Θερμοχωρητικότητα χαλαζιακής άμμου. Θερμοχωρητικότητα άμμου

Η δημιουργία ενός βέλτιστου μικροκλίματος και η κατανάλωση θερμικής ενέργειας για τη θέρμανση μιας ιδιωτικής κατοικίας κατά την κρύα εποχή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητες θερμομόνωσης οικοδομικά υλικά, από το οποίο ανεγέρθηκε αυτό το κτίριο. Ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι η θερμοχωρητικότητα. Αυτή η τιμή πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή οικοδομικών υλικών για την κατασκευή ιδιωτικής κατοικίας. Επομένως, η θερμοχωρητικότητα ορισμένων οικοδομικών υλικών θα εξεταστεί στη συνέχεια.

Ορισμός και τύπος θερμοχωρητικότητας

Κάθε ουσία, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, είναι ικανή να απορροφά, να αποθηκεύει και να διατηρεί θερμική ενέργεια. Για να περιγραφεί αυτή η διαδικασία, εισήχθη η έννοια της θερμοχωρητικότητας, η οποία είναι η ιδιότητα ενός υλικού να απορροφά θερμική ενέργεια όταν θερμαίνει τον περιβάλλοντα αέρα.

Για να θερμάνετε οποιοδήποτε υλικό με μάζα m από τη θερμοκρασία t αρχής έως τη θερμοκρασία t τέλος, θα χρειαστεί να ξοδέψετε μια ορισμένη ποσότητα θερμικής ενέργειας Q, η οποία θα είναι ανάλογη με τη διαφορά μάζας και θερμοκρασίας ΔT (t end -t start). Επομένως, ο τύπος θερμοχωρητικότητας θα μοιάζει με αυτό: Q = c*m*ΔT, όπου c είναι ο συντελεστής θερμοχωρητικότητας (ειδική τιμή). Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο: c = Q/(m* ΔT) (kcal/(kg* °C)).

Υποθέτοντας συμβατικά ότι η μάζα της ουσίας είναι 1 kg και ΔΤ = 1°C, μπορούμε να λάβουμε ότι c = Q (kcal). Αυτό σημαίνει ότι η ειδική θερμοχωρητικότητα είναι ίση με την ποσότητα της θερμικής ενέργειας που δαπανάται για τη θέρμανση ενός υλικού βάρους 1 kg κατά 1°C.

Επιστροφή στα περιεχόμενα

Χρήση θερμικής ικανότητας στην πράξη

Για την κατασκευή θερμοανθεκτικών κατασκευών χρησιμοποιούνται δομικά υλικά με υψηλή θερμοχωρητικότητα.Αυτό είναι πολύ σημαντικό για ιδιωτικές κατοικίες στις οποίες οι άνθρωποι μένουν μόνιμα. Το γεγονός είναι ότι τέτοια σχέδια σας επιτρέπουν να αποθηκεύετε (συσσωρεύετε) θερμότητα, χάρη στην οποία διατηρείται μια άνετη θερμοκρασία στο σπίτι. για πολύ καιρό. Αρχικά συσκευή θέρμανσηςθερμαίνει τον αέρα και τους τοίχους, μετά από τον οποίο οι ίδιοι οι τοίχοι ζεσταίνουν τον αέρα. Αυτό σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε χρήματα για τη θέρμανση και να κάνετε τη διαμονή σας πιο άνετη. Για ένα σπίτι στο οποίο οι άνθρωποι ζουν περιοδικά (για παράδειγμα, τα Σαββατοκύριακα), η υψηλή θερμική ικανότητα του οικοδομικού υλικού θα έχει το αντίθετο αποτέλεσμα: ένα τέτοιο κτίριο θα είναι αρκετά δύσκολο να θερμανθεί γρήγορα.

Οι τιμές θερμοχωρητικότητας των δομικών υλικών δίνονται στο SNiP II-3-79. Παρακάτω ακολουθεί ένας πίνακας με τα κύρια δομικά υλικά και τις ειδικές τιμές θερμοχωρητικότητας τους.

Τραπέζι 1

Το τούβλο έχει υψηλή θερμική ικανότητα, επομένως είναι ιδανικό για την κατασκευή σπιτιών και την κατασκευή σόμπων.

Μιλώντας για θερμοχωρητικότητα, πρέπει να σημειωθεί ότι σόμπες θέρμανσηςΣυνιστάται η κατασκευή από τούβλο, καθώς η αξία της θερμικής του ικανότητας είναι αρκετά υψηλή. Αυτό σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε τη σόμπα ως ένα είδος συσσωρευτή θερμότητας. Οι θερμοσυσσωρευτές σε συστήματα θέρμανσης (ειδικά σε συστήματα θέρμανσης νερού) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο κάθε χρόνο. Τέτοιες συσκευές είναι βολικές γιατί χρειάζεται να θερμανθούν καλά μόνο μία φορά με μια έντονη εστία. λέβητας στερεών καυσίμων, μετά την οποία θα ζεστάνουν το σπίτι σας για μια ολόκληρη μέρα ή περισσότερο. Αυτό θα εξοικονομήσει σημαντικά τον προϋπολογισμό σας.

Επιστροφή στα περιεχόμενα

Θερμοδυναμικότητα οικοδομικών υλικών

Πώς πρέπει να είναι οι τοίχοι μιας ιδιωτικής κατοικίας για να συμμορφωθούν οικοδομικός κανονισμός? Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση έχει πολλές αποχρώσεις. Για να τα κατανοήσουμε, θα δοθεί ένα παράδειγμα της θερμοχωρητικότητας των 2 πιο δημοφιλών οικοδομικών υλικών: σκυροδέματος και ξύλου. έχει τιμή 0,84 kJ/(kg*°C), και το ξύλο - 2,3 kJ/(kg*°C).

Με την πρώτη ματιά, μπορεί να πιστεύετε ότι το ξύλο είναι πιο θερμο-εντατικό υλικό από το σκυρόδεμα. Αυτό είναι αλήθεια, γιατί το ξύλο περιέχει σχεδόν 3 φορές περισσότερη θερμική ενέργεια από το σκυρόδεμα. Για να θερμάνετε 1 κιλό ξύλο πρέπει να ξοδέψετε 2,3 kJ θερμικής ενέργειας, αλλά κατά την ψύξη θα απελευθερώσει επίσης 2,3 kJ στο διάστημα. Ταυτόχρονα, 1 kg δομής σκυροδέματος μπορεί να συσσωρευτεί και, κατά συνέπεια, να απελευθερώσει μόνο 0,84 kJ.

Μην βιαστείτε όμως να βγάλετε συμπεράσματα. Για παράδειγμα, πρέπει να μάθετε ποια θερμική ικανότητα 1 m2 σκυροδέματος και ξύλινος τοίχοςΠάχος 30 cm Για να το κάνετε αυτό, πρέπει πρώτα να υπολογίσετε το βάρος τέτοιων δομών. 1 m 2 δίνεται τσιμεντένιο τοίχοθα ζυγίζει: 2300 kg/m 3 * 0,3 m 3 = 690 kg. 1 m 2 ξύλινου τοίχου θα ζυγίζει: 500 kg/m 3 * 0,3 m 3 = 150 kg.

• για τοίχο από σκυρόδεμα: 0,84*690*22 = 12751 kJ.
• Για ξύλινη κατασκευή: 2,3*150*22 = 7590 kJ.

Από το ληφθέν αποτέλεσμα μπορούμε να συμπεράνουμε ότι 1 m 3 ξύλου θα συσσωρεύσει θερμότητα σχεδόν 2 φορές λιγότερη από το σκυρόδεμα. Ενδιάμεσο υλικόΗ θερμοχωρητικότητα μεταξύ σκυροδέματος και ξύλου είναι πλινθοδομή, ένας μοναδιαίος όγκος του οποίου υπό τις ίδιες συνθήκες θα περιέχει 9199 kJ θερμικής ενέργειας. Παράλληλα, το πορομπετόν, ως δομικό υλικό, θα περιέχει μόνο 3326 kJ, που θα είναι σημαντικά λιγότερα από το ξύλο. Ωστόσο, στην πράξη, το πάχος μιας ξύλινης κατασκευής μπορεί να είναι 15-20 cm, όταν το αεριωμένο σκυρόδεμα μπορεί να τοποθετηθεί σε πολλές σειρές, αυξάνοντας σημαντικά την ειδική θερμοχωρητικότητα του τοίχου.

Ονομα	Cpκαι kJ/(kg °C)	Ονομα	Cpκαι kJ/(kg °C)
Ακετόνη	2,22	Ορυκτέλαιο	1,67…2,01
Βενζίνη	2,09	Λιπαντικό	1,67
Βενζόλιο (10°C)	1,42	Μεθυλενοχλωρίδιο	1,13
(40C)	1,77	Μεθυλοχλωρίδιο	1,59
Καθαρό νερό (0°C)	4,218	Θαλασσινό νερό(18°C)
(10°C)	4,192	0,5% αλάτι	4,10
(20°C)	4,182	3% αλάτι	3,93
(40°C)	4,178	6% αλάτι	3,78
(60°C)	4,184	Λάδι	0,88
(80°C)	4,196	Νιτροβενζόλιο	1,47
(100°C)	4,216	Υγρή παραφίνη	2,13
Γλυκερίνη	2,43	(-10°С)
Πίσσα	2,09	20% αλάτι	3,06
Λιθανθρακόπισσα	2,09	30% αλάτι	2,64…2,72
Διφαινύλιο	2,13	Ερμής	0,138
Dovtherm	1,55	Νέφτι	1,80
Κηροζίνη οικιακής χρήσης	1,88	Μεθυλική αλκοόλη (μεθανόλη)	2,47
Κηροζίνη οικιακής χρήσης (100°C)	2,01	Αμμωνιακή αλκοόλη	4,73
Η κηροζίνη είναι βαριά	2,09	Αιθυλική αλκοόλη (αιθανόλη)	2,39
Νιτρικό οξύ 100%	3,10	Τολουΐνη	1.72
Θειικό οξύ 100%	1,34	Τριχλωροαιθυλένιο	0,93
Υδροχλωρικό οξύ 17%	1,93	Χλωροφόρμιο	1,00
Ανθρακικό οξύ (-190°C)	0,88	Αιθυλενογλυκόλη	2,30
Ξυλουργική κόλλα	4,19	Εστέρας πυριτικού οξέος	1,47

Ειδική θερμότητα- αυτό χρειάζεται για να θερμανθεί 1 κιλό ουσίας κατά 1 βαθμό στην κλίμακα Kelvin (ή Κελσίου).

Φυσικός διάστασηειδική θερμοχωρητικότητα: J/(kg K) = J kg -1 K -1 = m 2 s -2 K -1.

Ο πίνακας δείχνει, με αύξουσα σειρά, την ειδική θερμοχωρητικότητα διαφόρων ουσιών, κραμάτων, διαλυμάτων και μειγμάτων. Οι σύνδεσμοι προς αυτήν την πηγή δίνονται μετά τον πίνακα.

Όταν χρησιμοποιείτε τον πίνακα, θα πρέπει να λάβετε υπόψη την κατά προσέγγιση φύση των δεδομένων. Για όλες τις ουσίες, η ειδική θερμοχωρητικότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία και. Για πολύπλοκα αντικείμενα (μείγματα, σύνθετα υλικά, προϊόντα διατροφής), η ειδική θερμοχωρητικότητα μπορεί να ποικίλλει σημαντικά μεταξύ διαφορετικών δειγμάτων.

