Als je door kleine steden gaat, kun je vaak de nog bewaarde monumenten van het socialistische tijdperk zien: de gebouwen van landelijke clubs, paleizen, oude winkels. Vervallen gebouwen worden gekenmerkt door enorme raamopeningen met een maximum aan dubbele beglazing, muren van gewapend betonproducten met een relatief kleine dikte. Geëxpandeerde klei werd gebruikt als verwarming in de muren, en in kleine hoeveelheden. De dunne geribde plaatplafonds hielpen ook niet om het gebouw warm te houden.
Bij het kiezen van materialen voor constructies hadden ontwerpers uit het USSR-tijdperk weinig interesse in thermische geleidbaarheid. De industrie produceerde voldoende bakstenen en platen, het verbruik van stookolie voor verwarming was praktisch niet beperkt. Alles veranderde in een kwestie van jaren. "Slimme" gecombineerde ketelhuizen met multi-tariefmeters, thermische jassen, recuperatieve ventilatiesystemen in moderneconstructie is al de norm, geen curiositeit. Hoewel baksteen veel moderne wetenschappelijke prestaties heeft geabsorbeerd, omdat het het nummer 1 bouwmateriaal was, is het dat gebleven.
Het fenomeen van warmtegeleiding
Om te begrijpen hoe materialen van elkaar verschillen in termen van thermische geleidbaarheid, volstaat het om op een koude dag buiten uw hand afwisselend op metaal, een bakstenen muur, hout en ten slotte op een stuk te leggen van schuim. De eigenschappen van materialen om thermische energie over te brengen zijn echter niet per se slecht.
De thermische geleidbaarheid van bakstenen, beton en hout wordt beschouwd in de context van het vermogen van materialen om warmte vast te houden. Maar in sommige gevallen moet warmte juist worden overgedragen. Dit geldt bijvoorbeeld voor potten, pannen en ander keukengerei. Een goede thermische geleidbaarheid zorgt ervoor dat de energie wordt gebruikt voor het beoogde doel - om het voedsel dat wordt gekookt te verwarmen.
Wat wordt gemeten, de thermische geleidbaarheid van zijn fysieke essentie
Wat is warmte? Dit is de beweging van de moleculen van een stof, chaotisch in een gas of vloeistof, en trillend in de kristalroosters van vaste stoffen. Als een metalen staaf die in een vacuüm is geplaatst aan één kant wordt verwarmd, beginnen de metaalatomen, die een deel van de energie hebben ontvangen, in de nesten van het rooster te trillen. Deze trilling wordt van atoom naar atoom overgedragen, waardoor de energie geleidelijk gelijkmatig over de gehele massa wordt verdeeld. Voor sommige materialen, zoals koper, duurt dit proces seconden, terwijl het bij andere uren duurt voordat de warmte zich gelijkmatig door het volume "verspreidt". Hoe hoger het temperatuurverschil tussenkoude en warme gebieden, hoe sneller de warmteoverdracht. Trouwens, het proces zal versnellen met een toename van het contactgebied.
De thermische geleidbaarheid (x) wordt gemeten in W/(m∙K). Het laat zien hoeveel warmte-energie in Watt wordt overgedragen door één vierkante meter met een temperatuurverschil van één graad.
Volkeramische baksteen
Stenen gebouwen zijn sterk en duurzaam. In stenen kastelen doorstonden garnizoenen belegeringen die soms jaren duurden. Gebouwen 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 keramische stenen gemaakt van klei op het toneel van de geschiedenis - het oudste bouwmateriaal dat door mensenhanden is gemaakt.
Thermische geleidbaarheid van keramische stenen is geen constante waarde; in laboratoriumomstandigheden geeft absoluut droog materiaal een waarde van 0,56 W / (m∙K). Echte bedrijfsomstandigheden zijn echter verre van laboratoriumomstandigheden, er zijn veel factoren die de thermische geleidbaarheid van een bouwmateriaal beïnvloeden:
- vochtigheid: hoe droger het materiaal, hoe beter het warmte vasthoudt;
- dikte en samenstelling van cementvoegen: cement geleidt warmte beter, te dikke voegen dienen als extra vriesbruggen;
- de structuur van de baksteen zelf: zandgeh alte, bakkwaliteit, aanwezigheid van poriën.
