Toplinski kapacitet kvarcnog pijeska. Toplinski kapacitet, apsorpcija topline i tromost. Toplinski kapacitet građevnih materijala
Ukupni toplinski kapacitet pješčane stijene koja se koristi kao građevinski materijal. Što je koeficijent "C": (sp.) specifični toplinski kapacitet PIJESKA (pješčanog materijala). Kako se razlikuju te vrste termofizičkih svojstava prirodnog sitnozrnatog materijala, zašto se nije moguće snaći s jednim fizikalnim parametrom koji opisuje toplinska svojstva i zašto je bilo potrebno uvesti koeficijent "za umnožavanje entiteta, komplicirajući život normalnog narod"?Ne specifičan, ali ukupni toplinski kapacitet, u općeprihvaćenom fizičkom smislu, sposobnost je tvari da se zagrije. Barem nam to kaže svaki udžbenik toplinske fizike - ovo je klasična definicija toplinskog kapaciteta(ispravan tekst). Zapravo, ovo je zanimljiva fizička značajka. Malo nam poznata u svakodnevnom životu "strana medalje". Ispada da kada se toplina dovodi izvana (grijanje, zagrijavanje), ne reagiraju sve tvari jednako na toplinu (toplinska energija) i zagrijavaju se različito. Sposobnost PIJESAK kvarcni aluvijalni prirodni primati, primiti, zadržati i akumulirati (akumulirati) toplinsku energiju naziva se toplinski kapacitet riječnog PIJESKA. I ona sama, jest fizička karakteristika stijena koja opisuje termofizička svojstva mješavine građevinskog pijeska. Istovremeno, u različitim primijenjenim aspektima, ovisno o konkretnom praktičnom slučaju, jedna stvar može se pokazati važnom za nas. Na primjer: sposobnost tvari da uzima toplo ili sposobnost akumulacije Termalna energija ili "talent" da ga zadrži. Međutim, unatoč nekim razlikama, u fizičkom smislu, bit će opisana svojstva koja su nam potrebna toplinski kapacitet pješčanog materijala.
Mala, ali vrlo "gadna smetnja" temeljne prirode je da sposobnost zagrijavanja - toplinski kapacitet sitnozrnatog pješčenjaka, izravno je povezan ne samo s kemijski sastav, molekularnom građom tvari, ali i s njezinom količinom (težina, masa, volumen). Zbog takve “neugodne” veze general toplinski kapacitet pješčanog materijala postaje previše nezgodna fizikalna karakteristika tvari. Budući da jedan mjereni parametar istovremeno opisuje "dvije različite stvari". Naime: stvarno karakterizira termofizička svojstva PIJESKA, međutim, "u prolazu" također vodi računa o njegovoj količini. Formirajući svojevrsnu integralnu karakteristiku, u kojoj se automatski povezuju "visoka" toplinska fizika i "banalna" količina materije (u našem slučaju: građevinski rasuti materijal).
Pa, zašto su nam potrebne takve termofizičke karakteristike rasutog materijala, u kojem se jasno prati "neadekvatna psiha"? Sa stajališta fizike, ukupno toplinski kapacitet pješčane stijene(na najnespretniji način), pokušava ne samo opisati količinu toplinske energije koja se može akumulirati u sitnozrnatom građevinskom materijalu, već nas "usputno informirati" o količini kvarcni pijesak. Ispada apsurdno, a ne jasno, razumljivo, stabilno, ispravno termofizička karakteristika pješčane stijene. Umjesto korisne konstante prikladne za praktične termofizički proračuni, dan nam je plutajući parametar, koji je zbroj (integral) primljene količine topline PIJESAK a njegova masa ili volumen sitnozrnate stijene.
Hvala vam, naravno, na takvom "entuzijazmu", ali količini RIJEČNI PIJESAK Mogu se mjeriti. Dobivši rezultate u mnogo prikladnijem, "ljudskom" obliku. Količina PIJESAK kvarcni suhi Ne bih htio "izdvajati" matematičkim metodama i izračunima pomoću složene formule iz općeg toplinski kapacitet pješčanog materijala za Građevinski radovi , na različitim temperaturama, i saznajte težinu (masu) u gramima (g, g), kilogramima (kg), tonama (tonama), kockama ( kubičnih metara, kubični metri, m3), litre (l) ili mililitre (ml). Pogotovo otkad pametni ljudi davno došao do mjernih instrumenata sasvim prikladnih za te svrhe. Na primjer: vage ili drugi uređaji.
Osobito "iritantna plutajuća priroda" parametra: općenito toplinski kapacitet građevnog pijeska. Njegovo nestabilno, promjenjivo "raspoloženje". Prilikom promjene "veličine serviranja ili doze", toplinski kapacitet PIJESKA na različitim temperaturama mijenja odmah. Više rocka, fizička količina, apsolutna vrijednost toplinski kapacitet pješčanog materijala- povećava se. Manje količine kamena, što znači toplinski kapacitet mješavine pijeska smanjuje se. "Sramota" neke ispada! Drugim riječima, ono što "imamo" nikako se ne može smatrati stalnim opisom termofizičke karakteristike PIJESKA na različitim temperaturama. A poželjno je da "imamo" razumljiv, konstantan koeficijent, referentni parametar koji karakterizira toplinska svojstva mješavina kvarcnog pijeska, bez "referenci" na količinu rasutog građevinskog materijala (težina, masa, volumen). Što uraditi?
Ovdje nam u pomoć dolazi vrlo jednostavna, ali "vrlo znanstvena" metoda. Ne svodi se samo na sudskog ovršitelja "ud. - specifično", ispred fizikalne veličine, ali na elegantno rješenje koje uključuje izuzimanje količine materije iz razmatranja. Naravno, "neudobni, suvišni" parametri: masa ili volumen PIJESAK kvarcni apsolutno nemoguće isključiti. Makar iz razloga što ako nema količine aluvijalne pješčane mješavine, onda neće biti ni samog “predmeta rasprave”. A tvar bi trebala biti. Stoga biramo neki uvjetni standard za masu rastresite stijene ili volumen pjeskovitog materijala, koji se može smatrati jedinicom pogodnom za određivanje vrijednosti koeficijenta "C" koji nam je potreban. Za ISPRANI KVARCNI PIJESAK, takva jedinica mase mješavine pijeska, pogodna za praktičnu upotrebu, pokazala se kao 1 kilogram (kg).
Sad mi jedan kilogram PIJESKA zagrijavamo za 1 stupanj, a količina topline (toplinske energije), trebamo kako bismo zagrijali rastresito pješčani materijal jedan stupanj - ovo je naš točan fizički parametar, koeficijent "C", dobro, potpuno i jasno opisuje jedan od termofizička svojstva PIJESKA na različitim temperaturama. Imajte na umu da se sada bavimo opisom karakteristika fizičko vlasništvo tvari, ali ne pokušavajući nas "dodatno informirati" o njegovoj količini. Udobno? Nema riječi. To je sasvim druga stvar. Usput, sada ne govorimo o generalu toplinski kapacitet mješavine pijeska. Sve se promijenilo. OVO JE SPECIFIČNI TOPLINSKI KAPACITET OPRANOG RIJEČNOG PIJESKA, koji se ponekad naziva drugim imenom. Kako? Samo MASOVNO TOPLINSKI KAPACITET KVARCNOG PIJESKA. Specifična (sp.) i masa (m.) - in ovaj slučaj: sinonimi, oni ovdje znače onaj koji nam treba koeficijent "C".