Ουσία	Σύνολο κατάσταση	Ειδικός θερμοχωρητικότητα, J/(kg K)
Χρυσός	σκληρά	129
Οδηγω	σκληρά	130
Ιρίδιο	σκληρά	134
Βολφράμιο	σκληρά	134
Πλατίνα	σκληρά	134
Ερμής	υγρό	139
Κασσίτερος	σκληρά	218
Ασήμι	σκληρά	234
Ψευδάργυρος	σκληρά	380
Ορείχαλκος	σκληρά	380
Χαλκός	σκληρά	385
Κωνσταντάν	σκληρά	410
Σίδερο	σκληρά	444
Ατσάλι	σκληρά	460
Χάλυβας υψηλής κραματοποίησης	σκληρά	480
Χυτοσίδηρος	σκληρά	500
Νικέλιο	σκληρά	500
Διαμάντι	σκληρά	502
Φλιντ (γυαλί)	σκληρά	503
Γυαλί κορώνας (γυαλί)	σκληρά	670
Γυαλί χαλαζία	σκληρά	703
Ρομβικό θειάφι	σκληρά	710
Χαλαζίας	σκληρά	750
Γρανίτης	σκληρά	770
Πορσελάνη	σκληρά	800
Τσιμέντο	σκληρά	800
Ασβεστίτης	σκληρά	800
Βασάλτης	σκληρά	820
Αμμος	σκληρά	835
Γραφίτης	σκληρά	840
Τούβλο	σκληρά	840
Γυαλί παραθύρου	σκληρά	840
Αμίαντο	σκληρά	840
Οπτάνθρακα (0…100°C)	σκληρά	840
Ασβεστος	σκληρά	840
Ορυκτές ίνες	σκληρά	840
Γη (ξηρό)	σκληρά	840
Μάρμαρο	σκληρά	840
Επιτραπέζιο αλάτι	σκληρά	880
Μαρμαρυγίας	σκληρά	880
Λάδι	υγρό	880
Πηλός	σκληρά	900
Ορυκτό αλάτι	σκληρά	920
Ασφάλτος	σκληρά	920
Οξυγόνο	αεριώδης	920
Αλουμίνιο	σκληρά	930
Τριχλωροαιθυλένιο	υγρό	930
Αποβολή	σκληρά	960
Τούβλο από άμμο ασβέστη	σκληρά	1000
Πολυβινυλοχλωρίδιο	σκληρά	1000
Χλωροφόρμιο	υγρό	1000
Αέρας (ξηρός)	αεριώδης	1005
Αζωτο	αεριώδης	1042
Γύψος	σκληρά	1090
Σκυρόδεμα	σκληρά	1130
Κρυσταλλική ζάχαρη		1250
Βαμβάκι	σκληρά	1300
Κάρβουνο	σκληρά	1300
Χαρτί (στεγνό)	σκληρά	1340
Θειικό οξύ (100%)	υγρό	1340
(στερεό CO2)	σκληρά	1380
Πολυστυρένιο	σκληρά	1380
Πολυουρεθάνη	σκληρά	1380
Καουτσούκ (σκληρό)	σκληρά	1420
Βενζόλιο	υγρό	1420
Textolite	σκληρά	1470
Στερεό λάδι	σκληρά	1470
Κυτταρίνη	σκληρά	1500
Δέρμα	σκληρά	1510
Βακελίτης	σκληρά	1590
Μαλλί	σκληρά	1700
Λάδι μηχανής	υγρό	1670
Φελλός	σκληρά	1680
Τολουΐνη	σκληρά	1720
Vinylplast	σκληρά
Νέφτι	υγρό	1800
Βηρύλλιο	σκληρά	1824
Κηροζίνη οικιακής χρήσης	υγρό	1880
Πλαστική ύλη	σκληρά	1900
υδροχλωρικό οξύ (17%)	υγρό	1930
Γη (υγρή)	σκληρά	2000
Νερό (ατμός στους 100°C)	αεριώδης	2020
Βενζίνη	υγρό	2050
Νερό (πάγος στους 0°C)	σκληρά	2060
Συμπυκνωμένο γάλα		2061
Λιθανθρακόπισσα	υγρό	2090
Ακετόνη	υγρό	2160
Salo		2175
Παραφίνη	υγρό	2200
Σκληρό υλικό από πεπιεσμένες ίνες	σκληρά	2300
Αιθυλενογλυκόλη	υγρό	2300
Αιθανόλη (οινόπνευμα)	υγρό	2390
Ξύλο (δρυς)	σκληρά	2400
Γλυκερίνη	υγρό	2430
Μεθυλική αλκοόλη	υγρό	2470
Λιπαρό βόειο κρέας		2510
Σιρόπι		2650
Βούτυρο		2680
Δέντρο (έλατο)	σκληρά	2700
Χοιρινό, αρνί		2845
Συκώτι		3010
Νιτρικό οξύ (100%)	υγρό	3100
Ασπράδι αυγού (κοτόπουλο)		3140
Τυρί		3140
Μοσχαρίσιο άπαχο κρέας		3220
Κρέας πουλερικών		3300
Πατάτα		3430
Το ανθρώπινο σώμα		3470
Κρέμα γάλακτος		3550
Λίθιο	σκληρά	3582
Μήλα		3600
Λουκάνικο		3600
Άπαχο ψάρι		3600
Πορτοκάλια, λεμόνια		3670
Μπυραρία	υγρό	3927
Θαλασσινό νερό (6% αλάτι)	υγρό	3780
Μανιτάρια		3900
Θαλασσινό νερό (3% αλάτι)	υγρό	3930
Θαλασσινό νερό (0,5% αλάτι)	υγρό	4100
Νερό	υγρό	4183
Αμμωνία	υγρό	4730
Ξυλόκολλα	υγρό	4190
Ήλιο	αεριώδης	5190
Υδρογόνο	αεριώδης	14300

Όνομα υλικού	Όνομα υλικού	C, kcal/kg*C
ABS	ABS, συμπολυμερές ακρυλονιτριλίου-βουταδιενίου-στυρενίου	0,34
P.O.M.	Πολυοξυμεθυλένιο	0,35
PMMA	Μεθακρυλικός πολυμεθυλεστέρας	0,35
Ionomer	Ιονομερή	0,55
ΠΑ6/6.6/6.10	Πολυαμίδιο 6/6,6/6,10	0,4
PA 11	Πολυαμίδιο 11	0,58
PA 12	Πολυαμίδιο 12	0,28
	Πολυανθρακικό	0,28
P.U.	Πολυουρεθάνη	0,45
PBT	Τερεφθαλικό πολυβουτυλένιο	0,3-0,5
	Πολυαιθυλένιο	0,55
ΚΑΤΟΙΚΙΔΙΟ ΖΩΟ	Τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο	0,3-0,5
ΔΤΠ	Πολυφαινυλενοξείδιο	0,4
	Καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, πολυανιονική κυτταρίνη	0,27
	Πολυπροπυλένιο	0,46
ΥΓ (GP)	Πολυστυρένιο	0,28
PSU	Πολυσουλφόνη	0,31
PCV	Πολυβινυλοχλωρίδιο	0,2
SAN (AS)	Ρητίνες, συμπολυμερή με βάση το στυρόλιο και τον ακρυλονιτρίτη	0,32

Το τούβλο είναι ένα δημοφιλές οικοδομικό υλικό στην κατασκευή κτιρίων και κατασκευών. Πολλοί άνθρωποι διακρίνουν μόνο το κόκκινο και το λευκό τούβλο, αλλά οι τύποι του είναι πολύ πιο διαφορετικοί. Διαφέρουν τόσο στην εμφάνιση (σχήμα, χρώμα, μέγεθος) όσο και σε ιδιότητες όπως η πυκνότητα και η θερμοχωρητικότητα.

Παραδοσιακά, γίνεται διάκριση μεταξύ κεραμικών και ασβεστοπυρίλων, τα οποία έχουν διαφορετικές τεχνολογίες κατασκευής. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε ότι η πυκνότητα του τούβλου, η ειδική θερμοχωρητικότητα του και κάθε τύπος μπορεί να διαφέρουν σημαντικά.

Το κεραμικό τούβλο κατασκευάζεται από διάφορα πρόσθετα και ψήνεται. Η ειδική θερμοχωρητικότητα του κεραμικού τούβλου είναι 700...900 J/(kg deg). Μέση πυκνότητα κεραμικά τούβλαέχει τιμή 1400 kg/m 3. Τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου είναι: απαλή επιφάνεια, αντοχή στον παγετό και στο νερό, καθώς και αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες. Η πυκνότητα του κεραμικού τούβλου καθορίζεται από το πορώδες του και μπορεί να κυμαίνεται από 700 έως 2100 kg/m3. Όσο υψηλότερο είναι το πορώδες, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του τούβλου.

Το τούβλο από άμμο έχει τις ακόλουθες ποικιλίες: συμπαγές, κοίλο και πορώδες έχει πολλά τυπικά μεγέθη: μονό, ενάμισι και διπλό. Η μέση πυκνότητα του τούβλου άμμου ασβέστη είναι 1600 kg/m3. πλεονεκτήματα τούβλο άμμου ασβέστησε εξαιρετική ηχομόνωση. Ακόμα κι αν ξαπλώσεις λεπτό στρώμακατασκευασμένο από τέτοιο υλικό, οι ηχομονωτικές ιδιότητες θα παραμείνουν στο σωστό επίπεδο. Η ειδική θερμοχωρητικότητα του τούβλου άμμου ασβέστη κυμαίνεται από 750 έως 850 J/(kg deg).

Οι τιμές πυκνότητας διαφόρων τύπων τούβλων και η ειδική (μάζα) θερμοχωρητικότητα τους σε διάφορες θερμοκρασίες παρουσιάζονται στον πίνακα:

Πίνακας πυκνότητας και ειδικής θερμοχωρητικότητας τούβλων

Τύπος τούβλου	Θερμοκρασία, °C	Πυκνότητα, kg/m 3	Θερμοχωρητικότητα, J/(kg deg)
Trepelny	-20…20	700…1300	712
Πυριτικό άλας	-20…20	1000…2200	754…837
Πλίθα	-20…20	-	753
το κόκκινο	0…100	1600…2070	840…879
Κίτρινος	-20…20	1817	728
Κτίριο	20	800…1500	800
Αντιμέτωπος	20	1800	880
Ντίνας	100	1500…1900	842
Ντίνας	1000	1500…1900	1100
Ντίνας	1500	1500…1900	1243
Ανθρακορούνδιο	20	1000…1300	700
Ανθρακορούνδιο	100	1000…1300	841
Ανθρακορούνδιο	1000	1000…1300	779
Μαγνησίτης	100	2700	930
Μαγνησίτης	1000	2700	1160
Μαγνησίτης	1500	2700	1239
Χρωμίτης	100	3050	712
Χρωμίτης	1000	3050	921
Chamotte	100	1850	833
Chamotte	1000	1850	1084
Chamotte	1500	1850	1251

Είναι απαραίτητο να σημειωθεί ένας άλλος δημοφιλής τύπος τούβλων - τούβλο με όψη. Δεν φοβάται ούτε την υγρασία ούτε το κρύο. Η ειδική θερμοχωρητικότητα ενός τέτοιου τούβλου είναι 880 J/(kg deg). Το τούβλο έχει αποχρώσεις από έντονο κίτρινο έως φλογερό κόκκινο. Αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή φινιρίσματος και αντιμετωπίζοντας έργα. Η πυκνότητα αυτού του τύπου τούβλου είναι 1800 kg/m3.

Αξίζει να σημειωθεί μια ξεχωριστή κατηγορία τούβλων - πυρίμαχα τούβλα. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει τούβλα ντίνας, καρβορούνδιο, μαγνησίτη και πυρίμαχο. Τα πυρίμαχα τούβλα είναι αρκετά βαριά - η πυκνότητα των τούβλων αυτής της κατηγορίας μπορεί να φτάσει τα 2700 kg/m3.

