Prolazeći kroz male gradove često možete vidjeti još uvijek očuvane spomenike iz socijalističkog doba: zgrade seoskih klubova, palače, stare trgovine. Oronule zgrade odlikuju se ogromnim prozorskim otvorima sa maksimalno dvostrukim ostakljenjem, zidovima od armirano-betonskih proizvoda relativno male debljine. Ekspandirana glina je korištena kao grijač u zidovima, i to u malim količinama. Stropovi od tankih rebrastih ploča također nisu pomogli da zgrada bude topla.
Kada su birali materijale za konstrukcije, dizajneri iz epohe SSSR-a malo su se zanimali za toplotnu provodljivost. Industrija je proizvodila dovoljno cigle i ploča, potrošnja lož ulja za grijanje praktički nije bila ograničena. Sve se promijenilo za nekoliko godina. „Pametne“kombinovane kotlarnice sa višetarifnim mernim uređajima, termoprevlakama, rekuperativnim ventilacionim sistemima u modernimkonstrukcija je već norma, a ne kuriozitet. Međutim, cigla, iako je apsorbovala mnoga savremena naučna dostignuća, pošto je bila građevinski materijal broj 1, takva je i ostala.
Fenomen provođenja toplote
Da biste shvatili kako se materijali međusobno razlikuju po toplotnoj provodljivosti, po hladnom danu napolju, dovoljno je naizmenično staviti ruku na metal, zid od cigle, drvo i, na kraju, komad od pene. Međutim, svojstva materijala da prenose toplotnu energiju nisu nužno loša.
Toplotna provodljivost cigle, betona, drveta razmatra se u kontekstu sposobnosti materijala da zadrže toplotu. Ali u nekim slučajevima, toplina se, naprotiv, mora prenijeti. Ovo se odnosi na, na primjer, lonce, tave i drugi pribor. Dobra toplotna provodljivost osigurava da se energija koristi za namjeravanu svrhu - za zagrijavanje hrane koja se kuha.
Čime se mjeri toplotna provodljivost njegove fizičke esencije
Šta je toplota? To je kretanje molekula tvari, haotično u plinu ili tekućini i koje vibrira u kristalnim rešetkama čvrstih tijela. Ako se metalna šipka smještena u vakuumu zagrije s jedne strane, atomi metala, primivši dio energije, počet će vibrirati u gnijezdima rešetke. Ova vibracija će se prenositi od atoma do atoma, zbog čega će se energija postepeno ravnomjerno raspodijeliti po cijeloj masi. Za neke materijale, kao što je bakar, ovaj proces traje nekoliko sekundi, dok će za druge biti potrebni sati da se toplota ravnomjerno „rasprostire“po volumenu. Što je veća temperaturna razlika izmeđuhladnim i toplim područjima, to je brži prijenos topline. Usput, proces će se ubrzati povećanjem površine kontakta.
Toplotna provodljivost (x) se mjeri u W/(m∙K). Pokazuje koliko će toplotne energije u vatima biti preneseno kroz jedan kvadratni metar sa temperaturnom razlikom od jednog stepena.
Puna keramička cigla
Kamene zgrade su jake i izdržljive. U kamenim dvorcima garnizoni su izdržali opsade koje su ponekad trajale godinama. Zgrade od kamena se ne boje vatre, kamen nije podložan procesima propadanja, zbog čega starost nekih građevina prelazi hiljadu godina. Međutim, graditelji nisu htjeli ovisiti o nasumičnom obliku kaldrme. A onda su se na pozornici istorije pojavile keramičke cigle od gline - najstariji građevinski materijal stvoren ljudskom rukom.
Termička provodljivost keramičkih cigli nije konstantna vrijednost, u laboratorijskim uslovima apsolutno suv materijal daje vrijednost od 0,56 W / (m∙K). Međutim, stvarni radni uslovi su daleko od laboratorijskih, postoji mnogo faktora koji utiču na toplotnu provodljivost građevinskog materijala:
- vlažnost: što je materijal suvlji, to bolje zadržava toplinu;
- debljina i sastav cementnih fuga: cement bolje provodi toplinu, predebeli spojevi će poslužiti kao dodatni mostovi za zamrzavanje;
- struktura same cigle: sadržaj pijeska, kvalitet pečenja, prisustvo pora.
