با عبور از شهرهای کوچک، اغلب می توانید آثار تاریخی هنوز حفظ شده دوران سوسیالیستی را ببینید: ساختمان های باشگاه های روستایی، کاخ ها، مغازه های قدیمی. ساختمان های فرسوده با دهانه های بزرگ پنجره با حداکثر شیشه دو جداره، دیوارهای ساخته شده از محصولات بتن مسلح با ضخامت نسبتاً کم مشخص می شوند. خاک رس منبسط شده به عنوان بخاری در دیوارها و در مقادیر کم استفاده می شد. سقف های دال آجدار نازک نیز کمکی به گرم نگه داشتن ساختمان نکردند.
هنگام انتخاب مواد برای سازه ها، طراحان عصر اتحاد جماهیر شوروی علاقه چندانی به هدایت حرارتی نداشتند. این صنعت به اندازه کافی آجر و اسلب تولید می کرد، مصرف نفت کوره برای گرمایش عملاً محدود نبود. همه چیز در عرض چند سال تغییر کرد. دیگ بخار ترکیبی "هوشمند" با دستگاه های اندازه گیری چند تعرفه، روکش های حرارتی، سیستم های تهویه بازیابی در مدرنساخت و ساز در حال حاضر هنجار است، نه یک کنجکاوی. با این حال، آجر، اگرچه بسیاری از دستاوردهای علمی مدرن را جذب کرده است، زیرا مصالح ساختمانی شماره 1 بود، اما همچنان باقی مانده است.
پدیده رسانایی گرما
برای درک تفاوت مواد از نظر هدایت حرارتی با یکدیگر، در یک روز سرد بیرون کافی است دست خود را متناوب روی فلز، دیوار آجری، چوب و در نهایت یک قطعه قرار دهید. از فوم با این حال، خواص مواد برای انتقال انرژی حرارتی لزوما بد نیست.
هدایت حرارتی آجر، بتن، چوب در زمینه توانایی مواد برای حفظ گرما در نظر گرفته می شود. اما در برخی موارد، برعکس، گرما باید منتقل شود. این امر به عنوان مثال برای قابلمه ها، تابه ها و سایر ظروف صدق می کند. هدایت حرارتی خوب تضمین می کند که انرژی برای هدف مورد نظر خود - برای گرم کردن غذای در حال پخت - استفاده می شود.
هدایت حرارتی ذات فیزیکی آن اندازه گیری می شود
گرما چیست؟ این حرکت مولکول های یک ماده است که در یک گاز یا مایع بی نظم است و در شبکه های کریستالی جامدات ارتعاشی دارد. اگر یک میله فلزی قرار داده شده در خلاء از یک طرف گرم شود، اتم های فلز با دریافت بخشی از انرژی، شروع به ارتعاش در لانه های شبکه می کنند. این ارتعاش از یک اتم به اتم دیگر منتقل می شود و به همین دلیل انرژی به تدریج به طور مساوی در کل جرم توزیع می شود. برای برخی از مواد، مانند مس، این فرآیند چند ثانیه طول می کشد، در حالی که برای برخی دیگر، ساعت ها طول می کشد تا گرما به طور یکنواخت در کل حجم پخش شود. هر چه اختلاف دما بین آنها بیشتر باشدمناطق سرد و گرم، انتقال حرارت سریعتر است. به هر حال، این روند با افزایش منطقه تماس سرعت می‌گیرد.
رسانایی حرارتی (x) با W/(m∙K) اندازه گیری می شود. این نشان می دهد که چقدر انرژی گرمایی بر حسب وات از طریق یک متر مربع با اختلاف دمای یک درجه منتقل می شود.
آجر سرامیکی کامل
ساختمان های سنگی مستحکم و بادوام هستند. در قلعه‌های سنگی، پادگان‌ها در برابر محاصره‌هایی مقاومت می‌کردند که گاهی سال‌ها طول می‌کشید. ساختمان های ساخته شده از سنگ از آتش نمی ترسند، سنگ در معرض فرآیندهای پوسیدگی نیست، به همین دلیل قدمت برخی سازه ها از هزار سال بیشتر می شود. با این حال، سازندگان نمی خواستند به شکل تصادفی سنگفرش وابسته باشند. و سپس آجرهای سرامیکی ساخته شده از خاک رس در صحنه تاریخ ظاهر شد - قدیمی ترین مصالح ساختمانی ساخته شده توسط دست بشر.
هدایت حرارتی آجرهای سرامیکی یک مقدار ثابت نیست؛ در شرایط آزمایشگاهی، ماده کاملاً خشک مقدار 0.56 W / (m∙K) را می دهد. با این حال، شرایط واقعی عملیاتی با شرایط آزمایشگاهی فاصله زیادی دارد، عوامل زیادی وجود دارد که بر هدایت حرارتی مصالح ساختمانی تأثیر می‌گذارد:
- رطوبت: هر چه ماده خشک تر باشد، گرما را بهتر حفظ می کند؛
- ضخامت و ترکیب اتصالات سیمانی: سیمان گرما را بهتر هدایت می کند، اتصالات بیش از حد ضخیم به عنوان پل های انجماد اضافی عمل می کنند؛
- ساختار خود آجر: محتوای ماسه، کیفیت پخت، وجود منافذ.