Το τούβλο από καρβορούνδιο έχει τη χαμηλότερη θερμοχωρητικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες - είναι 779 J/(kg deg) σε θερμοκρασία 1000°C. Η τοιχοποιία που κατασκευάζεται από τέτοια τούβλα θερμαίνεται πολύ πιο γρήγορα από τα τούβλα από πυρίμαχο, αλλά διατηρεί τη θερμότητα λιγότερο καλά.

Τα πυρίμαχα τούβλα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κλιβάνων με θερμοκρασίες λειτουργίας έως 1500°C. Η ειδική θερμοχωρητικότητα των πυρίμαχων τούβλων εξαρτάται σημαντικά από τη θερμοκρασία. Για παράδειγμα, η ειδική θερμοχωρητικότητα των πυρότουβλων είναι 833 J/(kg deg) στους 100°Cκαι 1251 J/(kg deg) στους 1500°C.

Πηγές:

1. Franchuk A.U. Πίνακες θερμικών τεχνικών δεικτών οικοδομικών υλικών, Μ.: Ερευνητικό Ινστιτούτο Φυσικής Κατασκευών, 1969 - 142 σελ.
2. Πίνακες φυσικών μεγεθών. Ευρετήριο. Εκδ. ακαδ. Ι.Κ. Κίκοινα. Μ.: Atomizdat, 1976. - 1008 p. φυσική κατασκευών, 1969 - 142 p.
3. Βιομηχανικοί φούρνοι. Εγχειρίδιο αναφοράς για υπολογισμούς και σχεδιασμό. 2η έκδοση, διευρυμένη και αναθεωρημένη, Kazantsev E.I. Μ., “Μεταλλουργία”, 1975. - 368 σελ.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι οποιαδήποτε άμμος είναι κατάλληλη για οικοδομικές εργασίες. Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια. Πρώτον, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε μόνο ειδικούς τύπους κατασκευής. Δεύτερον, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά τους.

Το ειδικό βάρος και η θερμική ικανότητα αυτού του υλικού παίζουν σημαντικό ρόλο κατά την επιλογή ενός από τους τύπους του και θα συζητηθούν σε αυτό το άρθρο.

Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του εξαρτώνται από τον τύπο του υλικού. Υπάρχουν διάφορες ποικιλίες του. Από την προέλευση χωρίζεται σε φυσικό και τεχνητό. Ο πρώτος τύπος, ανάλογα με τον τόπο εξαγωγής, έχει τις ακόλουθες ποικιλίες:

Καριέρα

Η λατομική άμμος εξάγεται ως αποτέλεσμα της καταστροφής των πετρωμάτων. Οι κόκκοι του μπορεί να είναι από 0,16 έως 3,2 mm. Λόγω της φύσης της εκχύλισης, αποδεικνύεται χαμηλής ποιότητας, καθώς περιέχει πολλές ακαθαρσίες σε μορφή πηλού και σκόνης.

Θρυμματισμένο

Λαμβάνεται μέσω της καταστροφής και της άλεσης πετρωμάτων. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται με τη χρήση ειδικού εξοπλισμού, επομένως η εξόρυξη αυτής της άμμου αντικατοπτρίζεται στο υψηλό κόστος της. Λόγω του ακανόνιστου σχήματος που προκύπτει, οι κόκκοι άμμου δένουν καλά μεταξύ τους και με άλλους ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Κατά την προσθήκη τέτοιου υλικού, η κατανάλωση σκυροδέματος μειώνεται.

Εφαρμογή: Χρησιμοποιείται για κατασκευές από σκυρόδεμα, όταν ρίχνουμε δρόμους και μονοπάτια, καθώς και ως πληρωτικό για ξηρά μείγματα.

Οι παραπάνω ποικιλίες άμμου διαφέρουν ως προς το χρώμα. Έτσι, η ποικιλία λατομείου έχει κίτρινη και καφέ απόχρωση, ενώ η ποικιλία ποταμού απαντάται σε κρεμ και γκρι χρώματα.

Τεχνητός

Θεωρείται έτσι γιατί περνάει ειδική μεταχείριση, μετά από το οποίο λαμβάνεται ένα υλικό που διαφέρει σε ιδιότητες από το αρχικό του. Δημιουργήθηκε με σύνθλιψη φυσικών λίθων.

Χαλαζίας

Είναι το πιο δημοφιλές από όλα τα τεχνητά είδη. Λαμβάνεται με άλεση λευκού χαλαζία. Μετά από μια ορισμένη επεξεργασία, παράγεται μια ομοιογενής σύνθεση χωρίς ακαθαρσίες. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά δυνατό τον υπολογισμό των ακριβών διαστάσεων της μελλοντικής δομής.

Εφαρμογή: Ο τύπος χαλαζία χρησιμοποιείται ευρέως σε φινιρίσματα και διακοσμητικά έργα μερικές φορές προστίθεται κατά τη δημιουργία τσιμεντοκονίας, αλλά αυτό συμβαίνει εξαιρετικά σπάνια. Βρίσκεται συνήθως σε χρώματα, στόκους και φίλτρα αποστράγγισης.

Υπάρχει επίσης άμμος χύτευσης, χρησιμοποιείται κατά τη χύτευση σε μεταλλικά μοντέλα.

Προσδιορισμός ποσότητας

Αυτή η τιμή είναι ίση με τη μάζα που περιέχεται σε μια μονάδα όγκου. Με άλλα λόγια, πυκνότητα. Τις περισσότερες φορές στη βιβλιογραφία αναφοράς μετράται σε g/cm3 ή kg/m3.

Το ειδικό βάρος της άμμου εξαρτάται από την ποσότητα των ακαθαρσιών που περιέχει και την περιεκτικότητα σε υγρασία του υλικού. Η υψηλή περιεκτικότητα σε νερό αυξάνει το ειδικό βάρος ανά μονάδα όγκου. Επίσης, αυτός ο δείκτης θα εξαρτηθεί από τη θέση αποθήκευσης άμμου, η οποία μπορεί να είναι:

• φυσικό φαινόμενο?
• διάταξη του υλικού χύμα?
• τεχνητή συμπύκνωση.

Ο ίδιος τύπος άμμου υπό αυτές τις συνθήκες θα έχει διαφορετικές τιμές.

Σύμφωνα με το GOST 8736-77, υποδεικνύεται ότι το ειδικό βάρος της άμμου κατασκευής μπορεί να κυμαίνεται από 1150 έως 1700 kg/m 3.

Για παράδειγμα, ο πίνακας δείχνει διάφορες έννοιες των μεμονωμένων ποικιλιών του.

Είδος άμμου	Ειδικό βάρος σε kg/1 m 3
Σφράγιση αλλουβιακών ποταμών	1200-1700
	1650
	1590
Καριέρα	1500
Ναυτικός	1620
Χαλαζίας	1600-1700
Βρεγμένος	1920

Θερμοχωρητικότητα

Αυτή είναι η ικανότητα ενός υλικού να δέχεται, να συσσωρεύει και να διατηρεί ενέργεια. Η θερμοχωρητικότητα είναι ένας δείκτης των θερμοφυσικών ιδιοτήτων της άμμου. Η ικανότητα θέρμανσης εξαρτάται από τη χημική σύνθεση, τη δομή και την ποσότητα του υλικού που χρησιμοποιείται. Να γιατί γενικός δείκτηςθα εξαρτηθεί από την ξηρότητά του. Σημαντικό για συνθέσεις τσιμέντουκαι κατά τη σκυροδέτηση τοίχων.

Είδος άμμου	Ειδική θερμοχωρητικότητα σε kJ/kg ανά 1 0
Υγρός χαλαζίας	2,09
Ποτάμι ξερό	0,8
Καριέρα	0,84
Ναυτικός	0,88

Η άμμος κατασκευής είναι ένα καθολικό υλικό, χωρίς το οποίο καμία κατασκευή δεν μπορεί να ολοκληρωθεί. Αυτό είναι ένα φιλικό προς το περιβάλλον συστατικό διαλυμάτων και μειγμάτων. Ανθεκτικό στο κάψιμο και δεν υπόκειται σε σήψη. Κατά την επιλογή του τύπου του με υψηλή θερμική αγωγιμότητα κατασκευή από σκυρόδεμαμε αυτό θα συσσωρεύσει θερμότητα και το δωμάτιο θα δημιουργηθεί βέλτιστο μικροκλίμα. Αυτή η κατάσταση μπορεί να επιμείνει για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. Η χρήση άμμου με υψηλό ειδικό βάρος θα βοηθήσει στην εξοικονόμηση τσιμέντου.

Η ικανότητα ενός υλικού να συγκρατεί τη θερμότητα αξιολογείται από αυτό ειδική θερμοχωρητικότητα, δηλ. η ποσότητα θερμότητας (σε kJ) που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία ενός κιλού υλικού κατά ένα βαθμό. Για παράδειγμα, το νερό έχει ειδική θερμοχωρητικότητα 4,19 kJ/(kg*K). Αυτό σημαίνει, για παράδειγμα, ότι για να αυξηθεί η θερμοκρασία 1 kg νερού κατά 1°K, απαιτούνται 4,19 kJ.

Πίνακας 1. Σύγκριση ορισμένων υλικών αποθήκευσης θερμότητας

Υλικό	Σχεδία- πυκνότητα, kg/m 3	Ζεστός- χωρητικότητα, kJ/(kg*K)	Συντελεστής θερμότητα- το σύρμα- ity, W/(m*K)	TAM μάζας για θερμότητα συσσωρεύω- μεταφορά 1 GJ θερμότητας σε Δ= 20 K, kg	Σχετικά ισχυρός- μάζα ΤΑΜ σε σχέση με αναλογία προς τη μάζα του νερού, kg/kg	Όγκος TAM για θερμότητα συσσωρεύω- μεταφορά 1 GJ θερμότητας σε Δ= 20 K, m 3	Σχετικά ισχυρός- όγκος ΤΑΜ σε σχέση με αναλογία προς τον όγκο του νερού, m 3 / m 3
Γρανίτης, βότσαλα	1600	0,84	0,45	59500	5	49,6	4,2
Νερό	1000	4,2	0,6	11900	1	11,9	1
Αλάτι Glauber (δεκαϋδρικό θειικό νάτριο)	14600 1300	1,92 3,26	1,85 1,714	3300	0,28	2,26	0,19
Παραφίνη	786	2,89	0,498	3750	0,32	4,77	0,4

Για εγκαταστάσεις θέρμανσης νερού και συστήματα θέρμανσης υγρών, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε νερό ως υλικό αποθήκευσης θερμότητας και για ηλιακά συστήματα αέρα - βότσαλο, χαλίκι κ.λπ. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ένας συσσωρευτής θερμότητας με βότσαλο με την ίδια ενεργειακή ένταση σε σύγκριση με έναν συσσωρευτή θερμότητας νερού έχει 3 φορές μεγαλύτερο όγκο και καταλαμβάνει 1,6 φορές μεγάλη περιοχή. Για παράδειγμα, ένας συσσωρευτής θερμότητας νερού με διάμετρο 1,5 m και ύψος 1,4 m έχει όγκο 4,3 m 3, ενώ ένας συσσωρευτής θερμότητας με βότσαλο σε σχήμα κύβου με πλευρά 2,4 m έχει όγκο 13,8 m. 3.

Η πυκνότητα αποθήκευσης θερμότητας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μέθοδο αποθήκευσης και τον τύπο του υλικού αποθήκευσης θερμότητας. Μπορεί να συσσωρευτεί χημικά δεμένη μορφήστα καύσιμα. Στην περίπτωση αυτή, η πυκνότητα συσσώρευσης αντιστοιχεί στη θερμότητα της καύσης, kW*h/kg:

• λάδι - 11,3;
• άνθρακας (τυπικό καύσιμο) - 8,1;
• υδρογόνο - 33,6;
• ξύλο - 4,2.