U realnim uslovima rada, toplotna provodljivost cigle se uzima unutar 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Međutim, svake godine tržište raste sa ranije nepoznatim materijalima sa poboljšanim performansama.
Porozna keramika
Relativno nov građevinski materijal. Šuplja cigla se razlikuje od čvrste cigle po nižoj potrošnji materijala u proizvodnji, nižoj specifičnoj težini (kao rezultat toga, niži troškovi za operacije utovara i istovara i lakoća polaganja) i niža toplotna provodljivost.
Najlošija toplotna provodljivost šuplje cigle je posledica prisustva vazdušnih džepova (toplotna provodljivost vazduha je zanemarljiva i iznosi u proseku 0,024 W/(m∙K)). Ovisno o marki cigle i kvaliteti izrade, indikator varira od 0,42 do 0,468 W / (m∙K). Moram reći da zbog prisustva zračnih šupljina cigla gubi na čvrstoći, ali mnogi u privatnoj gradnji, kada je snaga važnija od topline, jednostavno ispune sve pore tekućim betonom.
Silikatna cigla
Građevinski materijal od pečene gline nije tako jednostavan za proizvodnju kao što se čini na prvi pogled. Masovna proizvodnja proizvodi proizvod s vrlo sumnjivim karakteristikama čvrstoće i ograničenim brojem ciklusa zamrzavanja-odmrzavanja. Pravljenje cigli koje mogu izdržati vremenske prilike stotinama godina nije jeftino.
Jedno od rješenja problema bio je novi materijal napravljen od mješavine pijeska i vapna u parnoj "kupelji" sa vlažnošću od oko 100% i temperaturom od oko +200°C Toplotna provodljivost silikatne opeke uvelike ovisi o marki. Ona je, baš kao i keramika, porozna. Kada zid nije nosač, a njegov zadatak je samo da zadrži toplinu što je više moguće, koristi se prorezna cigla s koeficijentom od 0,4 W / (m∙K). Toplotna provodljivost pune cigle je, naravno, veća do 1,3 W / (m∙K), ali njena čvrstoća je za red veličine bolja.
Gazirani silikat i pjenasti beton
Razvojom tehnologije postalo je moguće proizvoditi pjenaste materijale. U odnosu na cigle, to su gasni silikat i pjenasti beton. Silikatna smjesa ili beton se zapjeni, u ovom obliku materijal se stvrdne, formirajući fino poroznu strukturu tankih pregrada.
Zbog prisustva velikog broja šupljina, toplotna provodljivost gas-silikatne cigle je samo 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Penasti beton malo lošije drži toplotu: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), ali zgrade napravljene od njega su izdržljivije, sposoban je da nosi opterećenje 1,5 puta veće od onoga čemu se može "verovati" gasni silikat.
Toplotna provodljivost različitih vrsta cigli
Kao što je već pomenuto, toplotna provodljivost cigle u realnim uslovima se veoma razlikuje od tabelarnih vrednosti. Tabela ispod pokazuje ne samo vrijednosti toplotne provodljivosti za različite vrste ovog građevinskog materijala, već i konstrukcije napravljene od njih.
Smanjenje toplotne provodljivosti
Trenutno, u građevinarstvu, očuvanje topline u zgradi rijetko se povjerava jednoj vrsti materijala. smanjititoplinska provodljivost cigle, zasićenje zračnim džepovima, čineći je poroznom, može biti do određene granice. Vazdušan, previše lagan porozni građevinski materijal ne može izdržati ni vlastitu težinu, a kamoli da ga koristi za stvaranje višekatnih struktura.
Najčešće se za izolaciju zgrada koristi kombinacija građevinskih materijala. Zadatak nekih je osigurati čvrstoću konstrukcije, njenu izdržljivost, dok drugi jamče očuvanje topline. Takva odluka je racionalnija, kako sa stanovišta građevinske tehnologije tako i sa stajališta ekonomije. Primjer: korištenje samo 5 cm pjenaste ili pjenaste plastike u zidu daje isti efekat za uštedu toplinske energije kao "dodatnih" 60 cm pjenastog betona ili plinskog silikata.
