بالمرور عبر البلدات الصغيرة ، يمكنك في كثير من الأحيان رؤية المعالم الأثرية المحفوظة في العصر الاشتراكي: مباني النوادي الريفية والقصور والمتاجر القديمة. تتميز المباني المتداعية بفتحات نوافذ ضخمة بحد أقصى من الزجاج المزدوج ، وجدران مصنوعة من منتجات الخرسانة المسلحة ذات السماكة الصغيرة نسبيًا. تم استخدام الطين الموسع كمدفأة في الجدران وبكميات قليلة. كما أن الأسقف ذات الألواح الرقيقة المضلعة لم تساعد في الحفاظ على دفء المبنى.
عند اختيار المواد للهياكل ، كان لمصممي عصر الاتحاد السوفياتي اهتمام ضئيل بالتوصيل الحراري. أنتجت الصناعة ما يكفي من الطوب والألواح ، ولم يكن استهلاك زيت الوقود للتدفئة محدودًا عمليًا. كل شيء تغير في غضون سنوات. منازل غلايات مدمجة "ذكية" مع أجهزة قياس متعددة التعريفات ، ومعاطف حرارية ، وأنظمة تهوية استرداد في العصر الحديثالبناء هو القاعدة وليس الفضول. ومع ذلك ، فإن الطوب ، على الرغم من أنه استوعب العديد من الإنجازات العلمية الحديثة ، حيث كان مادة البناء رقم 1 ، إلا أنه ظل كذلك.
ظاهرة التوصيل الحراري
لفهم كيف تختلف المواد عن بعضها البعض من حيث التوصيل الحراري ، في يوم بارد بالخارج ، يكفي أن تضع يدك بالتناوب على المعدن ، وجدار من الطوب ، والخشب ، وأخيراً ، قطعة من الرغوة. ومع ذلك ، فإن خصائص المواد لنقل الطاقة الحرارية ليست بالضرورة سيئة.
تعتبر الموصلية الحرارية للطوب والخرسانة والخشب في سياق قدرة المواد على الاحتفاظ بالحرارة. لكن في بعض الحالات ، يجب نقل الحرارة ، على العكس من ذلك. ينطبق هذا ، على سبيل المثال ، على القدور والمقالي والأواني الأخرى. تضمن الموصلية الحرارية الجيدة استخدام الطاقة للغرض المقصود منها - لتسخين الطعام الجاري طهيه.
ما يتم قياس التوصيل الحراري لجوهره المادي
ما هي الحرارة؟ هذه هي حركة جزيئات مادة ما ، فوضوية في غاز أو سائل ، وتهتز في المشابك البلورية للمواد الصلبة. إذا تم تسخين قضيب معدني موضوع في فراغ على جانب واحد ، فإن ذرات المعدن ، بعد أن استقبلت جزءًا من الطاقة ، ستبدأ في الاهتزاز في أعشاش الشبكة. سينتقل هذا الاهتزاز من ذرة إلى ذرة ، مما يؤدي إلى توزيع الطاقة تدريجياً بالتساوي على الكتلة بأكملها. بالنسبة لبعض المواد ، مثل النحاس ، تستغرق هذه العملية ثوانٍ ، بينما بالنسبة للبعض الآخر ، سوف تستغرق ساعات حتى "تنتشر" الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء الحجم. كلما زاد الفرق في درجة الحرارة بينالمناطق الباردة والساخنة ، كلما كان نقل الحرارة أسرع. بالمناسبة ، ستسرع العملية مع زيادة مساحة الاتصال.
يتم قياس الموصلية الحرارية (x) بوحدة W / (m ∙ K). يوضح مقدار الطاقة الحرارية بالواط التي سيتم نقلها من خلال متر مربع واحد مع اختلاف درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة.
طوب سيراميك كامل
المباني الحجرية قوية ودائمة. في القلاع الحجرية ، قاومت الحاميات حصارًا استمر أحيانًا لسنوات. المباني الحجرية لا تخاف من الحريق ، الحجر لا يخضع لعمليات الاضمحلال ، والتي بسببها عمر بعض الهياكل يتجاوز ألف سنة. ومع ذلك ، لم يرغب البناة في الاعتماد على الشكل العشوائي للحجارة المرصوفة بالحصى. ثم ظهر الطوب الخزفي المصنوع من الصلصال على مسرح التاريخ - أقدم مادة بناء صنعتها يد الإنسان.
الموصلية الحرارية للطوب السيراميك ليست قيمة ثابتة ؛ في ظروف المختبر ، تعطي المادة الجافة تمامًا قيمة 0.56 واط / (م ∙ كلفن). ومع ذلك ، فإن ظروف التشغيل الحقيقية بعيدة كل البعد عن الظروف المعملية ، فهناك العديد من العوامل التي تؤثر على التوصيل الحراري لمواد البناء:
- الرطوبة: كلما كانت المادة أكثر جفافا ، كلما احتفظت بالحرارة بشكل أفضل ؛
- سماكة وتكوين وصلات الأسمنت: يقوم الأسمنت بتوصيل الحرارة بشكل أفضل ، وستعمل الوصلات السميكة جدًا كجسور تجميد إضافية ؛
- هيكل الطوب نفسه: محتوى الرمل ، جودة الحرق ، وجود المسام.