Με τη θερμοχημική συσσώρευση θερμότητας στον ζεόλιθο (διαδικασίες προσρόφησης - εκρόφησης), μπορούν να συσσωρευτούν 286 Wh/kg θερμότητας σε διαφορά θερμοκρασίας 55°C. Η πυκνότητα συσσώρευσης θερμότητας σε στερεά υλικά (πέτρα, βότσαλα, γρανίτης, σκυρόδεμα, τούβλο) σε διαφορά θερμοκρασίας 60°C είναι 1417 W*h/kg και στο νερό - 70 W*h/kg. Κατά τις μεταβάσεις φάσης μιας ουσίας (τήξη - στερεοποίηση), η πυκνότητα συσσώρευσης είναι πολύ μεγαλύτερη, Wh/kg:

• πάγος (λιώσιμο) - 93;
• παραφίνη - 47;
• υδρίτες αλάτων ανόργανων οξέων - 40130.

Δυστυχώς, το καλύτερο δομικό υλικό που αναφέρεται στον Πίνακα 2, το σκυρόδεμα, του οποίου η ειδική θερμική ικανότητα είναι 1,1 kJ/(kg*K), διατηρεί μόνο το ¼ της ποσότητας θερμότητας που αποθηκεύει το νερό του ίδιου βάρους. Ωστόσο, η πυκνότητα του σκυροδέματος (kg/m3) υπερβαίνει σημαντικά την πυκνότητα του νερού. Η δεύτερη στήλη του Πίνακα 2 δείχνει τις πυκνότητες αυτών των υλικών. Πολλαπλασιάζοντας την ειδική θερμοχωρητικότητα με την πυκνότητα του υλικού, προκύπτει η θερμοχωρητικότητα ανά κυβικό μέτρο. Αυτές οι τιμές δίνονται στην τρίτη στήλη του πίνακα 2. Πρέπει να σημειωθεί ότι το νερό, παρά το γεγονός ότι το νερό, παρά το γεγονός ότι έχει τη χαμηλότερη πυκνότητα από όλα τα υλικά που δίνονται, έχει θερμοχωρητικότητα 1 m 3 υψηλότερη (2328,8 kJ/m 3) από άλλα υλικά του πίνακα, λόγω της σημαντικά υψηλότερης ειδικής θερμοχωρητικότητας του. Η χαμηλή ειδική θερμότητα του σκυροδέματος αντισταθμίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη μεγάλη του μάζα, λόγω της οποίας διατηρεί σημαντική ποσότητα θερμότητας (1415,9 kJ/m 3).

Η συνολική θερμική ικανότητα του αμμώδους βράχου που χρησιμοποιείται ως δομικό υλικό. Τι είναι ο συντελεστής “C”: (προδιαγραφή) ειδική θερμοχωρητικότητα SAND (αμμώδες υλικό). Πώς διαφέρουν αυτοί οι τύποι θερμοφυσικών χαρακτηριστικών του φυσικού λεπτόκοκκου υλικού, γιατί δεν μπορούμε να τα βγάλουμε πέρα ​​με μία μόνο φυσική παράμετρο που περιγράφει τις θερμικές ιδιότητες και γιατί ήταν απαραίτητο να εισαχθεί ο συντελεστής «για να πολλαπλασιαστούν οι οντότητες, περιπλέκοντας τη ζωή των κανονικών Ανθρωποι";

Όχι συγκεκριμένη, αλλά η συνολική θερμική ικανότητα, με τη γενικά αποδεκτή φυσική έννοια, είναι η ικανότητα μιας ουσίας να θερμαίνεται. Τουλάχιστον αυτό μας λέει οποιοδήποτε εγχειρίδιο θερμοφυσικής - Αυτό κλασικός ορισμόςθερμοχωρητικότητα(σωστή διατύπωση). Αυτό είναι στην πραγματικότητα ένα ενδιαφέρον φυσικό χαρακτηριστικό. Η «όψη του νομίσματος» που μας είναι ελάχιστα γνωστή από την καθημερινή ζωή. Αποδεικνύεται ότι όταν η θερμότητα παρέχεται από το εξωτερικό (θέρμανση, ζέσταμα), δεν αντιδρούν όλες οι ουσίες εξίσου στη θερμότητα (θερμική ενέργεια) και θερμαίνονται διαφορετικά. Ικανότητα Φυσική χαλαζιακή αλλουβιακή άμμοςλαμβάνουν, αποδέχονται, διατηρούν και συσσωρεύουν (συσσωρεύουν) θερμική ενέργεια ονομάζεται θερμοχωρητικότητα του ποταμού SAND. Και η ίδια είναι φυσικά χαρακτηριστικάβράχος που περιγράφει τις θερμοφυσικές ιδιότητες ενός μίγματος άμμου κατασκευής. Ταυτόχρονα, σε διαφορετικές εφαρμοσμένες πτυχές, ανάλογα με τη συγκεκριμένη πρακτική περίπτωση, ένα πράγμα μπορεί να είναι σημαντικό για εμάς. Για παράδειγμα: η ικανότητα μιας ουσίας να παίρνει ζεστόςή ικανότητα συσσώρευσης θερμική ενέργειαή «ταλέντο» να το κρατάς. Ωστόσο, παρά κάποιες διαφορές, με τη φυσική έννοια, θα περιγραφούν οι ιδιότητες που χρειαζόμαστε θερμοχωρητικότητα του υλικού άμμου.

Μια μικρή, αλλά πολύ «άσχημη εμπλοκή» θεμελιώδους φύσης είναι ότι η ικανότητα να θερμαίνεται - θερμική ικανότητα λεπτόκοκκου βράχου άμμου, σχετίζεται άμεσα όχι μόνο με τη χημική σύσταση, τη μοριακή δομή μιας ουσίας, αλλά και με την ποσότητά της (βάρος, μάζα, όγκος). Εξαιτίας μιας τέτοιας «δυσάρεστης» σύνδεσης, ο στρατηγός θερμοχωρητικότητα του υλικού άμμουγίνεται πολύ άβολο ένα φυσικό χαρακτηριστικό μιας ουσίας. Δεδομένου ότι μια μετρούμενη παράμετρος περιγράφει ταυτόχρονα «δύο διαφορετικά πράγματα». Δηλαδή: πραγματικά χαρακτηρίζει θερμοφυσικές ιδιότητες της άμμου, όμως, «εν παρόδω» λαμβάνει υπόψη και την ποσότητα του. Σχηματίζοντας ένα είδος αναπόσπαστου χαρακτηριστικού, στο οποίο συνδέονται αυτόματα η «υψηλή» θερμοφυσική και μια «μπανάλ» ποσότητα ουσίας (στην περίπτωσή μας: δομικό υλικό χύδην).

Λοιπόν, γιατί χρειαζόμαστε τέτοια θερμοφυσικά χαρακτηριστικά χύδην υλικού, που δείχνουν ξεκάθαρα έναν «ανεπαρκή ψυχισμό»; Από φυσικής πλευράς ο στρατηγός θερμοχωρητικότητα του βράχου άμμου(με τον πιο αδέξιο τρόπο), προσπαθεί όχι μόνο να περιγράψει την ποσότητα της θερμικής ενέργειας που μπορεί να συσσωρευτεί σε ένα λεπτόκοκκο οικοδομικό υλικό, αλλά και «να μας πει στην πορεία» για την ποσότητα χαλαζιακή άμμος. Το αποτέλεσμα είναι παράλογο, και όχι κατανοητό, κατανοητό, σταθερό, σωστό θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του πετρώματος άμμου. Αντί για μια χρήσιμη σταθερά κατάλληλη για πρακτική θερμοφυσικούς υπολογισμούς, «γλιστράμε» σε μια αιωρούμενη παράμετρο, η οποία είναι το άθροισμα (ολοκλήρωμα) της ποσότητας της θερμότητας που λαμβάνεται ΑΜΜΟΣκαι τη μάζα ή τον όγκο του από λεπτόκοκκο βράχο.

Ευχαριστώ, φυσικά, για τέτοιο «ενθουσιασμό», αλλά τον αριθμό Προσχωσιγενής άμμος ποταμούΜπορώ να το μετρήσω μόνος μου. Έχοντας λάβει τα αποτελέσματα σε μια πολύ πιο βολική, «ανθρώπινη» μορφή. Ποσότητα Ξηρή χαλαζιακή άμμοςΘα ήθελα να μην «εξάγω» με μαθηματικές μεθόδους και υπολογισμούς χρησιμοποιώντας έναν σύνθετο τύπο από το γενικό θερμοχωρητικότητα υλικού άμμου για οικοδομικές εργασίες, σε διαφορετικές θερμοκρασίες και μάθετε το βάρος (μάζα) σε γραμμάρια (g, g), κιλά (kg), τόνους (t), κύβους (κυβικά μέτρα, κυβικά μέτρα, m3), λίτρα (l) ή χιλιοστόλιτρα (ml ). Εξάλλου, έξυπνοι άνθρωποιΤα όργανα μέτρησης αρκετά κατάλληλα για αυτούς τους σκοπούς έχουν εφευρεθεί από καιρό. Για παράδειγμα: ζυγαριά ή άλλα όργανα.

Η αιωρούμενη φύση της παραμέτρου είναι ιδιαίτερα ενοχλητική: γενική θερμοχωρητικότητα κατασκευής SAND. Η ασταθής, μεταβλητή «διάθεσή» του. Εάν αλλάξετε το "μέγεθος μερίδας ή δόση", θερμοχωρητικότητα του SAND σε διαφορετικές θερμοκρασίεςαλλάζει αμέσως. Μεγαλύτερη ποσότητα βράχου, φυσική ποσότητα, απόλυτη τιμή θερμοχωρητικότητα του υλικού άμμου- αυξάνει. Λιγότερη ποσότητα βράχου, αξία θερμική ικανότητα του μείγματος άμμουμειώνεται. Αποδεικνύεται ότι είναι κάποιο είδος «ντροπής»! Με άλλα λόγια, αυτό που «έχουμε» δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να θεωρηθεί σταθερή περιγραφή θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του SAND σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Και θα θέλαμε να «έχουμε» έναν κατανοητό, σταθερό συντελεστή, μια παράμετρο αναφοράς που να χαρακτηρίζει θερμικές ιδιότητεςΜίγμα χαλαζιακής άμμου, χωρίς «αναφορές» στην ποσότητα του χύδην οικοδομικού υλικού (βάρος, μάζα, όγκος). Τι να κάνω;

Εδώ μια πολύ απλή, αλλά «πολύ επιστημονική» μέθοδος έρχεται σε βοήθεια. Δεν αφορά μόνο τον δικαστικό επιμελητή "συγκεκριμένο", πριν από μια φυσική ποσότητα, αλλά σε μια κομψή λύση που περιλαμβάνει τον αποκλεισμό της ποσότητας της ύλης από την εξέταση. Φυσικά, «άβολες, περιττές» παράμετροι: μάζα ή όγκος SAND χαλαζίαςείναι εντελώς αδύνατο να αποκλειστεί. Μόνο και μόνο για τον λόγο ότι αν δεν υπάρχει ποσότητα μίγματος προσχωσιγενούς άμμου, τότε το ίδιο το «θέμα συζήτησης» δεν θα παραμείνει. Πρέπει όμως να υπάρχει ουσία. Επομένως, επιλέγουμε κάποιο υπό όρους πρότυπο για τη μάζα του χύδην βράχου ή τον όγκο του αμμώδους υλικού, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως μονάδα κατάλληλη για τον προσδιορισμό της τιμής του συντελεστή "C" που χρειαζόμαστε. Για βάρος πλυμένης χαλαζιακής άμμου, μια τέτοια μονάδα μάζας του μείγματος άμμου, βολική για πρακτική χρήση, αποδείχθηκε ότι ήταν 1 κιλό (kg).