Tablica 1. Koeficijent: specifični toplinski kapacitet PIJESKA (sp.). Maseni toplinski kapacitet riječnog PIJESKA. Referentni podaci za skupno Građevinski materijal prirodno porijeklo: stijena, mješavina pijeska.
Stvaranje optimalne mikroklime i potrošnja toplinske energije za grijanje privatne kuće u hladnoj sezoni uvelike ovisi o svojstvima toplinske izolacije građevinskih materijala od kojih je ova zgrada izgrađena. Jedna od tih karakteristika je toplinski kapacitet. Ova se vrijednost mora uzeti u obzir pri odabiru građevinskog materijala za izgradnju privatne kuće. Stoga će se dalje razmotriti toplinski kapacitet nekih građevinskih materijala.
Definicija i formula toplinskog kapaciteta
Svaka tvar, u jednom ili drugom stupnju, sposobna je apsorbirati, pohraniti i zadržati toplinsku energiju. Za opis ovog procesa uvodi se pojam toplinskog kapaciteta, što je svojstvo materijala da apsorbira toplinsku energiju kada se okolni zrak zagrijava.
Za zagrijavanje bilo kojeg materijala mase m od temperature t početne do temperature t konačne bit će potrebno utrošiti određenu količinu toplinske energije Q koja će biti proporcionalna razlici mase i temperature ΔT (t konačna -t početna). Stoga će formula toplinskog kapaciteta izgledati ovako: Q \u003d c * m * ΔT, gdje je c koeficijent toplinskog kapaciteta ( specifična vrijednost). Može se izračunati po formuli: c \u003d Q / (m * ΔT) (kcal / (kg * ° C)).
Uvjetno pretpostavivši da je masa tvari 1 kg, a ΔT = 1°C, dobiva se c = Q (kcal). To znači da je specifični toplinski kapacitet jednak količini toplinske energije koja se potroši na zagrijavanje materijala od 1 kg za 1°C.
Povratak na indeks
Korištenje toplinskog kapaciteta u praksi
Za izgradnju toplinski otpornih konstrukcija koriste se građevinski materijali s visokim toplinskim kapacitetom. Ovo je vrlo važno za privatne kuće u kojima ljudi stalno žive. Činjenica je da vam takve strukture omogućuju pohranu (akumulaciju) topline, tako da se u kući održava ugodna temperatura. dugo vremena. Prvo, grijač zagrijava zrak i zidove, nakon čega sami zidovi zagrijavaju zrak. Ovo štedi unovčiti na grijanje i učiniti vaš boravak ugodnijim. Za kuću u kojoj ljudi žive povremeno (na primjer, vikendom), veliki toplinski kapacitet građevinskog materijala imat će suprotan učinak: takvu će zgradu biti prilično teško brzo zagrijati.
Vrijednosti toplinskog kapaciteta građevinskih materijala dane su u SNiP II-3-79. Ispod je tablica glavnih građevinskih materijala i vrijednosti njihovog specifičnog toplinskog kapaciteta.
stol 1
Cigla ima veliki toplinski kapacitet pa je idealna za gradnju kuća i zidanje peći.
Govoreći o toplinskom kapacitetu, treba napomenuti da peći za grijanje preporuča se graditi od opeke, budući da je vrijednost njegovog toplinskog kapaciteta prilično visoka. To vam omogućuje da pećnicu koristite kao svojevrsni akumulator topline. Akumulatori topline u sustavima grijanja (osobito u sustavima grijanja vode) koriste se svake godine sve više i više. Takvi uređaji su prikladni jer ih je dovoljno jednom dobro zagrijati s intenzivnim ložištem kotla na kruta goriva, nakon čega će grijati vašu kuću cijeli dan, pa čak i više. Ovo će značajno uštedjeti vaš proračun.
Povratak na indeks
Toplinski kapacitet građevnih materijala
Kakvi bi trebali biti zidovi privatne kuće kako bi se pridržavali građevinskih normi? Odgovor na ovo pitanje ima nekoliko nijansi. Da bi se pozabavili njima, dat će se primjer toplinskog kapaciteta 2 najpopularnija građevna materijala: betona i drva. ima vrijednost od 0,84 kJ / (kg * ° C), a drvo - 2,3 kJ / (kg * ° C).
Na prvi pogled moglo bi se pomisliti da je drvo toplinski intenzivniji materijal od betona. To je točno, jer drvo sadrži gotovo 3 puta više toplinske energije od betona. Za zagrijavanje 1 kg drva potrebno je potrošiti 2,3 kJ toplinske energije, no kada se ohlade, također će u prostor otpustiti 2,3 kJ. Istodobno, 1 kg betonske konstrukcije može akumulirati i, prema tome, osloboditi samo 0,84 kJ.
Ali nemojte žuriti sa zaključcima. Na primjer, morate saznati koliki je toplinski kapacitet 1 m 2 betona i drveni zid debljine 30 cm.Da biste to učinili, prvo morate izračunati težinu takvih struktura. 1 m 2 ovoga betonski zidće težiti: 2300 kg / m 3 * 0,3 m 3 \u003d 690 kg. 1 m 2 drvenog zida će težiti: 500 kg / m 3 * 0,3 m 3 \u003d 150 kg.
- za betonski zid: 0,84 * 690 * 22 = 12751 kJ;
- Za drvena konstrukcija: 2,3 * 150 * 22 \u003d 7590 kJ.
Iz dobivenog rezultata možemo zaključiti da će 1 m 3 drva akumulirati toplinu gotovo 2 puta manje od betona. Međumaterijal u smislu toplinskog kapaciteta između betona i drva je zidanje opekom, u jedinici volumena koji će pod istim uvjetima sadržavati 9199 kJ toplinske energije. Istovremeno će porobeton, kao građevinski materijal, sadržavati samo 3326 kJ, što će biti znatno manje od drva. Međutim, u praksi, debljina drvene konstrukcije može biti 15-20 cm, kada se gazirani beton može postaviti u nekoliko redova, značajno povećavajući specifičnu toplinu zida.
Toplinski kapacitet tijela je sposobnost da apsorbiraju određenu količinu topline kada se zagrijavaju ili da je predaju kada se ohlade. Toplinski kapacitet tijela je omjer beskrajno male količine topline koju tijelo primi i odgovarajućeg porasta njegove temperature. Ova vrijednost se mjeri u J/K. Za praktične primjene koristi se specifični toplinski kapacitet. Specifični toplinski kapacitet je toplinski kapacitet po jedinici količine tvari. Količina ove tvari, pak, može se mjeriti u kubnim metrima, kilogramima ili molovima. Ovisno o tome kojoj kvantitativnoj jedinici toplinski kapacitet pripada, razlikujemo volumetrijski, maseni i molarni toplinski kapacitet. U građevinarstvu se vjerojatno nećemo morati baviti molarnim mjerenjima, pa ću molarni toplinski kapacitet prepustiti fizičarima.