In reële bedrijfsomstandigheden wordt de thermische geleidbaarheid van een baksteen binnen 0 genomen,65 - 0,69 W / (m∙K). Elk jaar groeit de markt echter met voorheen onbekende materialen met verbeterde prestaties.
Poreus keramiek
Relatief nieuw bouwmateriaal. Een holle baksteen onderscheidt zich van een massieve tegenhanger door een lager materiaalverbruik tijdens de productie, een lager soortelijk gewicht (als resultaat, lagere kosten voor laad- en loshandelingen en een gemakkelijke plaatsing) en een lager warmtegeleidingsvermogen.
De slechtste thermische geleidbaarheid van een holle baksteen is een gevolg van de aanwezigheid van luchtzakken (de thermische geleidbaarheid van lucht is verwaarloosbaar en gemiddeld 0,024 W/(m∙K)). Afhankelijk van het merk baksteen en de kwaliteit van de afwerking varieert de indicator van 0,42 tot 0,468 W / (m∙K). Ik moet zeggen dat door de aanwezigheid van luchtholtes de baksteen zijn kracht verliest, maar velen in particuliere constructies, wanneer sterkte belangrijker is dan warmte, vullen gewoon alle poriën met vloeibaar beton.
Silicaatsteen
Gebakken klei-bouwmateriaal is niet zo eenvoudig te vervaardigen als het op het eerste gezicht lijkt. Massaproductie levert een product op met zeer twijfelachtige sterkte-eigenschappen en een beperkt aantal vries-dooicycli. Bakstenen maken die honderden jaren bestand zijn tegen het weer is niet goedkoop.
Een van de oplossingen voor het probleem was een nieuw materiaal gemaakt van een mengsel van zand en kalk in een stoombad met een luchtvochtigheid van ongeveer 100% en een temperatuur van ongeveer +200°C De thermische geleidbaarheid van silicaatsteen is erg merkafhankelijk. Het is, net als keramiek, poreus. Wanneer de muur geen drager is en het alleen zijn taak is om zoveel mogelijk warmte vast te houden, wordt een sleufsteen met een coëfficiënt van 0,4 W / (m∙K) gebruikt. De thermische geleidbaarheid van een massieve baksteen is natuurlijk hoger tot 1,3 W / (m∙K), maar de sterkte is een orde van grootte beter.
Cellenbeton en schuimbeton
Met de ontwikkeling van technologie is het mogelijk geworden om schuimmaterialen te produceren. Met betrekking tot bakstenen zijn dit gassilicaat en schuimbeton. Het silicaatmengsel of beton wordt geschuimd, in deze vorm hardt het materiaal uit en vormt een fijn poreuze 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 warmte iets slechter vast: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), maar gebouwen die ervan gemaakt zijn, zijn duurzamer, kunnen 1,5 keer meer belasting dragen dan wat kan worden "vertrouwd" gas silicaat.
Thermische geleidbaarheid van verschillende soorten bakstenen
Zoals reeds vermeld, is de thermische geleidbaarheid van een baksteen in reële omstandigheden heel anders dan de tabelwaarden. De onderstaande tabel toont niet alleen de thermische geleidbaarheidswaarden voor verschillende soorten van dit bouwmateriaal, maar ook constructies die daaruit zijn gemaakt.
Afname in thermische geleidbaarheid
Momenteel wordt in de bouw het behoud van warmte in een gebouw zelden toevertrouwd aan één type materiaal. verminderende thermische geleidbaarheid van een baksteen, het verzadigen met luchtbellen, waardoor het poreus wordt, kan tot een bepaalde limiet zijn. Een luchtig, te licht poreus bouwmateriaal kan niet eens zijn eigen gewicht dragen, laat staan het gebruiken om constructies met meerdere verdiepingen te maken.
Meestal wordt een combinatie van bouwmaterialen gebruikt om gebouwen te isoleren. De taak van sommigen is om de sterkte van constructies, de duurzaamheid ervan te waarborgen, terwijl anderen het behoud van warmte garanderen. Zo'n beslissing is rationeler, zowel vanuit bouwtechnisch als economisch oogpunt. Voorbeeld: het gebruik van slechts 5 cm schuim of schuimplastic in de muur geeft hetzelfde effect voor het besparen van thermische energie als "extra" 60 cm schuimbeton of gassilicaat.