Τώρα εμείς θερμαίνουμε ένα κιλό άμμου κατά 1 βαθμό και η ποσότητα της θερμότητας (θερμική ενέργεια), που χρειαζόμαστε για να θερμάνουμε το χύμα υλικό άμμου κατά ένα βαθμό - αυτή είναι η σωστή φυσική μας παράμετρος, συντελεστής "C", καλά, αρκετά πλήρως και ξεκάθαρα περιγράφοντας ένα από τα θερμοφυσικές ιδιότητες του SAND σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Λάβετε υπόψη ότι τώρα έχουμε να κάνουμε με ένα χαρακτηριστικό που περιγράφει τη φυσική ιδιότητα μιας ουσίας, αλλά δεν προσπαθεί να μας «ενημερώσει επιπλέον» για την ποσότητα της. Ανετος; Δεν υπάρχουν λέξεις. Είναι τελείως διαφορετικό θέμα. Παρεμπιπτόντως, τώρα δεν μιλάμε πια για τον στρατηγό θερμική ικανότητα του μείγματος άμμου. Τα πάντα έχουν αλλάξει. ΑΥΤΗ ΕΙΝΑΙ Η ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΡΜΟΠΟΙΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΠΛΥΜΕΝΗΣ ΠΟΤΑΜΙΑΣ ΑΜΜΟΥ, που μερικές φορές αποκαλείται με άλλο όνομα. Πως; Απλά ΜΑΖΙΚΗ ΘΕΡΜΟΠΟΙΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΧΑΛΑΖΙΚΗΣ ΑΜΜΟΥ. Specific (sp.) και mass (m.) - σε αυτήν την περίπτωση: συνώνυμα, σημαίνουν αυτό που χρειαζόμαστε εδώ συντελεστής "C".

Πίνακας 1. Συντελεστής: ειδική θερμοχωρητικότητα SAND (ειδ.). Μαζική θερμική ικανότητα του ποταμού SAND. Στοιχεία αναφοράς για χύμα οικοδομικά υλικά φυσικής προέλευσης: πέτρα, μείγμα άμμου.

Στην κατασκευή είναι πολύ σημαντικό χαρακτηριστικόείναι η θερμοχωρητικότητα των οικοδομικών υλικών. Τα θερμομονωτικά χαρακτηριστικά των τοίχων του κτιρίου εξαρτώνται από αυτό και, κατά συνέπεια, η δυνατότητα άνετης διαμονής στο εσωτερικό του κτιρίου. Πριν αρχίσετε να εξοικειωθείτε με τα χαρακτηριστικά θερμομόνωσης μεμονωμένων δομικών υλικών, πρέπει να καταλάβετε τι είναι η θερμοχωρητικότητα και πώς προσδιορίζεται.

Ειδική θερμοχωρητικότητα υλικών

Η θερμοχωρητικότητα είναι μια φυσική ποσότητα που περιγράφει την ικανότητα ενός υλικού να συσσωρεύει θερμοκρασία από ένα θερμαινόμενο περιβάλλον. Ποσοτικά, η ειδική θερμοχωρητικότητα είναι ίση με την ποσότητα ενέργειας, μετρημένη σε J, που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος βάρους 1 kg κατά 1 βαθμό.
Παρακάτω ακολουθεί ένας πίνακας με την ειδική θερμοχωρητικότητα των πιο κοινών υλικών στην κατασκευή.

• τύπος και όγκος θερμαινόμενου υλικού (V);
• η ειδική θερμοχωρητικότητα αυτού του υλικού (Sud)·
• ειδικό βάρος (msp);
• αρχική και τελική θερμοκρασία του υλικού.

Θερμοδυναμικότητα οικοδομικών υλικών

Η θερμοχωρητικότητα των υλικών, ο πίνακας για τον οποίο δίνεται παραπάνω, εξαρτάται από την πυκνότητα και τη θερμική αγωγιμότητα του υλικού.

Και ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, με τη σειρά του, εξαρτάται από το μέγεθος και το κλείσιμο των πόρων. Ένα λεπτό-πορώδες υλικό, το οποίο έχει σύστημα κλειστών πόρων, έχει μεγαλύτερη θερμομόνωση και, κατά συνέπεια, χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα από ένα μεγάλου πορώδους.

Αυτό είναι πολύ εύκολο να το δει κανείς χρησιμοποιώντας τα πιο κοινά υλικά στην κατασκευή ως παράδειγμα. Το παρακάτω σχήμα δείχνει πώς ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας και το πάχος του υλικού επηρεάζουν τις θερμομονωτικές ιδιότητες των εξωτερικών περιφράξεων.

Το σχήμα δείχνει ότι τα δομικά υλικά με χαμηλότερη πυκνότητα έχουν χαμηλότερο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας.
Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Για παράδειγμα, υπάρχουν ινώδεις τύποι θερμομόνωσης για τους οποίους ισχύει το αντίθετο σχέδιο: όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του υλικού, τόσο υψηλότερος θα είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας.

Επομένως, δεν μπορείτε να βασιστείτε αποκλειστικά στον δείκτη της σχετικής πυκνότητας του υλικού, αλλά αξίζει να λάβετε υπόψη τα άλλα χαρακτηριστικά του.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά της θερμοχωρητικότητας των βασικών δομικών υλικών

Προκειμένου να συγκριθεί η θερμοχωρητικότητα των πιο δημοφιλών οικοδομικών υλικών, όπως το ξύλο, το τούβλο και το σκυρόδεμα, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η θερμοχωρητικότητα για καθένα από αυτά.

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να αποφασίσετε για το ειδικό βάρος του ξύλου, του τούβλου και του σκυροδέματος. Είναι γνωστό ότι 1 m3 ξύλου ζυγίζει 500 kg, τούβλο - 1700 kg και σκυρόδεμα - 2300 kg. Αν πάρουμε έναν τοίχο του οποίου το πάχος είναι 35 cm, τότε με απλούς υπολογισμούς διαπιστώνουμε ότι το ειδικό βάρος 1 τετραγωνικού μέτρου ξύλου θα είναι 175 kg, τούβλο - 595 kg, και σκυρόδεμα - 805 kg.
Στη συνέχεια, θα επιλέξουμε την τιμή θερμοκρασίας στην οποία θα συσσωρευτεί θερμική ενέργεια στους τοίχους. Για παράδειγμα, αυτό θα συμβεί σε μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα με θερμοκρασία αέρα 270C. Για τις επιλεγμένες συνθήκες, υπολογίζουμε τη θερμοχωρητικότητα των επιλεγμένων υλικών:

1. Τοίχος από ξύλο: C=SudhmuddhΔT; Sder=2,3x175x27=10867,5 (kJ);
2. Τοίχος από σκυρόδεμα: C=SudhmuddhΔT; Cbet = 0,84x805x27 = 18257,4 (kJ);
3. Τοίχος από τούβλα: C=SudhmuddhΔT; Skirp = 0,88x595x27 = 14137,2 (kJ).

Από τους υπολογισμούς που έγιναν, είναι σαφές ότι με το ίδιο πάχος τοιχώματος, το σκυρόδεμα έχει τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα και το ξύλο τη μικρότερη. Τι σημαίνει αυτό; Αυτό υποδηλώνει ότι σε μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα, η μέγιστη ποσότητα θερμότητας θα συσσωρευτεί σε ένα σπίτι από σκυρόδεμα και η μικρότερη ποσότητα θερμότητας θα συσσωρευτεί σε ένα σπίτι από σκυρόδεμα.

Αυτό εξηγεί το γεγονός ότι σε ένα ξύλινο σπίτι είναι δροσερό με ζεστό καιρό και ζεστό σε κρύο. Το τούβλο και το σκυρόδεμα συσσωρεύουν εύκολα μια αρκετά μεγάλη ποσότητα θερμότητας από το περιβάλλον, αλλά εξίσου εύκολα την αποχωρίζονται.

Θερμοχωρητικότητα και θερμική αγωγιμότητα των υλικών

Η θερμική αγωγιμότητα είναι μια φυσική ποσότητα υλικών που περιγράφει την ικανότητα της θερμοκρασίας να διεισδύει από τη μια επιφάνεια τοίχου στην άλλη.

Για να δημιουργηθούν άνετες συνθήκες εσωτερικού χώρου, είναι απαραίτητο οι τοίχοι να έχουν υψηλή θερμική ικανότητα και χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Σε αυτή την περίπτωση, οι τοίχοι του σπιτιού θα μπορούν να συσσωρεύουν θερμική ενέργεια από το περιβάλλον, αλλά ταυτόχρονα να εμποδίζουν τη διείσδυση της θερμικής ακτινοβολίας στο δωμάτιο.

Η θερμοχωρητικότητα ενός σώματος είναι η ικανότητα να απορροφά μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας όταν θερμαίνεται ή να την απελευθερώνει όταν ψύχεται. Η θερμοχωρητικότητα ενός σώματος είναι ο λόγος της απειροελάχιστης ποσότητας θερμότητας που δέχεται το σώμα προς την αντίστοιχη αύξηση της θερμοκρασίας του. Αυτή η τιμή μετριέται σε J/K. Για πρακτικές εφαρμογές χρησιμοποιείται ειδική θερμοχωρητικότητα. Η ειδική θερμοχωρητικότητα είναι η θερμοχωρητικότητα ανά μονάδα ποσότητας μιας ουσίας. Η ποσότητα αυτής της ουσίας, με τη σειρά της, μπορεί να μετρηθεί σε κυβικά μέτρα, κιλά ή γραμμομόρια. Ανάλογα με το σε ποια ποσοτική μονάδα ανήκει η θερμοχωρητικότητα, διακρίνονται η ογκομετρική, η μάζα και η μοριακή θερμοχωρητικότητα. Στην κατασκευή, είναι απίθανο να συναντήσουμε μοριακές μετρήσεις, οπότε θα αφήσω τη γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα στους φυσικούς.

Ειδική θερμοχωρητικότητα μάζας (που συμβολίζεται με το γράμμα C), που ονομάζεται επίσης ειδική θερμοχωρητικότητα, είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να παρέχεται σε μια μονάδα μάζας μιας ουσίας για να τη θερμάνει κατά μονάδα θερμοκρασίας. Στο SI μετριέται σε τζάουλ ανά κιλό ανά kelvin - J/(kg K).

Η ογκομετρική θερμοχωρητικότητα (C`) είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να παρέχεται σε μια μονάδα όγκου μιας ουσίας προκειμένου να θερμανθεί ανά μονάδα θερμοκρασίας. Στο SI μετριέται σε τζάουλ ανά κυβικό μέτρο ανά kelvin J/(m³ ·ΠΡΟΣ ΤΗΝ). Τα βιβλία αναφοράς κατασκευών συνήθως δίνουν τη μάζα ειδική θερμοχωρητικότητα - αυτό θα εξετάσουμε.

Στην αξία ειδική θερμοχωρητικότηταεπηρεάζεται από τη θερμοκρασία της ουσίας, την πίεση και άλλες θερμοδυναμικές παραμέτρους. Καθώς η θερμοκρασία μιας ουσίας αυξάνεται, η ειδική θερμοχωρητικότητα της, κατά κανόνα, αυξάνεται, αλλά ορισμένες ουσίες έχουν μια εντελώς μη γραμμική καμπύλη αυτής της εξάρτησης. Για παράδειγμα, με αύξηση της θερμοκρασίας από 0°C σε 37°C, η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού μειώνεται και μετά από 37°C έως 100°C αυξάνεται (βλ. εικόνα στα αριστερά). Επιπλέον, η ειδική θερμοχωρητικότητα εξαρτάται από το πώς επιτρέπεται να ποικίλει θερμοδυναμικές παραμέτρουςουσία (πίεση, όγκος, κ.λπ.). Για παράδειγμα, η ειδική θερμοχωρητικότητα σε σταθερή πίεση και σε σταθερό όγκο είναι διαφορετική.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της ειδικής θερμοχωρητικότητας: C=Q/(m·ΔT), όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται από μια ουσία κατά τη θέρμανση (ή απελευθερώνεται κατά την ψύξη), m είναι η μάζα της ουσίας, ΔT είναι η διαφορά μεταξύ της τελικής και της αρχικής θερμοκρασίας της ουσίας. Οι τιμές θερμοχωρητικότητας πολλών δομικών υλικών παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα.