Maseni specifični toplinski kapacitet (označen slovom C), također jednostavno nazvan specifični toplinski kapacitet, količina je topline koja se mora dovesti jedinici mase tvari da bi se zagrijala po jedinici temperature. U SI se mjeri u džulima po kilogramu po kelvinu - J / (kg K).
Volumetrijski toplinski kapacitet (C`) je količina topline koja se mora dovesti jedinici volumena tvari da bi se zagrijala po jedinici temperature. U SI se mjeri u džulima po kubnom metru po kelvinu J/(m³ ·DO). U građevinskim vodičima obično se daje maseni specifični toplinski kapacitet - razmotrit ćemo ga.
Na vrijednost specifične topline utječu temperatura tvari, tlak i drugi termodinamički parametri. Kako temperatura tvari raste, njezin specifični toplinski kapacitet, u pravilu, raste, ali neke tvari imaju potpuno nelinearnu krivulju ove ovisnosti. Na primjer, s porastom temperature od 0°C do 37°C specifični toplinski kapacitet vode opada, a nakon 37°C do 100°C raste (vidi sliku lijevo). Osim toga, specifični toplinski kapacitet ovisi o tome kako se dopušta promjena termodinamičkih parametara tvari (tlak, volumen itd.); na primjer, specifična toplina pri stalnom tlaku i pri stalnom volumenu su različite.
Formula za izračun specifičnog toplinskog kapaciteta: S=Q/(m ΔT), gdje je Q količina topline koju je tvar primila tijekom zagrijavanja (ili otpuštena tijekom hlađenja), m je masa tvari, ΔT je razlika između konačne i početne temperature tvari. Vrijednosti toplinskog kapaciteta mnogih građevinskih materijala prikazane su u donjoj tablici.
Za vizualizaciju, također ću dati odnos između toplinske vodljivosti i toplinskog kapaciteta nekih maretijala te također ovisnost toplinskog kapaciteta i gustoće:
Što nam ta karakteristika materijala daje u praksi?
U izgradnji zidova otpornih na toplinu koriste se toplinski intenzivni materijali. Ovo je važno za kuće s povremenim grijanjem, poput peći. Toplinski intenzivni materijali i zidovi od njih dobro akumuliraju toplinu. Čuvajte ga tijekom rada sistem grijanja(peć) i postupno dajte nakon isključivanja sustava grijanja, čime vam omogućuje održavanje ugodne temperature tijekom dana. Što se više topline može pohraniti u toplinski intenzivnu strukturu, to će temperatura u prostoriji biti stabilnija. Zanimljivo je napomenuti da cigla i beton, tradicionalni u gradnji kuća, imaju znatno niži toplinski kapacitet od, primjerice, ekspandiranog polistirena, a ecowool je tri (!) puta toplinski trošniji od betona. Međutim, masa nije uzalud uključena u formulu toplinskog kapaciteta. To je ogromna masa betona ili opeke u usporedbi s istom ecowoolom koja dopušta kamenim zidovima kuće za akumuliranje značajnih količina topline i izglađivanje dnevnih kolebanja temperature. A upravo je zanemariva masa izolacije u okvirnim kućama, unatoč većem toplinskom kapacitetu, tj. slaba točka sve okvirne tehnologije.
Da bi se riješio opisani problem, u okvirne kuće ugrađeni su masivni akumulatori topline - strukturni elementi koji imaju veliku masu s dovoljno visokom vrijednošću toplinskog kapaciteta. Moglo bi biti i nešto unutarnji zidovi cigla, masivna peć ili kamin, betonski estrisi. Namještaj u kući je također dobar akumulator topline, budući da šperploča, iverica i bilo koje drvo mogu pohraniti gotovo tri puta više topline po kilogramu težine od iste cigle. Nedostatak ovog pristupa je što se akumulator topline mora projektirati u fazi projektiranja. drvena kuća. Zbog svoje ogromne težine, potrebno je unaprijed osmisliti temelje, zamisliti kako će se ovaj objekt uklopiti u interijer. Valja napomenuti da masa još uvijek nije jedini kriterij, već treba vrednovati obje karakteristike: masu i toplinski kapacitet. Čak će i zlato, sa svojom nevjerojatnom težinom ispod 20 tona po kubnom metru, kao spremnik topline raditi samo 23% bolje od betonske kocke težine 2,5 tone.
Ali najbolja tvar za akumulator topline nije beton ili čak cigla! Bakar, bronca i željezo su dobri, ali su preteški. Voda! Voda ima ogroman toplinski kapacitet, najveći među dostupnim tvarima. Plinovi Helij (5190 J/(kg K) i Vodik (14300 J/(kg K)) imaju još veći toplinski kapacitet, ali su malo problematični za korištenje...
Izračunao sam količinu pohranjene toplinske energije u 1 m³ i 1 toni materijala pri ΔT=1 °C. Q=C m ΔT
Kao što je vidljivo iz grafičkog prikaza podataka niti jedan materijal ne može parirati vodi po količini pohranjene topline! Da bismo pohranili 1 MJ topline potrebno nam je 240 litara vode ili gotovo 8 tona zlata! Voda akumulira toplinu 2,6 puta više nego cigla (s istim volumenom). U praksi to znači da je najbolje koristiti spremnike za vodu kao vrlo učinkovit spremnik topline. Implementacija poda tople vode također će pomoći u poboljšanju stabilnosti temperaturnog režima.
Međutim, ova razmatranja vrijede za temperature ne više od 100°C. Nakon vrenja voda prelazi u drugo fazno stanje i dramatično mijenja svoj toplinski kapacitet.
Vježbe iz matematike
Za izračun gubitka topline i sustava grijanja moje buduće kuće koristio sam specijalizirani softver o proračunu elemenata inženjerskih sustava "VALTEC" od određenog LLC "Vesta-Trading". Program VALTEC.PRG nalazi se u otvoreni pristup te omogućuje izračun vodenog radijatora, podnog i zidnog grijanja, određivanje potrebe za toplinom prostorija, nužni troškovi hladna Vruća voda, volumen kanalizacije, za dobivanje hidrauličkih proračuna internih mreža topline i vodoopskrbe objekta. Dakle, koristeći ovaj prekrasan besplatni program, izračunao sam da je gubitak topline moje kuće s površinom od 152 četvornih metara iznose nešto manje od 5 kW toplinske energije. Dnevno izađe 120 kWh ili 432 MJ topline. Ako pretpostavimo da ću koristiti vodeni akumulator topline, koji će se jednom dnevno zagrijati na 85 °C nekim izvorom topline i postupno predati toplinu sustavu podnog grijanja do temperature od 25 °C (ΔT = 60 ° C), tada za akumulaciju 432 MJ topline trebam kapacitet m=Q/(C ΔT) , 432/(4.184 60)=1,7 m³.
A što bi bilo da sam u kuću ugradio npr. zidanu pećnicu. Cigla težine 1 tone zagrijana u ložištu do 500 ° C u potpunosti nadoknađuje gubitak topline moje kuće tijekom dana. U ovom slučaju, volumen opeke će biti oko 0,5 kubnih metara.