في الظروف الحقيقية للتشغيل ، تؤخذ الموصلية الحرارية للقرميد في حدود 0 ،65 - 0.69 واط / (م ∙ كلفن). ومع ذلك ، ينمو السوق كل عام بمواد لم تكن معروفة من قبل مع أداء محسّن.
سيراميك مسامي
مواد بناء جديدة نسبيًا. يختلف الطوب المجوف عن نظيره الصلب في انخفاض استهلاك المواد في الإنتاج ، وانخفاض الجاذبية النوعية (نتيجة لذلك ، وانخفاض تكاليف عمليات التحميل والتفريغ وسهولة التمديد) وانخفاض الموصلية الحرارية.
أسوأ موصلية حرارية للقرميد المجوف هي نتيجة لوجود جيوب هوائية (التوصيل الحراري للهواء ضئيل ومتوسط 0.024 واط / (م ∙ كلفن)). اعتمادًا على العلامة التجارية للطوب وجودة الصنعة ، يتراوح المؤشر من 0.42 إلى 0.468 واط / (م ∙ كلفن). يجب أن أقول أنه بسبب وجود تجاويف الهواء ، فإن الطوب يفقد قوته ، لكن الكثير في البناء الخاص ، عندما تكون القوة أكثر أهمية من الحرارة ، ما عليك سوى ملء جميع المسام بالخرسانة السائلة.
طوب سيليكات
مواد البناء المصنوعة من الطين المخبوز ليست سهلة التصنيع كما قد تبدو للوهلة الأولى. ينتج الإنتاج الضخم منتجًا بخصائص قوة مشكوك فيها للغاية وعدد محدود من دورات التجميد والذوبان. صنع الطوب الذي يتحمل الطقس لمئات السنين ليس رخيصًا.
من حلول المشكلة مادة جديدة مصنوعة من خليط من الرمل والجير في "حمام بخار" مع رطوبة حوالي 100٪ ودرجة حرارة حوالي +200درجة مئوية الموصلية الحرارية لبنة السيليكات تعتمد بشكل كبير على العلامة التجارية. إنه ، تمامًا مثل السيراميك ، مسامي. عندما لا يكون الجدار ناقلًا ، ومهمته هي فقط الاحتفاظ بالحرارة قدر الإمكان ، يتم استخدام لبنة مشقوقة بمعامل 0.4 واط / (م ∙ كلفن). الموصلية الحرارية للقرميد الصلب ، بالطبع ، أعلى حتى 1.3 واط / (م ∙ كلفن) ، لكن قوتها أفضل من حيث الحجم.
سيليكات الخلوية والخرسانة الرغوية
مع تطور التكنولوجيا ، أصبح من الممكن إنتاج مواد رغوية. فيما يتعلق بالطوب ، فهذه عبارة عن سيليكات غازية وخرسانة رغوية. خليط السيليكات أو الخرسانة مرغوة ، في هذا الشكل تتصلب المادة ، وتشكل بنية مسامية دقيقة من حواجز رقيقة.
نظرًا لوجود عدد كبير من الفراغات ، فإن الموصلية الحرارية لبنة سيليكات الغاز هي فقط 0.08 - 0.12 واط / (م ∙ ك).
الخرسانة الرغوية تحتفظ بالحرارة بشكل أسوأ قليلاً: 0.15 - 0.21 واط / (م ∙ كلفن) ، ولكن المباني المصنوعة منها أكثر متانة ، فهي قادرة على تحمل حمولة 1.5 مرة أكثر مما يمكن "الوثوق به" سيليكات الغاز.
التوصيل الحراري لأنواع مختلفة من الطوب
كما ذكرنا سابقًا ، تختلف الموصلية الحرارية للطوب في الظروف الحقيقية اختلافًا كبيرًا عن القيم الجدولية. لا يوضح الجدول أدناه قيم التوصيل الحراري لأنواع مختلفة من مواد البناء هذه فحسب ، بل يوضح أيضًا الهياكل المصنوعة منها.
انخفاض في التوصيل الحراري
حاليًا ، في البناء ، نادرًا ما يتم الوثوق بالحفاظ على الحرارة في المبنى لنوع واحد من المواد. خفضيمكن أن تصل الموصلية الحرارية للطوب ، وتشبعه بجيوب هوائية ، مما يجعلها مسامية ، إلى حد معين. لا يمكن لمواد البناء جيدة التهوية والخفيفة للغاية أن تتحمل وزنها ، ناهيك عن استخدامها لإنشاء هياكل متعددة الطوابق.
في أغلب الأحيان ، يتم استخدام مزيج من مواد البناء لعزل المباني. تتمثل مهمة البعض في ضمان قوة الهياكل ومتانتها ، بينما يضمن البعض الآخر الحفاظ على الحرارة. مثل هذا القرار هو أكثر عقلانية ، من وجهة نظر كل من تكنولوجيا البناء والاقتصاد. مثال: استخدام 5 سم فقط من الرغوة أو البلاستيك الرغوي في الحائط يعطي نفس التأثير لتوفير الطاقة الحرارية مثل 60 سم "إضافي" من الخرسانة الرغوية أو سيليكات الغاز.