Για οπτικοποίηση, θα δώσω επίσης τη σχέση μεταξύ θερμικής αγωγιμότητας και θερμοχωρητικότητας ορισμένων υλικών και επίσης τη σχέση μεταξύ θερμοχωρητικότητας και πυκνότητας:

Τι μας δίνει στην πράξη αυτό το χαρακτηριστικό των υλικών;

Στην κατασκευή θερμοανθεκτικών τοίχων χρησιμοποιούνται υλικά έντασης θερμότητας. Αυτό είναι σημαντικό για σπίτια με περιοδική θέρμανση, για παράδειγμα, με σόμπα. Τα υλικά έντασης θερμότητας και οι τοίχοι από αυτά συσσωρεύουν θερμότητα καλά. Το αποθηκεύουν κατά τη διάρκεια της εργασίας σύστημα θέρμανσης(φούρνοι) και σταδιακά απελευθερώστε μετά την απενεργοποίηση του συστήματος θέρμανσης, επιτρέποντάς σας έτσι να συντηρήσετε άνετη θερμοκρασίαμέσα σε 24 ώρες. Όσο περισσότερη θερμότητα μπορεί να αποθηκευτεί σε μια δομή έντασης θερμότητας, τόσο πιο σταθερή θα είναι η θερμοκρασία δωματίου. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι το τούβλο και το σκυρόδεμα, παραδοσιακά στην κατασκευή σπιτιών, έχουν σημαντικά χαμηλότερη θερμοχωρητικότητα από, για παράδειγμα, τη διογκωμένη πολυστερίνη και το ecowool έχει τρεις (!) φορές μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα από το σκυρόδεμα. Ωστόσο, δεν είναι τυχαίο ότι η μάζα εμπλέκεται στη φόρμουλα θερμοχωρητικότητας. Είναι η τεράστια μάζα σκυροδέματος ή τούβλου σε σύγκριση με το ίδιο ecowool που επιτρέπει Πέτρινοι τοίχοισπίτια να συσσωρεύονται σημαντικές ποσότητεςθερμότητα και εξομάλυνση των ημερήσιων διακυμάνσεων της θερμοκρασίας. Και είναι ακριβώς η ασήμαντη μάζα μόνωσης σε σπίτια πλαισίου, παρά τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα, δηλαδή αδύναμο σημείοόλες τις τεχνολογίες πλαισίων.

Για την επίλυση του περιγραφόμενου προβλήματος, εγκαθίστανται μαζικοί συσσωρευτές θερμότητας σε σπίτια πλαισίου - δομικά στοιχεία, έχοντας υψηλή μάζα με επαρκώς υψηλή θερμοχωρητικότητα. Θα μπορούσε να είναι μερικά εσωτερικούς τοίχουςκατασκευασμένο από τούβλο, τεράστια σόμπα ή τζάκι, τσιμεντοκονίες. Τα έπιπλα στο σπίτι είναι επίσης ένας καλός συσσωρευτής θερμότητας, καθώς το κόντρα πλακέ, η μοριοσανίδα και οποιοδήποτε ξύλο μπορούν να αποθηκεύσουν σχεδόν τρεις φορές περισσότερη θερμότητα ανά κιλό βάρους από το ίδιο τούβλο. Το μειονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι ο συσσωρευτής θερμότητας πρέπει να σχεδιαστεί στο στάδιο του σχεδιασμού σπίτι πλαίσιο. Λόγω του τεράστιου βάρους του, είναι απαραίτητο να σχεδιάσετε εκ των προτέρων το θεμέλιο και να φανταστείτε πώς αυτό το αντικείμενο θα ενσωματωθεί στο εσωτερικό. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μάζα δεν είναι ακόμα το μόνο κριτήριο, είναι απαραίτητο να αξιολογηθούν και τα δύο χαρακτηριστικά: η μάζα και η θερμοχωρητικότητα. Ακόμη και ο χρυσός, με το απίστευτο βάρος του των 20 τόνων ανά κυβικό μέτρο, θα λειτουργήσει μόνο 23% καλύτερα ως συσσωρευτής θερμότητας από έναν τσιμεντένιο κύβο βάρους 2,5 τόνων.

Αλλά η καλύτερη ουσία για έναν συσσωρευτή θερμότητας δεν είναι το σκυρόδεμα ή ακόμη και το τούβλο! Ο χαλκός, ο μπρούτζος και το σίδηρο είναι καλά, αλλά είναι πολύ βαριά. Νερό! Το νερό έχει τεράστια θερμική ικανότητα, την υψηλότερη μεταξύ των διαθέσιμων ουσιών. Τα αέρια Ήλιο (5190 J/(kg K) και Υδρογόνο (14300 J/(kg K)) έχουν ακόμη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα, αλλά είναι λίγο προβληματικά στη χρήση...

Υπολόγισα την ποσότητα της αποθηκευμένης θερμικής ενέργειας σε 1 m³ και 1 τόνο υλικού σε ΔT=1 °C. Q=C m ΔT

Όπως φαίνεται από τη γραφική αναπαράσταση των δεδομένων, κανένα υλικό δεν μπορεί να ανταγωνιστεί το νερό ως προς την ποσότητα της αποθηκευμένης θερμότητας! Για να έχουμε απόθεμα 1 MJ θερμότητας, χρειαζόμαστε 240 λίτρα νερό ή σχεδόν 8 τόνους χρυσού! Το νερό συσσωρεύει θερμότητα 2,6 φορές περισσότερο από το τούβλο (με τον ίδιο όγκο). Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε δοχεία νερού ως πολύ αποτελεσματικό συσσωρευτή θερμότητας. Η εφαρμογή ενός δαπέδου ζεστού νερού θα συμβάλει επίσης στη βελτίωση της σταθερότητας του καθεστώτος θερμοκρασίας.

Ωστόσο, αυτές οι εκτιμήσεις ισχύουν για θερμοκρασίες που δεν υπερβαίνουν τους 100°C. Μετά τον βρασμό, το νερό εισέρχεται σε διαφορετική φάση φάσης και αλλάζει δραματικά τη θερμική του ικανότητα.

Ασκήσεις μαθηματικών

Για τον υπολογισμό της απώλειας θερμότητας και του συστήματος θέρμανσης του μελλοντικού μου σπιτιού, χρησιμοποίησα ένα εξειδικευμένο λογισμικόγια τον υπολογισμό των στοιχείων συστήματα μηχανικής"VALTEC" από μια συγκεκριμένη Vesta-Trading LLC. Το πρόγραμμα VALTEC.PRG βρίσκεται στο ανοιχτή πρόσβασηκαι καθιστά δυνατό τον υπολογισμό του θερμαντικού νερού, της θέρμανσης δαπέδου και τοίχου, τον προσδιορισμό της ζήτησης θερμότητας των χώρων, του απαιτούμενου κόστους κρύου και ζεστού νερού, του όγκου των λυμάτων και τη λήψη υδραυλικών υπολογισμών των εσωτερικών δικτύων παροχής θερμότητας και νερού του ευκολία. Έτσι, χρησιμοποιώντας αυτό το υπέροχο δωρεάν πρόγραμμα, υπολόγισα ότι η απώλεια θερμότητας του σπιτιού μου με έκταση 152 τετραγωνικά μέτραανέρχονται σε λίγο λιγότερο από 5 kW θερμικής ενέργειας. Εκπέμπονται 120 kWh ή 432 MJ θερμότητας την ημέρα. Αν υποθέσουμε ότι θα χρησιμοποιήσω έναν συσσωρευτή θερμότητας νερού, ο οποίος θα ζεσταίνεται στους 85°C μία φορά την ημέρα χρησιμοποιώντας κάποια πηγή θερμότητας και θα απελευθερώνει σταδιακά θερμότητα στο σύστημα του θερμαινόμενου δαπέδου σε θερμοκρασία 25°C (ΔT=60°C ), τότε για συσσώρευση 432 MJ θερμότητας θα χρειαστώ χωρητικότητα m=Q/(C·ΔT), 432/(4.184·60)=1,7 m³.

Τι θα γινόταν αν εγκαταστούσα ένα φούρνο από τούβλα στο σπίτι, για παράδειγμα. Ένα τούβλο βάρους 1 τόνου, θερμαινόμενο σε μια εστία στους 500°C, αντισταθμίζει πλήρως την απώλεια θερμότητας του σπιτιού μου κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σε αυτή την περίπτωση, ο όγκος του τούβλου θα είναι περίπου 0,5 κυβικά μέτρα.

Ένα χαρακτηριστικό του έργου του σπιτιού μου (γενικά, τίποτα το ιδιαίτερο) είναι η θέρμανση με δάπεδο ζεστού νερού. Ο σωλήνας ψυκτικού θα τοποθετηθεί σε ένα στρώμα σκυροδέματος 7 εκατοστών κάτω από ολόκληρη την επιφάνεια του δαπέδου (152 m²) - δηλαδή 10,64 m³ σκυροδέματος! Κάτω από τη τσιμεντοκονία, σχεδιάζεται ένα ξύλινο δάπεδο σε δοκούς με μόνωση αφρού πολυστυρενίου 25 εκατοστών - μπορούμε να πούμε ότι μέσω ενός τέτοιου κέικ μόνωσης, 1 m² δαπέδου θα χάσει περίπου 4 W θερμότητας, η οποία, φυσικά, μπορεί να είναι με ασφάλεια αφρόντιστος. Ποια θα είναι η θερμοχωρητικότητα του δαπέδου; Σε θερμοκρασία ψυκτικού 27°C τσιμεντοκονίαθα απορροφήσει 580 MJ θερμότητας, που ισοδυναμεί με 161 kWh ενέργειας και περισσότερο από ό,τι καλύπτει την ημερήσια ζήτηση θερμότητας. Με άλλα λόγια, το χειμώνα στους -20°C (σε αυτές τις θερμοκρασίες υπολογίστηκε η απώλεια θερμότητας στο σπίτι), θα πρέπει να θερμαίνω το πάτωμα στους 27°C κάθε δύο μέρες και αν τοποθετήσω επιπλέον θέρμανση νερού συσσωρευτής για 1000 λίτρα, τότε ακόμη και δύο φορές την εβδομάδα Ο λέβητας θα λειτουργήσει!

Αυτό είναι, θερμοχωρητικότητα, μετά από μια πολύ επιφανειακή εξέταση.

Απορρόφηση θερμότητας

Ο συντελεστής απορρόφησης θερμότητας (αγγλικά U-value) αντανακλά την ικανότητα ενός υλικού να αντιλαμβάνεται θερμότητα όταν η θερμοκρασία στην επιφάνειά του κυμαίνεται ή, με άλλα λόγια, αυτός ο συντελεστής S δείχνει την ικανότητα μιας επιφάνειας υλικού με εμβαδόν 1 m² να απορροφήσει θερμότητα μέσα σε 1 s με διαφορά θερμοκρασίας 1 ° C. Πώς μπορεί να γίνει κατανοητό αυτό από Καθημερινή ζωή? Εάν εφαρμόσετε και τα δύο χέρια ταυτόχρονα σε δύο επιφάνειες από σκυρόδεμα και αφρώδες πλαστικό που έχουν την ίδια θερμοκρασία, τότε το πρώτο θα γίνει αντιληπτό ως πιο κρύο - ένα πείραμα που χρονολογείται από τα σχολικά μαθήματα φυσικής. Αυτή η αίσθηση προκαλείται από το γεγονός ότι η επιφάνεια του σκυροδέματος απορροφά (απορροφά) θερμότητα από το χέρι πιο εντατικά από την επιφάνεια του αφρού, καθώς το σκυρόδεμα έχει υψηλότερο συντελεστή απορρόφησης θερμότητας (Σκυρόδεμα = 18 W/(m² °C), Seps = 0,41 W /(m² °C)), παρά το γεγονός ότι η ειδική θερμοχωρητικότητα του αφρού πολυστυρενίου είναι μιάμιση φορά μεγαλύτερη από αυτή του σκυροδέματος.