Značajka mog projekta kuće (općenito, ništa posebno) je grijanje toplim vodenim podom. Cijev za prijenos topline bit će postavljena u sloju betonskog estriha od 7 cm ispod cijele površine poda (152 m²) - to je 10,64 m³ betona! Ispod betonskog estriha je predviđen drveni pod na grede s 25 centimetara izolacija od polistirenske pjene- možemo reći da će kroz takvu pitu zagrijavanja 1 m² poda izgubiti oko 4 W topline, što se, naravno, može zanemariti. Koliki će biti toplinski kapacitet poda? Pri temperaturi rashladnog sredstva od 27°S betonski estrih apsorbira 580 MJ topline, što je ekvivalentno 161 kWh energije i više nego pokriva dnevnu potrebu za toplinom. Drugim riječima, zimi na -20 ° C (za takve temperature je izračunat gubitak topline kuće) morat ću zagrijati pod na 27 ° C jednom svaka dva dana, a ako instalirate dodatnu vodu akumulator topline za 1000 litara, tada će kotao raditi čak dva puta tjedno.
Evo ga, toplinski kapacitet uz vrlo površno razmatranje.
Apsorpcija topline
Koeficijent apsorpcije topline (engl. U-value) odražava sposobnost materijala da apsorbira toplinu kada temperatura fluktuira na njegovoj površini, odnosno, drugim riječima, ovaj S koeficijent pokazuje sposobnost površine materijala s površinom od 1 m² za apsorpciju topline 1 s uz temperaturnu razliku od 1 °C. Kako se to može razumjeti iz Svakidašnjica? Ako istovremeno prislonite obje ruke na dvije površine od betona i pjenaste plastike koje imaju istu temperaturu, prva će se percipirati kao hladnija - eksperiment je još uvijek s školske lekcije fizika. Ovaj osjećaj je uzrokovan betonska površina intenzivnije oduzima (asimilira) toplinu iz ruke od pjenaste plastike, budući da beton ima veći koeficijent apsorpcije topline (Sbeton \u003d 18 W / (m² ° C), Seps \u003d 0,41 W / (m² ° C)), unatoč činjenica da je specifični toplinski kapacitet pjenaste plastike jedan i pol puta veći od betona.
Vrijednost koeficijenta apsorpcije topline S materijala s periodom fluktuacije toplinskog toka od 24 h. proporcionalna koeficijentu toplinske vodljivosti λ, W / (m K), specifičnoj toplini c, J / (kg K), i gustoći materijala ρ, kg / m³, a obrnuto proporcionalna periodu toplinskih oscilacija T, c (formula na lijevo). Ali u građevinskoj praksi koriste se formule koje uzimaju u obzir učinak masenog omjera vlage u materijalu i klimatskim uvjetima operacija. Kako vas ne bismo zatrpali nepotrebnim informacijama, predlažem korištenje već izračunatih tabličnih podataka iz SNiP II-3-79 "Građevinska toplinska tehnika". Sakupio sam najzanimljivije u malu tablicu.
Materijali za toplinsku izolaciju visoka efikasnost(manji koeficijent toplinske vodljivosti) imaju vrlo nizak koeficijent apsorpcije topline, t.j. kada se temperatura promijeni, površine oduzimaju manje topline i stoga se aktivno koriste za izolaciju struktura i uređaja s oštro promjenjivim načinom rada.
Temperaturne fluktuacije na vanjskoj površini materijala, pak, uzrokuju temperaturne fluktuacije u samom materijalu, a one će se postupno smanjivati u debljini materijala.
Tijekom procesa gradnje još nisam ni od jednog građevinara čuo za upijanje topline materijala - mogao bi se steći dojam da je to neki teoretski i ne previše bitan parametar. Međutim, to nije slučaj - apsorpcija topline materijala uređenje interijera, poput podova, izravno utječe na osjećaj ugode. Možete li udobno hodati bosi po podu ili ćete morati nositi papuče tijekom cijele godine? Za podove postoje norme za granični koeficijent apsorpcije topline. Normativna vrijednost apsorpcije topline premaza za podove stambenih zgrada, bolnica, ambulanti, klinika, općih i dječjih škola, vrtića - ne više od 12 W / (m2 - ° S); za podove javnih zgrada, osim gore navedenih, pomoćnih zgrada i prostorija industrijska poduzeća, područja sa stalnim radnim mjestima u grijanim industrijskim zgradama gdje se obavlja lagani fizički rad (I. kategorija) - ne više od 14 W / (m2-°S); za podove u grijanim prostorijama industrijskih zgrada u kojima se obavlja srednje težak fizički rad (II. kategorija) - ne više od 17 W / (m2-°S).
Stopa apsorpcije topline nije standardizirana: u sobama s temperaturom površine poda iznad 23 ° C; u grijanoj industrijski prostori gdje se obavljaju teški fizički poslovi (III. kategorija); u industrijskim zgradama, ako se na podne površine stalnih radnih mjesta postavljaju drveni štitovi ili toplinsko-izolacijske prostirke; V javne zgrade, čiji rad nije povezan sa stalnom prisutnošću ljudi u njima (dvorane muzeja i izložbi, predvorja kazališta i kina itd.).
Toplinska inercija
Toplinska inercija je sposobnost ovojnice zgrade da se odupre promjenama u temperaturnom polju pod različitim toplinskim učincima. Određuje broj valova temperaturnih fluktuacija smještenih (prigušenih) u debljini ograde.
Parametar apsorpcije topline neraskidivo je povezan s toplinskom inercijom materijala. Na slici koja prikazuje prolaz temperaturnih valova u debljini materijala, možete vidjeti valnu duljinu, označenu s l. Broj takvih valova smještenih u debljini ograde pokazatelj je toplinske tromosti ograde. Brojčana vrijednost ovog pokazatelja ima naziv "masivne ograde" a označava se sa D. Jednak je umnošku njegovog toplinskog otpora R za homogenu ogradu s koeficijentom upijanja topline materijala S: D=RS.
D je bezdimenzionalna veličina. U kućištu s D=8,5 postoji otprilike jedan cijeli temperaturni val. U D< 8,5 в ограждении распологается неполная волна (т.е. запаздывание колебаний на unutarnja površina s obzirom na fluktuacije na vanjskoj površini manje od jedne periode; pri T = 24 sata kašnjenje je manje od jednog dana), a pri D > 8,5 u debljini se nalazi više od jednog temperaturnog vala.
Za višeslojne ograde njegova se masivnost definira kao zbroj masivnosti pojedinih slojeva:
D=R1S1+R2S2+....RnSn, gdje je
R1, R2, Rn - toplinski otpor pojedinih slojeva,
S1, S2, Sn - izračunati koeficijenti apsorpcije topline materijala pojedinih slojeva konstrukcije.
Ograda se smatra
Bez inercije u D< 1,5;
"Svjetlo" na D od 1,5 do 4;
"Srednje masivan" s D od 4 do 7;
"Masivno" na D > 7.