در شرایط واقعی عملیات، رسانایی حرارتی یک آجر در محدوده 0 گرفته می شود،65 - 0.69 وات / (m∙K). با این حال، هر سال بازار با مواد ناشناخته قبلی با عملکرد بهبود یافته رشد می‌کند.
سرامیک متخلخل
مصالح ساختمانی نسبتاً جدید. یک آجر توخالی در مصرف مواد کمتر در تولید، وزن مخصوص پایین تر (در نتیجه هزینه کمتر برای عملیات بارگیری و تخلیه و سهولت تخمگذار) و رسانایی حرارتی کمتر با آجر توخالی متفاوت است.
بدترین رسانایی حرارتی یک آجر توخالی نتیجه وجود حفره های هوا است (رسانایی حرارتی هوا ناچیز است و به طور متوسط 0.024 W/(m∙K) است). بسته به مارک آجر و کیفیت کار، شاخص از 0.42 تا 0.468 W / (m∙K) متغیر است. باید بگویم که به دلیل وجود حفره های هوا، آجر استحکام خود را از دست می دهد، اما بسیاری در ساخت و سازهای خصوصی، زمانی که مقاومت مهمتر از گرما است، به سادگی تمام منافذ را با بتن مایع پر می کنند.
آجر سیلیکات
مصالح ساختمانی خاک رس پخته آنقدرها هم که در نگاه اول به نظر می رسد آسان نیست. تولید انبوه محصولی با ویژگی های مقاومتی بسیار مشکوک و تعداد محدودی از چرخه های انجماد و ذوب تولید می کند. ساخت آجرهایی که بتواند صدها سال در برابر آب و هوا مقاومت کند، ارزان نیست.
یکی از راه حل های مشکل، ماده جدیدی بود که از مخلوط ماسه و آهک در یک حمام بخار با رطوبت حدود 100٪ و دمای حدود 200+ ساخته شده بود.درجه سانتی گراد رسانایی حرارتی آجر سیلیکات بسیار به نام تجاری آن بستگی دارد. درست مانند سرامیک متخلخل است. هنگامی که دیوار یک حامل نیست و وظیفه آن فقط حفظ گرما تا حد امکان است، از آجر شکاف دار با ضریب 0.4 W / (m∙K) استفاده می شود. هدایت حرارتی یک آجر جامد، البته، تا 1.3 W / (m∙K) بالاتر است، اما استحکام آن یک مرتبه بهتر است.
سیلیکات هوادهی و بتن فومدار
با پیشرفت تکنولوژی امکان تولید مواد فوم فراهم شده است. در رابطه با آجر، اینها سیلیکات گاز و بتن فوم دار هستند. مخلوط سیلیکات یا بتن کف می شود، در این شکل مواد سخت می شود و ساختار متخلخل ظریفی از پارتیشن های نازک را تشکیل می دهد.
به دلیل وجود تعداد زیادی حفره، رسانایی حرارتی یک آجر سیلیکات گاز تنها 0.08 - 0.12 W / (m∙K) است.
بتن فوم دار گرما را کمی بدتر نگه می دارد: 0.15 - 0.21 W / (m∙K)، اما ساختمان های ساخته شده از آن دوام بیشتری دارند، می توانند باری را 1.5 برابر بیشتر از آنچه می توان "اعتماد کرد" حمل کند. سیلیکات گاز.
رسانایی حرارتی انواع آجر
همانطور که قبلا ذکر شد، هدایت حرارتی یک آجر در شرایط واقعی بسیار متفاوت از مقادیر جدولی است. جدول زیر نه تنها مقادیر هدایت حرارتی انواع مختلف این مصالح ساختمانی، بلکه سازه های ساخته شده از آنها را نیز نشان می دهد.
کاهش رسانایی حرارتی
در حال حاضر، در ساخت و ساز، به ندرت به حفظ گرما در یک ساختمان به یک نوع مصالح اعتماد می شود. کاستنهدایت حرارتی یک آجر، اشباع کردن آن با حفره های هوا، و متخلخل ساختن آن، می تواند تا حد معینی باشد. یک مصالح ساختمانی متخلخل با هوا و بسیار سبک حتی نمی تواند وزن خود را تحمل کند، چه رسد به اینکه از آن برای ایجاد ساختارهای چند طبقه استفاده کند.
اغلب از ترکیبی از مصالح ساختمانی برای عایق کاری ساختمان ها استفاده می شود. وظیفه برخی اطمینان از استحکام سازه ها، دوام آن است، در حالی که برخی دیگر حفظ گرما را تضمین می کنند. چنین تصمیمی هم از نظر فناوری ساخت و ساز و هم از نظر اقتصادی منطقی تر است. به عنوان مثال: استفاده از تنها 5 سانتی‌متر فوم یا فوم پلاستیک در دیوار، برای صرفه‌جویی در انرژی حرارتی، تأثیری مشابه 60 سانتی‌متر فوم بتن یا سیلیکات گاز «اضافی» دارد.