Η τιμή του συντελεστή απορρόφησης θερμότητας S υλικών με περίοδο διακύμανσης θερμικής ροής 24 ωρώνείναι ανάλογος με τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ, W/(m·K), ειδική θερμοχωρητικότητα σ, J/(kg·K) και την πυκνότητα υλικού ρ, kg/m³ και είναι αντιστρόφως ανάλογος με την περίοδο των θερμικών ταλαντώσεων T , s (τύπος στα αριστερά). Αλλά στην κατασκευαστική πρακτική, χρησιμοποιούνται τύποι που λαμβάνουν υπόψη την επίδραση της αναλογίας μάζας της υγρασίας στο υλικό και κλιματικές συνθήκεςλειτουργία. Για να μην σας κατακλύσω με περιττές πληροφορίες, προτείνω να χρησιμοποιήσετε ήδη υπολογισμένα δεδομένα από πίνακα SNiP II-3-79 "Τεχνική θέρμανσης κατασκευών". Έχω συγκεντρώσει τα πιο ενδιαφέροντα σε ένα τραπεζάκι.

Θερμομονωτικά υλικάυψηλή απόδοση (χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα) έχουν πολύ χαμηλό συντελεστή απορρόφησης θερμότητας, δηλ. όταν αλλάζει η θερμοκρασία της επιφάνειας, αφαιρούν λιγότερη θερμότητα και επομένως χρησιμοποιούνται ενεργά για μόνωση κατασκευών και συσκευών με έντονα μεταβαλλόμενες συνθήκες λειτουργίας.

Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην εξωτερική επιφάνεια του υλικού, με τη σειρά τους, προκαλούν διακυμάνσεις θερμοκρασίας στο ίδιο το υλικό και σταδιακά θα εξασθενήσουν στο πάχος του υλικού.

Δεν έχω ακούσει ακόμη από κανέναν κατασκευαστή για την απορρόφηση θερμότητας των υλικών κατά τη διαδικασία κατασκευής - θα μπορούσε κανείς να έχει την εντύπωση ότι πρόκειται για κάποιο είδος θεωρητικής και όχι πολύ σημαντικής παραμέτρου. Ωστόσο, αυτό δεν είναι έτσι - απορρόφηση θερμότητας των υλικών εσωτερική διακόσμηση, για παράδειγμα τα δάπεδα, επηρεάζει άμεσα την αίσθηση άνεσης. Θα μπορείτε να περπατάτε άνετα στο πάτωμα ξυπόλητοι ή θα πρέπει να φοράτε παντόφλες όλο το χρόνο; Για τα δάπεδα, υπάρχουν πρότυπα για τον μέγιστο συντελεστή απορρόφησης θερμότητας. Η τυπική τιμή απορρόφησης θερμότητας επιστρώσεων για δάπεδα κτιρίων κατοικιών, νοσοκομείων, ιατρείων, κλινικών, γενικής εκπαίδευσης και παιδικών σχολείων, νηπιαγωγείων δεν υπερβαίνει τα 12 W/(m2-°C). για ορόφους δημόσιων κτιρίων, πλην των ανωτέρω, βοηθητικών κτιρίων και χώρων βιομηχανικές επιχειρήσεις, περιοχές με μόνιμους χώρους εργασίας σε θερμαινόμενα βιομηχανικά κτίρια όπου εκτελούνται ελαφριές φυσικές εργασίες (κατηγορία I) - όχι περισσότερο από 14 W/(m2-°C). για δάπεδα σε θερμαινόμενα δωμάτια βιομηχανικών κτιρίων όπου εκτελείται μέτρια φυσική εργασία (κατηγορία II) - όχι περισσότερο από 17 W/(m2-°C).

Ο ρυθμός απορρόφησης θερμότητας δεν είναι τυποποιημένος: σε δωμάτια με θερμοκρασία επιφάνειας δαπέδου πάνω από 23 °C. σε θερμαινόμενο εγκαταστάσεις παραγωγήςόπου εκτελείται βαριά σωματική εργασία (κατηγορία III). σε βιομηχανικά κτίρια, εάν τοποθετούνται επιφάνειες μόνιμων χώρων εργασίας ξύλινες σανίδεςή θερμομονωτικά χαλάκια? V ΔΗΜΟΣΙΑ ΚΤΙΡΙΑ, η λειτουργία των οποίων δεν συνδέεται με τη συνεχή παρουσία του κόσμου σε αυτά (αίθουσες μουσείων και εκθέσεων, φουαγιέ θεάτρων και κινηματογράφων κ.λπ.).

Θερμική αδράνεια

Η θερμική αδράνεια είναι η ικανότητα ενός κελύφους κτιρίου να αντιστέκεται στις αλλαγές στο πεδίο θερμοκρασίας κάτω από ποικίλες θερμικές επιδράσεις. Καθορίζει τον αριθμό των κυμάτων των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας που βρίσκονται (εξασθενημένα) στο πάχος του φράχτη.

Η παράμετρος απορρόφησης θερμότητας είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη θερμική αδράνεια των υλικών. Στο σχήμα που απεικονίζει τη διέλευση των κυμάτων θερμοκρασίας στο πάχος του υλικού, μπορείτε να δείτε το μήκος κύματος που ορίζεται ως l. Ο αριθμός τέτοιων κυμάτων που βρίσκονται στο πάχος του φράχτη είναι ένας δείκτης της θερμικής αδράνειας του φράχτη. Η αριθμητική τιμή αυτού του δείκτη έχει το όνομα του "μαζίτου του φράχτη"και συμβολίζεται με Δ. Για ομοιογενή φράχτη ισούται με το γινόμενο της θερμικής του αντίστασης R και του συντελεστή απορρόφησης θερμότητας του υλικού S: D=RS.

Το D είναι μια αδιάστατη ποσότητα. Σε ένα περίβλημα με D=8,5, υπάρχει περίπου ένα ολόκληρο κύμα θερμοκρασίας. Στο Δ< 8,5 в ограждении распологается неполная волна (т.е. запаздывание колебаний на εσωτερική επιφάνειασε σχέση με τους κραδασμούς στην εξωτερική επιφάνεια, λιγότερο από μία περίοδο. σε T = 24 ώρες η καθυστέρηση είναι μικρότερη από μία ημέρα), και σε D > 8,5, περισσότερα από ένα κύμα θερμοκρασίας εντοπίζονται στο πάχος.

Για πολυστρωματικούς φράχτες, η μαζικότητά του καθορίζεται ως το άθροισμα της μαζικότητας των μεμονωμένων στρωμάτων:

D=R1S1+R2S2+....RnSn, όπου

R1, R2, Rn - θερμική αντίσταση μεμονωμένων στρωμάτων,

S1, S2, Sn - υπολογισμένοι συντελεστές απορρόφησης θερμότητας του υλικού μεμονωμένων στρωμάτων της δομής.

Ο φράκτης θεωρείται:

Χωρίς αδράνεια στο Δ< 1,5;

"Φως" με D από 1,5 έως 4.

"Medium massive" με D από 4 έως 7.

"Massive" για D > 7.

Είναι ενδιαφέρον να συγκρίνουμε τη «μαζικότητα» D ενός φράχτη από, για παράδειγμα, αφρό πολυστερίνης 20 cm PSB-25 και τούβλο από πηλό:

D eps=R (0,2/0,035) * S (0,41)=2,34 (ο κρύος καιρός έξω θα επηρεάσει τη θερμοκρασία στο εσωτερικό σε περίπου 6,6 ώρες)

D τούβλο=R (0,2/0,7) * S (9,2)=2,63 (ο κρύος καιρός έξω θα επηρεάσει τη θερμοκρασία στο εσωτερικό σε περίπου 7,5 ώρες)

Βλέπουμε ότι η τοιχοποιία είναι μόνο 12% πιο «μαζική» από το αφρώδες πλαστικό! Ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα, αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι στην πραγματικότητα συνήθως χρησιμοποιούν λεπτότερη θερμομόνωση από αφρώδες πλαστικό (τυπικό πάνελ SIP - 15 cm EPS) και παχύτεροι τοίχοι είναι κατασκευασμένοι από τούβλα. Έτσι, με ένα πάχος τοίχος από τούβλαστα 60 cm η παράμετρος D = 7,9 και αυτή είναι ήδη μια «μαζική» δομή με όλη την έννοια του όρου, το κύμα θερμοκρασίας θα περάσει από έναν τέτοιο τοίχο για περίπου 22 ώρες.

Η θερμική αδράνεια είναι σίγουρα ένα ενδιαφέρον φαινόμενο, αλλά πώς μπορεί να ληφθεί υπόψη κατά την επιλογή της μόνωσης; Μπορούμε να φανταστούμε τη φυσική διαδικασία ενός κύματος θερμότητας που διέρχεται από τη μόνωση μας, αλλά αν δούμε τη θερμοκρασία της εσωτερικής επιφάνειας (Tse), το πλάτος της (A) και την απώλεια θερμότητας (Q), τότε γίνεται κάπως ασαφές πώς αυτή η παράμετρος (Δ) μπορεί να επηρεάσει την επιλογή. Για παράδειγμα, ας πάρουμε ένα πάχος 30 cm:

Τοίχο από τούβλα D=3,35, A=2°C, Tse=15°C, Q=31;

Διογκωμένη πολυστερίνη D=3,2, A=0,1°C, Tse=19,7°C Q=2,4;

Προφανώς, με σχεδόν ίση θερμική αδράνεια, θα είναι αισθητά πιο ζεστό με αφρό πολυστερίνης! Ωστόσο, η θερμική αδράνεια επηρεάζει τη λεγόμενη θερμική σταθερότητα των κτιρίων. Σύμφωνα με " Μηχανική θέρμανσης κατασκευών"Κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης αντίστασης μεταφοράς θερμότητας, η υπολογιζόμενη χειμερινή θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα εξαρτάται ακριβώς από τη θερμική αδράνεια! Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αδράνεια, τόσο μικρότερη επιρροή έχει μια απότομη αλλαγή στη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα στη σταθερότητα της εσωτερικής θερμοκρασίας. Η εξάρτηση έχει την εξής μορφή:

ρε<=1,5: Расчётная зимняя температура tн равна температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 98%;

1.5 < D < 4: tн равна температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 92%;

4 < D < 7: tн равна средней температуре наиболее холодных ТРЁХ суток;

D >7: tn ισούται με τη μέση θερμοκρασία των ψυχρότερων ΠΕΝΤΕ ημερών με πιθανότητα 92%.

Παραδόξως, στο ίδιο έγγραφο δεν υπάρχει μέση θερμοκρασία για τις πιο κρύες τρεις ημέρες, αλλά στο SNiP 01/23/99 υπάρχει μια ρήτρα "η θερμοκρασία της πιο κρύας πενθήμερης περιόδου με πιθανότητα 98%, νομίζω ότι είναι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπολογισμούς Η πλάκα στα αριστερά (. όπως πάντα, υπάρχουν αποκλίσεις στα έγγραφα). Επιτρέψτε μου να εξηγήσω με ένα παράδειγμα:

Χτίζουμε σπίτι πλαίσιοστη Βρέστη, και το μονώνουμε με ορυκτοβάμβακα 15 cm. Θερμική αδράνεια κατασκευής D=1,3. Αυτό σημαίνει ότι σε όλους τους υπολογισμούς θα πρέπει να λαμβάνουμε τη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα ως -31°C.