Zanimljivo je usporediti "masivnost" D ograde od npr. 20 cm ekspandiranog polistirena PSB-25 i glinene opeke:
D eps=R (0,2/0,035) * S (0,41)=2,34 (zahlađenje vani utjecat će na unutrašnju temperaturu nakon otprilike 6,6 sati)
D cigla = R (0,2/0,7) * S (9,2) = 2,63 (hladnoća izvana će utjecati na unutrašnju temperaturu nakon otprilike 7,5 sati)
Vidimo da je opeka samo 12% "masivnija" od pjene! Zanimljiv rezultat, ali treba napomenuti da se u stvarnosti obično koristi tanja pjenasta izolacija (standardna SIP ploča - 15 cm EPS), a deblji zidovi su od opeke. Dakle, s debljinom zid od cigli na 60 cm, parametar D=7,9, a to je već "masivna" građevina u svakom smislu te riječi, temperaturni val će kroz takav zid prolaziti oko 22 sata.
Toplinska inercija je svakako čudan fenomen, ali kako to uzeti u obzir pri odabiru grijača? Možemo zamisliti fizički proces prolaska toplinskog vala kroz našu izolaciju, ali ako pogledamo temperaturu unutarnje površine (Tse), njenu amplitudu (A) i gubitak topline (Q), postaje pomalo nejasno kako to parametar (D) može utjecati na odabir. Na primjer, uzmite debljinu od 30 cm:
Zid od opeke D=3,35, A=2°C, Tse=15°C, Q=31;
Ekspandirani polistiren D=3,2, A=0,1°C, Tse=19,7°C Q=2,4;
Očito, uz gotovo jednaku toplinsku inerciju s pjenom, bit će osjetno toplije! Međutim, toplinska inercija utječe na tzv. toplinsku stabilnost zgrada. Prema " Građevinska toplinska tehnika"pri proračunu potrebnog otpora prijenosu topline, izračunata zimska temperatura vanjskog zraka ovisi upravo o toplinskoj inerciji! Što je toplinska inercija veća, to je manji utjecaj nagle promjene temperature vanjskog zraka na stabilnost unutarnja temperatura Ova ovisnost ima sljedeći oblik:
D<=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 je jednak prosječnoj temperaturi najhladnijih PET dana s 92% sigurnosti.
Čudno, ali u istom dokumentu nema prosječne temperature za najhladnija tri dana, ali u SNiP 23-01-99 postoji stavka "temperatura najhladnijeg petodnevnog razdoblja sa sigurnošću od 98%, mislim može se koristiti za proračun. Ploča s lijeve strane ( kao i uvijek, postoje nedosljednosti u dokumentima). Dopustite mi da objasnim na primjeru:
Mi gradimo drvena kuća u Brestu, te ga izolirati sa 15 cm mineralne vune. Toplinska tromost konstrukcije D=1,3. To znači da u svim izračunima trebamo uzeti temperaturu vanjskog zraka od -31 ° C.
Gradimo kuću u Brestu od porobetona debljine 30 cm D=3,9. Sada možemo izvršiti izračune temperature za -25°S.
Konačno, gradimo kuću u Brestu od drveta Pushcha promjera 30 cm D = 9,13. Njegova inercija dopušta toplinski proračuni za temperature ne niže od -21°S.
Masivni toplinski intenzivni zidovi ljeti mogu poslužiti kao pasivni regulator temperature u prostorijama zbog dnevne temperaturne razlike. Zidovi koji su se tijekom noći ohladili danju hlade vrući zrak koji dolazi s ulice i obrnuto. Takva regulacija je korisna kada je prosječna dnevna temperatura zraka ugodna za osobu. Ali ako noću nije previše hladno, a danju je jako vruće, onda u kamenoj kući ne možete bez klima uređaja. Zimi su masivni vanjski zidovi apsolutno beskorisni kao regulator klime. Zimi je hladno i danju i noću. Ako se kuća ne grije stalno, već povremeno, na primjer, s drvetom za ogrjev, tada je potrebna masivna kamena peć kao akumulator topline, a ne vanjski zidovi od opeke. Kako bi vanjski zidovi zimi postali akumulator topline, potrebno ih je dobro izolirati izvana! Ali ljeti se ti zidovi više neće moći brzo ohladiti preko noći. Bit će to ista okvirna kuća s izolacijom, ali s unutarnjim akumulatorom topline.
Za vizualizaciju toplinski procesi, koji se javljaju u debljini homogenog materijala, napravio sam interaktivni flash pogon u kojem možete podešavati ulaznu i izlaznu temperaturu, mijenjati debljinu materijala unutar određenih granica i odabrati (s malog popisa najzanimljivijih s moje točke gledišta pogleda) sam materijal. Dio matematike u flash pogonu temelji se na formulama iz SNiP II-3-79 "Građevinska toplinska tehnika", i može se malo razlikovati od mojih drugih primjera zbog iznimno različitih podataka o karakteristikama istog materijala, o različitim mikroklimatskim zahtjevima od izvora do izvora (SNiPs, KTP), pa čak i s izračunima u svim priručnicima zbog proizvoljnog zaokruživanja iu priručnicima i s moje strane =) Svi izračuni, da tako kažem, su istraživački.
1017 27.07.2019 5 min.Općenito je prihvaćeno da je svaki pijesak prikladan za građevinske radove. Ali nije. Prvo, potrebno je koristiti samo posebne vrste zgrada. Drugo, potrebno je uzeti u obzir njihove individualne karakteristike.
Specifična gravitacija i toplinski kapacitet ovog materijala igraju važnu ulogu pri odabiru jedne od njegovih vrsta, a o njima će se raspravljati u ovom članku.
Klasifikacija
Njegove specifične karakteristike ovise o vrsti materijala. Postoji nekoliko njegovih varijanti. Po porijeklu se dijeli na prirodne i umjetne. Prvi tip, ovisno o mjestu ekstrakcije, ima sljedeće sorte:
Karijera
Pijesak iz kamenoloma vadi se kao rezultat uništavanja stijena. Njegova zrna mogu biti od 0,16 do 3,2 mm. Zbog karakteristika ekstrakcije ispada da je niske kvalitete, jer sadrži mnogo nečistoća u obliku gline i prašine.
zgnječen
Dobiva se razaranjem i mljevenjem stijena. Ovaj proces se odvija na posebna oprema, pa se vađenje ovog pijeska ogleda u njegovoj visokoj cijeni. Zbog primljenog nepravilnog oblika zrnca pijeska dobro se povezuju međusobno i s drugim građevinskim materijalima. Dodavanjem takvog materijala smanjuje se potrošnja betona. 
Primjena: Koristi se za betonske konstrukcije, kod izlijevanja cesta i staza, a također i kao punilo za suhe mješavine.
Gore navedene sorte pijeska razlikuju se po boji. Dakle, kamenolom ima žutu i smeđu nijansu, a rijeka se nalazi u krem i sivoj boji.
Umjetna
Smatra se takvim, jer prolazi poseban tretman, nakon čega se dobiva materijal koji se po svojstvima razlikuje od svog izvornika. Nastao drobljenjem prirodnog kamena. 
Kvarcni
Je najtraženiji od svih umjetne vrste. Dobiva se mljevenjem bijelog kvarca. Nakon određena obrada proizvodi se homogeni sastav bez nečistoća. Ova značajka omogućuje izračun točne dimenzije budući dizajn. 
