Prolazeći kroz male gradove često možete vidjeti još uvijek očuvane spomenike iz socijalističkog doba: zgrade seoskih klubova, palače, stare trgovine. Oronule zgrade karakteriziraju ogromni prozorski otvori s maksimalno dvostrukim ostakljenjem, zidovi od armiranobetonskih proizvoda relativno male debljine. Ekspandirana glina korištena je kao grijač u zidovima, i to u malim količinama. Stropovi tankih rebrastih ploča također nisu pomogli da zgrada bude toplo.
Kada su birali materijale za konstrukcije, dizajneri iz doba SSSR-a malo su se zanimali za toplinsku vodljivost. Industrija je proizvodila dovoljno cigle i ploča, potrošnja loživog ulja za grijanje praktički nije bila ograničena. Sve se promijenilo u nekoliko godina. "Pametne" kombinirane kotlovnice s višetarifnim mjernim uređajima, termalnim premazima, rekuperativnim ventilacijskim sustavima u suvremenimgradnja je već norma, a ne kuriozitet. Međutim, cigla, iako je apsorbirala mnoga moderna znanstvena dostignuća, jer je bila građevinski materijal broj 1, takva je i ostala.
Fenomen provođenja topline
Da biste razumjeli kako se materijali međusobno razlikuju po toplinskoj vodljivosti, po hladnom danu vani dovoljno je naizmjenično staviti ruku na metal, zid od opeke, drvo i, na kraju, komad od pjene. Međutim, svojstva materijala za prijenos toplinske energije nisu nužno loša.
Toplinska vodljivost cigle, betona, drva razmatra se u kontekstu sposobnosti materijala da zadrže toplinu. Ali u nekim slučajevima, toplina se, naprotiv, mora prenijeti. To se, na primjer, odnosi na lonce, tave i drugi pribor. Dobra toplinska vodljivost osigurava da se energija koristi za namjeravanu svrhu - za zagrijavanje hrane koja se kuha.
Čime se mjeri toplinska vodljivost njegove fizičke suštine
Što je toplina? To je kretanje molekula tvari, kaotično u plinu ili tekućini i koje vibrira u kristalnim rešetkama krutih tvari. 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 s atoma na atom, zbog čega će se energija postupno 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 toplina ravnomjerno "rasprostre" po volumenu. Što je veća temperaturna razlika izmeđuhladna i vruća područja, prijelaz topline je brži. Usput, proces će se ubrzati povećanjem površine kontakta.
Toplinska vodljivost (x) mjeri se u W/(m∙K). Pokazuje koliko će toplinske energije u vatima biti preneseno kroz jedan četvorni metar s temperaturnom razlikom od jednog stupnja.
Puna keramička cigla
Kamene zgrade su jake i izdržljive. U kamenim dvorcima garnizoni su izdržali opsade koje su ponekad trajale godinama. Zgrade od kamena ne boje se vatre, kamen nije podložan procesima propadanja, zbog čega starost nekih građevina prelazi tisuću godina. No, graditelji nisu htjeli ovisiti o slučajnom obliku kaldrme. A onda su se na pozornici povijesti pojavile keramičke cigle od gline - najstariji građevinski materijal stvoren ljudskom rukom.
Termička vodljivost keramičkih opeka nije konstantna vrijednost; u laboratorijskim uvjetima apsolutno suhi materijal daje vrijednost od 0,56 W / (m∙K). Međutim, stvarni uvjeti rada daleko su od laboratorijskih, postoji mnogo čimbenika koji utječu na toplinsku vodljivost građevinskog materijala:
- vlažnost: što je materijal suši, to bolje zadržava toplinu;
- debljina i sastav cementnih spojeva: cement bolje provodi toplinu, predebele fuge poslužit će kao dodatni mostovi za smrzavanje;
- struktura same cigle: sadržaj pijeska, kvaliteta pečenja, prisutnost pora.
U stvarnim uvjetima rada, toplinska vodljivost cigle uzima se unutar 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Međutim, svake godine tržište raste s ranije nepoznatim materijalima s poboljšanim performansama.
Porozna keramika
Relativno nov građevinski materijal. Šuplja cigla razlikuje se od čvrste cigle po nižoj potrošnji materijala u proizvodnji, nižoj specifičnoj težini (kao rezultat toga, niži troškovi za operacije utovara i istovara i jednostavnost polaganja) i niža toplinska vodljivost.
Najlošija toplinska vodljivost šuplje opeke posljedica je prisutnosti zračnih džepova (toplinska vodljivost zraka je zanemariva i u prosjeku iznosi 0,024 W/(m∙K)). Ovisno o marki opeke i kvaliteti izrade, pokazatelj varira od 0,42 do 0,468 W / (m∙K). Moram reći da zbog prisutnosti 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 može činiti na prvi pogled. Masovna proizvodnja proizvodi proizvod s vrlo sumnjivim karakteristikama čvrstoće i ograničenim brojem ciklusa zamrzavanja-odmrzavanja. Izrada cigli koje mogu izdržati vremenske prilike stotinama godina nije jeftina.
Jedno od rješenja problema bio je novi materijal napravljen od mješavine pijeska i vapna u parnoj "kupelji" s vlagom od oko 100% i temperaturom od oko +200°C Toplinska vodljivost silikatne opeke vrlo ovisi o marki. Ona je, baš kao i keramika, porozna. Kada zid nije nosač, a njegova je zadaća samo zadržati toplinu što je više moguće, koristi se opeka s prorezima s koeficijentom od 0,4 W / (m∙K). Toplinska vodljivost pune cigle, naravno, veća je do 1,3 W / (m∙K), ali njezina je čvrstoća za red veličine bolja.
Gazirani silikat i pjenasti beton
Razvojom tehnologije postalo je moguće proizvoditi pjenaste materijale. U odnosu na cigle, to su plinski silikat i pjenasti beton. Silikatna smjesa ili beton se zapjeni, u tom obliku materijal se stvrdne, formirajući fino poroznu strukturu tankih pregrada.
Zbog prisutnosti velikog broja šupljina, toplinska vodljivost plinosilikatne opeke je samo 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Pjenasti beton malo lošije drži toplinu: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), ali zgrade napravljene od njega su izdržljivije, sposoban je nositi opterećenje 1,5 puta veće od onoga čemu se može "vjerovati" plinski silikat.
Toplinska vodljivost različitih vrsta cigle
Kao što je već spomenuto, toplinska vodljivost cigle u stvarnim uvjetima vrlo se razlikuje od tabličnih vrijednosti. Donja tablica prikazuje ne samo vrijednosti toplinske vodljivosti za različite vrste ovog građevinskog materijala, već i konstrukcije izrađene od njih.
Smanjenje toplinske vodljivosti
Trenutno, u građevinarstvu, očuvanje topline u zgradi rijetko se povjerava jednoj vrsti materijala. smanjititoplinska vodljivost cigle, zasićenje zračnim džepovima, čineći je poroznom, može biti do određene granice. Prozračni, previše lagani 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 konstrukcija, njihovu trajnost, dok drugi jamče očuvanje topline. Takva je odluka racionalnija, s gledišta tehnologije gradnje i ekonomije. Primjer: korištenje samo 5 cm pjene ili pjenaste plastike u zidu daje isti učinak za uštedu toplinske energije kao "dodatnih" 60 cm pjenastog betona ili plinskog silikata.