Κατασκευάζουμε σπίτι στη Βρέστη από αεριωμένο σκυρόδεμα πάχους 30 cm D=3,9. Μπορούμε τώρα να κάνουμε υπολογισμούς θερμοκρασίας για -25°C.

Τέλος, χτίζουμε ένα σπίτι στη Βρέστη από ξυλεία Pushcha με διάμετρο 30 cm D = 9,13. Η αδράνεια του επιτρέπει να παράγει θερμικούς υπολογισμούςγια θερμοκρασίες όχι χαμηλότερες από -21°C.

Οι τεράστιοι θερμοβαρείς τοίχοι το καλοκαίρι μπορούν να χρησιμεύσουν ως παθητικός ρυθμιστής θερμοκρασίας στα δωμάτια λόγω της ημερήσιας διαφοράς θερμοκρασίας. Οι τοίχοι που έχουν κρυώσει κατά τη διάρκεια της νύχτας δροσίζουν τον ζεστό αέρα που προέρχεται από το δρόμο κατά τη διάρκεια της ημέρας και το αντίστροφο. Μια τέτοια ρύθμιση είναι χρήσιμη όταν η μέση ημερήσια θερμοκρασία αέρα είναι άνετη για τον άνθρωπο. Αλλά αν δεν είναι πολύ δροσερό τη νύχτα και πολύ ζεστό κατά τη διάρκεια της ημέρας, τότε δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς κλιματισμό σε ένα πέτρινο σπίτι.Το χειμώνα, οι τεράστιοι εξωτερικοί τοίχοι είναι απολύτως άχρηστοι ως ρυθμιστής του κλίματος. Το χειμώνα κάνει κρύο μέρα και νύχτα. Εάν το σπίτι δεν θερμαίνεται συνεχώς, αλλά περιοδικά, για παράδειγμα, με ξύλο, τότε χρειάζεται μια τεράστια πέτρινη σόμπα ως συσσωρευτής θερμότητας και όχι εξωτερικοί τοίχοι από τούβλα. Για να γίνουν οι εξωτερικοί τοίχοι θερμοσυσσωρευτής το χειμώνα πρέπει να είναι καλά μονωμένοι εξωτερικά! Αλλά τότε το καλοκαίρι αυτοί οι τοίχοι δεν θα μπορούν πλέον να κρυώσουν γρήγορα κατά τη διάρκεια της νύχτας. Θα είναι το ίδιο σπίτι πλαισίου με μόνωση, αλλά με εσωτερικό συσσωρευτή θερμότητας.

Για να οπτικοποιήσω τις θερμικές διεργασίες που συμβαίνουν στο πάχος ενός ομοιογενούς υλικού, έφτιαξα μια διαδραστική μονάδα flash στην οποία μπορείτε να αλλάξετε τις θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου, να αλλάξετε το πάχος του υλικού εντός ορισμένων ορίων και να επιλέξετε (από μια μικρή λίστα με τις περισσότερες ενδιαφέρον από την άποψή μου) το ίδιο το υλικό. Ορισμένα από τα μαθηματικά στη μονάδα flash βασίζονται σε τύπους από το SNiP II-3-79 "Building Heat Engineering" και μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς από τα άλλα παραδείγματά μου λόγω των εξαιρετικά διαφορετικών δεδομένων σχετικά με τα χαρακτηριστικά του ίδιου υλικού, στα διάφορα απαιτήσεις για το μικροκλίμα από την πηγή στην πηγή (SNiPs, KTP), ακόμη και με υπολογισμούς σε κάθε είδους εγχειρίδια λόγω αυθαίρετης στρογγυλοποίησης τόσο στα εγχειρίδια όσο και από μέρους μου =) Όλοι οι υπολογισμοί είναι, ούτως ειπείν, εισαγωγικοί.

Η άμμος θεωρείται το πιο κοινό υλικό, το οποίο χρησιμοποιείται σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας, ιδιαίτερα στις κατασκευές. Δεν υπάρχει σχεδόν ένα σύγχρονο κτίριο όπου η άμμος δεν χρησιμοποιείται ως συστατικό υλικό. Χρησιμοποιείται για μίγμα σκυροδέματος ή συνηθισμένο κονίαμα για την τοποθέτηση τοίχου από τούβλα. Η θερμική ικανότητα της άμμου θα συζητηθεί στο άρθρο.

Πλεονεκτήματα

Αμμος έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα,χάρη στην οποία το κτίριο χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια. Τα κυριότερα περιλαμβάνουν:

• σεισμική αντίσταση;
• ανέχεται ξαφνικές αλλαγές θερμοκρασίας, από σοβαρούς παγετούς έως ζεστά κλίματα.
• χαμηλή συμπίεσηυλικό, βοηθά στην τοποθέτηση μιας βαριάς βάσης πάνω του και ταυτόχρονα στην πρόσθετη προστασία ολόκληρης της δομής. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα σε περιοχές με συχνούς σεισμούς.
• διαπερατότητα νερού, η οποία επιτρέπει τον καθαρισμό πολλών υγρών.
• ευρύ φάσμα εφαρμογών σε άλλους τομείς.

Για τη διευκόλυνση του προσδιορισμού της θερμοχωρητικότητας ενός υλικού, στην περίπτωση αυτή της άμμου, χρησιμοποιούνται έτοιμοι πίνακες που περιέχουν υπολογισμούς. Χρησιμοποιούνται από τους κατασκευαστές για την εκτέλεση υπολογισμών.

Η θερμική αγωγιμότητα είναι επίσης σημαντική,λαμβάνονται υπόψη κατά τον προγραμματισμό εργασίες θερμομόνωσης. Επιλογή το σωστό υλικόείναι πολύ σημαντικό, καθορίζει πόση θερμική ενέργεια θα πρέπει να ξοδέψετε για να θερμάνετε το έτοιμο δωμάτιο.

Το κύριο πρόβλημα είναι η χαμηλή θερμοχωρητικότητα του υλικού άμμου και το έτοιμο δωμάτιο, ειδικά αν πρόκειται για κτίριο κατοικιών, απαιτεί πρόσθετη θερμομόνωση. Η θερμική αγωγιμότητα εξαρτάται από την πυκνότητα του ίδιου του υλικού. Ενα ακόμα σημαντικό σημείοείναι η περιεκτικότητα σε υγρασία της άμμου.

Όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα, καθώς αυξάνεται, αυξάνεται και η θερμική αγωγιμότητα του υλικού άμμου.

Πίνακας - έκφραση των κύριων παραμέτρων της θερμικής αγωγιμότητας της άμμου

Αυτός ο πίνακας θα βοηθήσει τόσο τους αρχάριους κατασκευαστές όσο και εκείνους που δεν είναι νέοι σε αυτήν την επιχείρηση να υπολογίζουν γρήγορα και με ακρίβεια απαιτούμενο ποσόυλικό άμμου για μελλοντική ανάπτυξη. και η θερμοχωρητικότητα είναι 840 Jkg*deg.

Εάν χρησιμοποιείται υγρή άμμος ποταμού, τότε οι παράμετροι θα είναι οι εξής: μια μάζα 1900 kgm3 έχει θερμική αγωγιμότητα 0,814 W m*deg και θερμική ικανότητα 2090 Jkg*deg.

Όλα αυτά τα δεδομένα προέρχονται από διάφορα εγχειρίδια για φυσικές ποσότητες και πίνακες θερμικής μηχανικής, όπου δίνονται πολλοί δείκτες ειδικά για δομικά υλικά. Θα είναι λοιπόν χρήσιμο να έχετε μαζί σας ένα τέτοιο βιβλίο.

Ποια είναι η καλύτερη άμμος για την κατασκευή σκυροδέματος;

Ευρεία χρήση άμμου σε Κατασκευαστικές εργασίεςσας επιτρέπει να επεκτείνετε το εύρος των εφαρμογών. Αυτός είναι καθολική θεραπεία για το μαγείρεμα διάφοροι τύποιλύση:

• για μείγματα σκυροδέματος?
• επί ;
• τοίχοι?
• τοποθέτηση τοίχων με μπλοκ ή τούβλα;
• πλήρωση φέρουσες πλάκες.
• παραγωγή μονόλιθου.

Μπορείτε να απαριθμήσετε περισσότερα, το κύριο πράγμα είναι να κατανοήσετε την ουσία. Αλλά κατά την κατασκευή διαφόρων τύπων κατασκευών, τρίψτε με διαφορετική σύνθεσηκαι ιδιότητες.

Μια μοναδική ιδιότητα μετάβασης από μια χαλαρή κατάσταση σε μια πυκνή. Επιτρέπει τη χρήση αυτού του υλικού για προστατευτική και φυσική απορρόφηση κραδασμών της βάσης της κατασκευής.

Αν επισημάνουμε το συστατικό παραγωγής του σκυροδέματος, τότε εδώ κατασκευαστικούς οργανισμούςκαι οι ιδιώτες κατασκευαστές προτιμούν την άμμο του ποταμού. Οι ιδιότητές του σας επιτρέπουν να αρχίσετε να το χρησιμοποιείτε χωρίς πρόσθετους χειρισμούς όπως πλύσιμο, όπως σε λατομείο.

Η πιο καθαρή άμμος ανάμεσα στις εξορυσσόμενες άμμους είναι αυτή που εξορύσσεται από τον πυθμένα των ενεργών ποταμών. Υποβάλλεται σε επιπλέον επεξεργασία πλυσίματος και μπορεί να χρησιμοποιηθεί αμέσως για τον προορισμό του. Η ομοιογενής μάζα και η απουσία περιττών ακαθαρσιών καθιστούν αυτόν τον τύπο άμμου το πιο δημοφιλές, παρά το κόστος.

- ειδικό υλικό και απαιτεί ακριβή υπολογισμό των αναλογιών των συστατικών και η ποιότητά του εξαρτάται από την παρουσία αργιλικών πετρωμάτων στην άμμο. Εξάλλου, οι ιδιότητες του πηλού περιβάλλουν τους κόκκους άμμου του εξαγόμενου υλικού, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την υψηλής ποιότητας πρόσφυση της άμμου σε άλλα συστατικά του μείγματος σκυροδέματος, συμπεριλαμβανομένου του τσιμέντου.

Από χαρακτηριστικά η άμμος εξακολουθεί να χωρίζεται σε τάξεις:

• πρώτη τάξη;
• ΔΕΥΤΕΡΗ ταξη;
• ειδική άμμο.

Κάθε μία από τις αναφερόμενες ομάδες χρησιμοποιείται για τη χρήση προϊόντων σκυροδέματος, αλλά μόνο για έναν στενό κύκλο. Για παράδειγμα, η πρώτη κατηγορία χρησιμοποιείται για τη χύτευση σκυροδέματος, τα κύρια χαρακτηριστικά της οποίας είναι:

• ποιότητα;
• υψηλή αντοχή σε εξωτερικές επιρροές.
• ξαφνικές αλλαγές στη θερμοκρασία, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής στον παγετό.

Οι άμμοι που ανήκουν στη δεύτερη κατηγορία χρησιμοποιούνται μόνο για την κατασκευή υλικών που δεν απαιτούν αυξημένη αντοχή στην υγρασία, για παράδειγμα, για πλακάκια ή δομές πρόσοψης.

Ειδικά μείγματα άμμου είναι απαραίτητα κατά την κατασκευή σκυροδέματος ή κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα. Τέτοια μείγματα καθιστούν δυνατή την ενίσχυση ορισμένων δεικτών συμπίεσης και αντοχής σε αλλαγές στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες και τη χρήση της άμμου, δείτε το βίντεο: