jako grzejnik w ścianach stosowano keramzyt i to w niewielkich ilościach. Cienkie stropy z płyt żebrowych również nie pomogły w utrzymaniu ciepła w budynku.
Wybierając materiały na konstrukcje, projektanci z czasów ZSRR nie interesowali się przewodnością cieplną. Przemysł wyprodukował wystarczającą ilość cegieł i płyt, zużycie oleju opałowego do ogrzewania praktycznie nie było ograniczone. Wszystko zmieniło się w ciągu kilku lat. „Inteligentne” kotłownie kombinowane z wielotaryfowymi urządzeniami pomiarowymi, płaszczami termicznymi, rekuperacyjnymi systemami wentylacji w nowoczesnychkonstrukcja jest już normą, a nie ciekawostką. Jednak cegła, choć wchłonęła wiele współczesnych osiągnięć naukowych, jako że była materiałem budowlanym nr 1, tak pozostała.
Zjawisko przewodzenia ciepła
Aby zrozumieć, czym różnią się od siebie materiały pod względem przewodności cieplnej, w chłodny dzień na dworze wystarczy położyć rękę na przemian na metalu, ceglanej ścianie, drewnie i wreszcie na kawałku piankowy. Jednak właściwości materiałów do przesyłania energii cieplnej niekoniecznie są złe.
Przewodność cieplną cegieł, betonu, drewna rozważa się w kontekście zdolności materiałów do zatrzymywania ciepła. Ale w niektórych przypadkach ciepło musi zostać przeniesione. Dotyczy to na przykład garnków, patelni i innych przyborów. Dobra przewodność cieplna zapewnia, że energia jest wykorzystywana zgodnie z jej przeznaczeniem – do podgrzewania gotowanej żywności.
Jaka jest mierzona przewodność cieplna jego istoty fizycznej
Co to jest ciepło? Jest to ruch cząsteczek substancji, chaotyczny w gazie lub cieczy i wibrujący w sieci krystalicznej ciał stałych. Jeśli metalowy pręt umieszczony w próżni zostanie rozgrzany z jednej strony, atomy metalu, które otrzymały część energii, zaczną wibrować w gniazdach sieci. Wibracja ta będzie przenoszona z atomu na atom, dzięki czemu energia będzie stopniowo rozprowadzana równomiernie po całej masie. W przypadku niektórych materiałów, takich jak miedź, proces ten trwa kilka sekund, podczas gdy w przypadku innych potrzeba godzin, aby ciepło równomiernie „rozprzestrzeniło się” w całej objętości. Im wyższa różnica temperatur międzyzimne i gorące obszary, tym szybszy transfer ciepła. Nawiasem mówiąc, proces przyspieszy wraz ze wzrostem powierzchni kontaktu.
Przewodność cieplną (x) mierzy się w W/(m∙K). Pokazuje, ile energii cieplnej w watach zostanie przekazane przez jeden metr kwadratowy przy różnicy temperatur wynoszącej jeden stopień.
Cegła pełnoceramiczna
Budynki z kamienia są mocne i trwałe. W kamiennych zamkach garnizony wytrzymywały trwające niekiedy przez lata oblężenia. Budynki z kamienia nie boją się ognia, kamień nie podlega procesom gnicia, dzięki czemu wiek niektórych konstrukcji przekracza tysiąc lat. Budowniczowie nie chcieli jednak polegać na przypadkowym kształcie kostki brukowej. I wtedy na scenie historii pojawiły się ceramiczne cegły z gliny – najstarszy budulec stworzony ludzkimi rękami.
Przewodność cieplna cegieł ceramicznych nie jest wartością stałą, w warunkach laboratoryjnych absolutnie suchy materiał daje wartość 0,56 W/(m∙K). Jednak rzeczywiste warunki pracy są dalekie od laboratoryjnych, istnieje wiele czynników, które wpływają na przewodność cieplną materiału budowlanego:
- wilgotność: im bardziej suchy materiał, tym lepiej zatrzymuje ciepło;
- grubość i skład spoin cementowych: cement lepiej przewodzi ciepło, zbyt grube spoiny posłużą jako dodatkowe mostki przemarzania;
- struktura samej cegły: zawartość piasku, jakość wypalania, obecność porów.
W rzeczywistych warunkach eksploatacji przewodność cieplna cegły jest mierzona w granicach 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Jednak każdego roku rynek rośnie o nieznane wcześniej materiały o ulepszonej wydajności.
Ceramika porowata
Stosunkowo nowy materiał budowlany. Pustak różni się od pełnowartościowego odpowiednika niższym zużyciem materiału w produkcji, niższym ciężarem właściwym (w efekcie niższymi kosztami załadunku i rozładunku oraz łatwością układania) oraz niższą przewodnością cieplną.
Najgorsze przewodnictwo cieplne pustaka jest konsekwencją obecności kieszeni powietrznych (przewodność cieplna powietrza jest pomijalna i wynosi średnio 0,024 W/(m∙K)). W zależności od marki cegły i jakości wykonania wskaźnik waha się od 0,42 do 0,468 W/(m∙K). Muszę powiedzieć, że ze względu na obecność pustek powietrznych cegła traci swoją wytrzymałość, ale wiele w budownictwie prywatnym, gdzie siła jest ważniejsza niż ciepło, po prostu wypełnia wszystkie pory płynnym betonem.
Cegła silikatowa
Pieczony materiał budowlany z gliny nie jest tak łatwy w produkcji, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Produkcja masowa daje produkt o bardzo wątpliwych właściwościach wytrzymałościowych i ograniczonej liczbie cykli zamrażania-rozmrażania. Wytwarzanie cegieł, które wytrzymają pogodę przez setki lat, nie jest tanie.
Jednym z rozwiązań problemu był nowy materiał wykonany z mieszanki piasku i wapna w „łaźni parowej” o wilgotności około 100% i temperaturze około +200°C Przewodność cieplna cegły silikatowej jest bardzo zależna od marki. Podobnie jak ceramika jest porowata. Gdy ściana nie jest nośnikiem, a jej zadaniem jest jedynie jak największe zatrzymanie ciepła, stosuje się cegłę szczelinową o współczynniku 0,4 W/(m∙K). Przewodność cieplna litej cegły jest oczywiście wyższa do 1,3 W/(m∙K), ale jej wytrzymałość jest o rząd wielkości lepsza.
Napowietrzony krzemian i pianobeton
Wraz z rozwojem technologii stało się możliwe wytwarzanie materiałów piankowych. W stosunku do cegieł są to gazokrzemian i pianobeton. Mieszanka krzemianowa lub beton spienia się, w tej postaci materiał twardnieje, tworząc drobno porowatą strukturę cienkich przegród.
Ze względu na obecność dużej liczby pustych przestrzeni przewodność cieplna cegły gazokrzemianowej wynosi tylko 0,08 - 0,12 W/(m∙K).
Pianobeton trzyma ciepło nieco gorzej: 0,15 - 0,21 W/(m∙K), ale budynki z niego wykonane są trwalsze, jest w stanie unieść obciążenie 1,5 razy większe niż to, co można „ufać” krzemian gazowy.
Przewodność cieplna różnych rodzajów cegieł
Jak już wspomniano, przewodność cieplna cegły w warunkach rzeczywistych bardzo różni się od wartości tabelarycznych. Poniższa tabela przedstawia nie tylko wartości przewodności cieplnej dla różnych rodzajów tego materiału budowlanego, ale także wykonane z nich konstrukcje.
Spadek przewodności cieplnej
Obecnie, w budownictwie, zachowanie ciepła w budynku rzadko jest powierzane jednemu rodzajowi materiału. redukowaćprzewodność cieplna cegły, nasycając ją kieszeniami powietrznymi, czyniąc ją porowatą, może dochodzić do pewnego limitu. Przewiewny, nadmiernie lekki, porowaty materiał budowlany nie jest w stanie utrzymać nawet własnego ciężaru, nie mówiąc już o wykorzystaniu go do tworzenia wielopiętrowych konstrukcji.
Najczęściej do izolacji budynków stosuje się kombinację materiałów budowlanych. Zadaniem jednych jest zapewnienie wytrzymałości konstrukcji, jej trwałości, innych zaś zagwarantowanie zachowania ciepła. Taka decyzja jest bardziej racjonalna, zarówno z punktu widzenia technologii budowy, jak i ekonomii. Przykład: użycie tylko 5 cm pianki lub tworzywa piankowego w ścianie daje taki sam efekt oszczędzania energii cieplnej jak „dodatkowe” 60 cm pianobetonu lub krzemianu gazowego.