Primjena: Kvarcni izgled široko se koristi u dekoraciji i dekorativni radovi, ponekad se dodaje prilikom stvaranja cementni mort, ali to se događa vrlo rijetko. Obično se nalazi u bojama, punilima i drenažnim filtrima.
Tu je i kalupni pijesak, koristi se tijekom kalupljenja u metalnim modelima.
Definicija količine
Ova vrijednost je jednaka masi koja stane u jedinicu volumena. Drugim riječima, gustoća. Najčešće se u referentnoj literaturi mjeri u g / cm 3 ili kg / m 3.
Specifična težina pijeska ovisi o količini nečistoća sadržanih u njemu i sadržaju vlage u materijalu. Visok sadržaj vode povećava specifičnu težinu po jedinici volumena. Također, ovaj pokazatelj ovisit će o mjestu skladištenja pijeska, što se događa:
- prirodna pojava;
- mjesto materijala u rasutom stanju;
- umjetni pečat.
Ista vrsta pijeska pod ovim uvjetima imat će različite vrijednosti.
Prema GOST 8736-77, naznačeno je da specifična težina građevinskog pijeska može biti u rasponu od 1150 do 1700 kg / m 3.
Na primjer, tablica prikazuje nekoliko vrijednosti njegovih pojedinačnih sorti.
| Vrsta pijeska | Specifična težina u kg / 1 m 3 |
| Zatvaranje riječnih aluvijala | 1200-1700 |
| 1650 | |
| 1590 | |
| Karijera | 1500 |
| Pomorski | 1620 |
| Kvarcni | 1600-1700 |
| Mokro | 1920 |
Toplinski kapacitet
To je sposobnost materijala da primi, akumulira i zadrži energiju. Toplinski kapacitet je pokazatelj termofizičkih svojstava pijeska. Sposobnost zagrijavanja ovisi o kemijskom sastavu, strukturi i količini upotrijebljenog materijala. Stoga će ukupni pokazatelj ovisiti o njegovoj suhoći. Važno za cementne sastave i kod betoniranja zidova.
| Raznolikost pijeska | Specifični toplinski kapacitet u kJ/kg po 10 |
| Mokri kvarc | 2,09 |
| Rijeka suha | 0,8 |
| Karijera | 0,84 |
| Pomorski |
Opeka je tekući građevinski materijal u izgradnji zgrada i građevina. Mnogi razlikuju samo crvenu i bijelu ciglu, ali njezine su vrste mnogo raznolikije. Razlikuju se kako izvana (oblik, boja, dimenzije) tako i svojstvima poput gustoće i toplinskog kapaciteta.
Tradicionalno se razlikuju keramičke i silikatne opeke koje imaju drugačija tehnologija proizvodnja. Važno je znati da se gustoća opeke, njen specifični toplinski kapacitet i svaka vrsta mogu značajno razlikovati.
Keramičke opeke izrađuju se od raznih aditiva i peku. Specifični toplinski kapacitet keramičkih opeka je 700…900 J/(kg deg). Prosječna gustoća keramičke opeke je 1400 kg/m 3 . Prednosti ove vrste su: glatka površina, otpornost na mraz i vodu, kao i otpornost na visoke temperature. Gustoća keramičke opeke određena je njezinom poroznošću i može se kretati od 700 do 2100 kg/m 3 . Što je veća poroznost, manja je gustoća opeke.
Silikatna opeka ima sljedeće vrste: puna, šuplja i porozna, ima nekoliko veličina: jednostruka, jedna i pol i dvostruka. Prosječna gustoća silikatne opeke je 1600 kg/m 3 . Prednosti silikatne opeke u izvrsnoj zvučnoj izolaciji. Čak i ako se položi tanki sloj takvog materijala, svojstva zvučne izolacije ostat će na odgovarajućoj razini. Specifični toplinski kapacitet silikatne opeke je u rasponu od 750 do 850 J/(kg deg).
Vrijednosti gustoće opeke razne vrste i njegov specifični (maseni) toplinski kapacitet pri različitim temperaturama prikazani su u tablici:
| Vrsta opeke | Temperatura, °C |
Gustoća, kg/m3 |
toplinski kapacitet, J/(kg deg) |
|---|---|---|---|
| trepelny | -20…20 | 700…1300 | 712 |
| Silikat | -20…20 | 1000…2200 | 754…837 |
| čerpić | -20…20 | - | 753 |
| Crvena | 0…100 | 1600…2070 | 840…879 |
| Žuta boja | -20…20 | 1817 | 728 |
| zgrada | 20 | 800…1500 | 800 |
| Suočavanje | 20 | 1800 | 880 |
| Dinas | 100 | 1500…1900 | 842 |
| Dinas | 1000 | 1500…1900 | 1100 |
| Dinas | 1500 | 1500…1900 | 1243 |
| karborundum | 20 | 1000…1300 | 700 |
| karborundum | 100 | 1000…1300 | 841 |
| karborundum | 1000 | 1000…1300 | 779 |
| Magnezit | 100 | 2700 | 930 |
| Magnezit | 1000 | 2700 | 1160 |
| Magnezit | 1500 | 2700 | 1239 |
| kromit | 100 | 3050 | 712 |
| kromit | 1000 | 3050 | 921 |
| neizgoriva ilovača | 100 | 1850 | 833 |
| neizgoriva ilovača | 1000 | 1850 | 1084 |
| neizgoriva ilovača | 1500 | 1850 | 1251 |
Treba napomenuti još jednu popularnu vrstu opeke - okrenutu opeku. Ne boji se vlage ni hladnoće. Specifični toplinski kapacitet takve opeke je 880 J/(kg deg). Obložena opeka ima nijanse od svijetlo žute do vatreno crvene. Takav materijal može se koristiti za završne i oblaganje radova. Gustoća ove vrste opeke je 1800 kg/m 3 .
Vrijedno je istaknuti zasebnu klasu opeke - vatrostalne opeke. Ova klasa uključuje dinas, karborundum, magnezit i šamotnu opeku. Vatrostalne opeke su prilično teške - gustoća opeke ove klase može doseći 2700 kg / m 3.
Silicijska opeka ima najmanji toplinski kapacitet pri visokim temperaturama - iznosi 779 J/(kg·deg) pri temperaturi od 1000°C. Zidanje od takve opeke zagrijava se mnogo brže nego od šamota, ali lošije zadržava toplinu.
Vatrostalna opeka koristi se u gradnji peći s radnom temperaturom do 1500°C. Specifični toplinski kapacitet vatrostalne opeke značajno ovisi o temperaturi. Na primjer, specifični toplinski kapacitet šamotne opeke je 833 J/(kg deg) na 100°C i 1251 J/(kg deg) na 1500°C.
Izvori:
- Franchuk A.U. Tablice termotehničkih pokazatelja građevinskih materijala, M.: Istraživački institut za strukturnu fiziku, 1969. - 142 str.
- Tablice fizikalnih veličina. Imenik. ur. akad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 str. građevinska fizika, 1969. - 142 str.
- Industrijske peći. Referentni vodič za proračune i dizajn. 2. izdanje, dopunjeno i prerađeno, Kazantsev E.I. M., "Metalurgija", 1975.- 368 str.
Općenito je prihvaćeno da je svaki pijesak prikladan za građevinske radove. Ali nije. Prvo, potrebno je primijeniti samo posebne vrste zgrada. Drugo, potrebno je uzeti u obzir njihove individualne karakteristike.
Specifična težina i toplinski kapacitet ovog materijala igraju važnu ulogu pri odabiru jedne od njegovih vrsta, a o njima će se raspravljati u ovom članku.
Njegove specifične karakteristike ovise o vrsti materijala. Postoji nekoliko njegovih varijanti. Po porijeklu se dijeli na prirodne i umjetne. Prvi tip, ovisno o mjestu ekstrakcije, ima sljedeće sorte:
Karijera
Pijesak iz kamenoloma vadi se kao rezultat uništavanja stijena. Njegova zrna mogu biti od 0,16 do 3,2 mm. Zbog karakteristika ekstrakcije ispada da je niske kvalitete, jer sadrži mnogo nečistoća u obliku gline i prašine.
zgnječen
Dobiva se razaranjem i mljevenjem stijena. Ovaj proces se odvija na posebnoj opremi, pa se vađenje ovog pijeska ogleda u njegovoj visokoj cijeni. Zbog dobivenog nepravilnog oblika zrnca pijeska dobro se vežu međusobno i s ostalim građevinskim materijalima. Dodavanjem takvog materijala smanjuje se potrošnja betona.
Primjena: Koristi se za betonske konstrukcije, kod izlijevanja cesta i staza, a također i kao punilo za suhe mješavine.
Gore navedene sorte pijeska razlikuju se po boji. Dakle, kamenolom ima žutu i smeđu nijansu, a rijeka se nalazi u krem i sivoj boji.
Umjetna
Smatra se takvim jer se podvrgava posebnoj obradi, nakon čega se dobiva materijal koji se po svojstvima razlikuje od svog izvornika. Nastao drobljenjem prirodnog kamena.
Kvarcni
Najtraženiji je od svih umjetnih vrsta. Dobiva se mljevenjem bijelog kvarca. Nakon određene obrade dobiva se homogeni sastav bez nečistoća. Ova značajka omogućuje izračunavanje točnih dimenzija buduće strukture.
Primjena: kvarcni izgled naširoko se koristi u završnim i dekorativnim radovima, ponekad se dodaje pri izradi cementnog morta, ali to se događa iznimno rijetko. Obično se nalazi u bojama, punilima i drenažnim filtrima.
Tu je i kalupni pijesak, koristi se tijekom kalupljenja u metalnim modelima.
Definicija količine
Ova vrijednost je jednaka masi koja stane u jedinicu volumena. Drugim riječima, gustoća. Najčešće se u referentnoj literaturi mjeri u g / cm 3 ili kg / m 3.
Specifična težina pijeska ovisi o količini nečistoća sadržanih u njemu i sadržaju vlage u materijalu. Visok sadržaj vode povećava specifičnu težinu po jedinici volumena. Također, ovaj pokazatelj ovisit će o mjestu skladištenja pijeska, što se događa:
- prirodna pojava;
- mjesto materijala u rasutom stanju;
- umjetni pečat.
Ista vrsta pijeska pod ovim uvjetima imat će različite vrijednosti.
Prema GOST 8736-77, naznačeno je da specifična težina građevinskog pijeska može biti u rasponu od 1150 do 1700 kg / m 3.
Na primjer, tablica prikazuje nekoliko vrijednosti njegovih pojedinačnih sorti.
| Vrsta pijeska | Specifična težina u kg / 1 m 3 |
| Zatvaranje riječnih aluvijala | 1200-1700 |
| 1650 | |
| 1590 | |
| Karijera | 1500 |
| Pomorski | 1620 |
| Kvarcni | 1600-1700 |
| Mokro | 1920 |
Toplinski kapacitet
To je sposobnost materijala da primi, akumulira i zadrži energiju. Toplinski kapacitet je pokazatelj termofizičkih svojstava pijeska. Sposobnost zagrijavanja ovisi o kemijskom sastavu, strukturi i količini upotrijebljenog materijala. Stoga će ukupni pokazatelj ovisiti o njegovoj suhoći. Važno za cementne sastave i kod betoniranja zidova.
| Raznolikost pijeska | Specifični toplinski kapacitet u kJ/kg po 10 |
| Mokri kvarc | 2,09 |
| Rijeka suha | 0,8 |
| Karijera | 0,84 |
| Pomorski | 0,88 |
Građevinski pijesak je univerzalni materijal bez kojeg nijedna gradnja ne može. To je ekološki prihvatljiva komponenta otopina i smjesa. Otporan na gorenje i nije podložan propadanju. Prilikom odabira njegove vrste s visokom toplinskom vodljivošću betonska konstrukcija s njim će akumulirati toplinu i stvoriti optimalnu mikroklimu u prostoriji. Ovo stanje se može održati Dugo vrijeme. Korištenje pijeska visoke specifične težine pomoći će u uštedi cementa.
Sposobnost materijala da zadrži toplinu mjeri se njegovim određena toplina, tj. količina topline (u kJ) potrebna da se temperatura jednog kilograma materijala povisi za jedan stupanj. Na primjer, voda ima specifični toplinski kapacitet od 4,19 kJ/(kg*K). To znači, na primjer, da je potrebno 4,19 kJ da se temperatura 1 kg vode povisi za 1°K.
| Materijal | Splav- kapacitet, kg / m 3 |
toplo- kapacitet, kJ/(kg*K) |
Koeficijent- toplina- žica- kapacitet, W/(m*K) |
Masa TAM za toplinu- akumulativni 1 GJ topline pri Δ= 20 K, kg |
Relativni sjedište- masa TAM u odnosu na omjer prema masi vode, kg/kg |
Volumen TAM-a za toplinu akumulativni 1 GJ topline pri Δ= 20 K, m 3 |
Relativni sjedište- volumen TAM-a u odnosu na na volumen vode, m 3 / m 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Granit, šljunak | 1600 | 0,84 | 0,45 | 59500 | 5 | 49,6 | 4,2 |
| Voda | 1000 | 4,2 | 0,6 | 11900 | 1 | 11,9 | 1 |
| Glauberova sol (natrijev sulfat dekahidrat) | 14600 1300 |
1,92 3,26 |
1,85 1,714 |
3300 | 0,28 | 2,26 | 0,19 |
| Parafin | 786 | 2,89 | 0,498 | 3750 | 0,32 | 4,77 | 0,4 |
Za vodene grijaće instalacije i sustave tekućeg grijanja kao akumulaciju topline najbolje je koristiti vodu, a za zračne solarne sustave - kamenčiće, šljunak i sl. Treba imati na umu da šljunčani akumulator topline istog energetskog intenziteta u odnosu na vodeni akumulator topline ima 3 puta veći volumen i zauzima 1,6 puta veću površinu. Na primjer, spremnik topline za vodu promjera 1,5 m, visine 1,4 m ima obujam 4,3 m 3 , dok spremnik topline u obliku kocke oblutka stranice 2,4 m ima obujam 13,8 m 3 .
Gustoća skladištenja topline u u Velikoj mjeri ovisi o načinu akumulacije i vrsti materijala za skladištenje topline. Može se akumulirati u kemijskim vezani oblik u gorivu. Istodobno, gustoća akumulacije odgovara kalorijskoj vrijednosti, kWh/kg:
- ulje - 11,3;
- ugljen (ekvivalentno gorivo) - 8,1;
- vodik - 33,6;
- drvo - 4,2.
Tijekom termokemijskog skladištenja topline u zeolitu (adsorpcijsko-desorpcijski procesi) može se akumulirati 286 Wh/kg topline pri temperaturnoj razlici od 55°C. Gustoća akumulacije topline u čvrstim materijalima (stijena, šljunak, granit, beton, cigla) pri temperaturnoj razlici od 60°C iznosi 1417 W*h/kg, a u vodi - 70 W*h/kg. Tijekom faznih prijelaza tvari (taljenje - skrućivanje), gustoća akumulacije je mnogo veća, W*h/kg:
- led (otapanje) - 93;
- parafin - 47;
- hidrati soli anorganske kiseline- 40130.
Nažalost, najbolji od građevinskih materijala navedenih u tablici 2 - beton, čija je specifična toplina 1,1 kJ / (kg * K), zadržava samo ¼ količine topline pohranjene vodom iste težine. Međutim, gustoća betona (kg / m 3) značajno premašuje gustoću vode. Drugi stupac tablice 2 prikazuje gustoće ovih materijala. Množenjem specifične topline s gustoćom materijala, dobivamo toplinski kapacitet po kubnom metru. Ove vrijednosti dane su u trećem stupcu tablice 2. Treba napomenuti da voda, unatoč činjenici da ima najmanju gustoću od svih navedenih materijala, ima toplinski kapacitet za 1 m 3 veći (2328,8 kJ / m 3 ) od ostalih materijala stola, zbog puno većeg specifičnog toplinskog kapaciteta. Niski specifični toplinski kapacitet betona uvelike je nadoknađen njegovom velikom masom, zbog koje zadržava značajnu količinu topline (1415,9 kJ / m 3).
Ukupni toplinski kapacitet pješčane stijene koja se koristi kao građevinski materijal. Što je koeficijent "C": (sp.) specifični toplinski kapacitet PIJESKA (pješčanog materijala). Kako se razlikuju te vrste termofizičkih svojstava prirodnog sitnozrnatog materijala, zašto se nije moguće snaći s jednim fizikalnim parametrom koji opisuje toplinska svojstva i zašto je bilo potrebno uvesti koeficijent "za umnožavanje entiteta, komplicirajući život normalnog narod"?
Ne specifičan, ali ukupni toplinski kapacitet, u općeprihvaćenom fizičkom smislu, sposobnost je tvari da se zagrije. Barem nam to kaže svaki udžbenik toplinske fizike - ovo je klasična definicija toplinskog kapaciteta(ispravan tekst). Zapravo, ovo je zanimljiva fizička značajka. Malo nam poznata u svakodnevnom životu "strana medalje". Ispada da kada se toplina dovodi izvana (grijanje, zagrijavanje), ne reagiraju sve tvari jednako na toplinu (toplinska energija) i zagrijavaju se različito. Sposobnost PIJESAK kvarcni aluvijalni prirodni primati, primiti, zadržati i akumulirati (akumulirati) toplinsku energiju naziva se toplinski kapacitet riječnog PIJESKA. I sama je fizička karakteristika stijene, koja opisuje termofizička svojstva mješavine građevinskog pijeska. Istovremeno, u različitim primijenjenim aspektima, ovisno o konkretnom praktičnom slučaju, jedna stvar može se pokazati važnom za nas. Na primjer: sposobnost tvari da uzima toplo ili sposobnost akumulacije Termalna energija ili "talent" da ga zadrži. Međutim, unatoč nekim razlikama, u fizičkom smislu, bit će opisana svojstva koja su nam potrebna toplinski kapacitet pješčanog materijala.
Mala, ali vrlo "gadna smetnja" temeljne prirode je da sposobnost zagrijavanja - toplinski kapacitet sitnozrnatog pješčenjaka, izravno je povezan ne samo s kemijskim sastavom, molekularnom strukturom tvari, već i s njegovom količinom (težina, masa, volumen). Zbog takve “neugodne” veze general toplinski kapacitet pješčanog materijala postaje previše nezgodna fizikalna karakteristika tvari. Budući da jedan mjereni parametar istovremeno opisuje "dvije različite stvari". Naime: stvarno karakterizira termofizička svojstva PIJESKA, međutim, "u prolazu" također vodi računa o njegovoj količini. Formirajući svojevrsnu integralnu karakteristiku, u kojoj se automatski povezuju "visoka" toplinska fizika i "banalna" količina materije (u našem slučaju: građevinski rasuti materijal).
Pa, zašto su nam potrebne takve termofizičke karakteristike rasutog materijala, u kojem se jasno prati "neadekvatna psiha"? Sa stajališta fizike, ukupno toplinski kapacitet pješčane stijene(na najnespretniji način), pokušava ne samo opisati količinu toplinske energije koja se može akumulirati u sitnozrnatom građevinskom materijalu, već nas "usputno informirati" o količini kvarcni pijesak. Ispada apsurdno, a ne jasno, razumljivo, stabilno, ispravno termofizička karakteristika pješčane stijene. Umjesto korisne konstante prikladne za praktične termofizički proračuni, dan nam je plutajući parametar, koji je zbroj (integral) primljene količine topline PIJESAK a njegova masa ili volumen sitnozrnate stijene.
Hvala vam, naravno, na takvom "entuzijazmu", ali količini RIJEČNI PIJESAK Mogu se mjeriti. Dobivši rezultate u mnogo prikladnijem, "ljudskom" obliku. Količina PIJESAK kvarcni suhi Ne bih htio "izdvajati" matematičkim metodama i izračunima pomoću složene formule iz općeg toplinski kapacitet pješčanog materijala za građevinske radove, na različitim temperaturama, ali saznajte težinu (masu) u gramima (g, g), kilogramima (kg), tonama (tonama), kockama (kubičnim metrima, kubičnim metrima, m3), litrama (l) ili mililitrima (ml ). Štoviše, pametni ljudi odavno su smislili mjerne instrumente koji su sasvim prikladni za te svrhe. Na primjer: vage ili drugi uređaji.
Osobito "iritantna plutajuća priroda" parametra: općenito toplinski kapacitet građevnog pijeska. Njegovo nestabilno, promjenjivo "raspoloženje". Prilikom promjene "veličine serviranja ili doze", toplinski kapacitet PIJESKA na različitim temperaturama mijenja odmah. Više količine stijene, fizičke količine, apsolutne vrijednosti toplinski kapacitet pješčanog materijala- povećava se. Manje količine kamena, što znači toplinski kapacitet mješavine pijeska smanjuje se. "Sramota" neke ispada! Drugim riječima, ono što "imamo" nikako se ne može smatrati stalnim opisom termofizičke karakteristike PIJESKA na različitim temperaturama. A poželjno je da "imamo" razumljiv, konstantan koeficijent, referentni parametar koji karakterizira toplinska svojstva mješavina kvarcnog pijeska, bez "referenci" na količinu rasutog građevinskog materijala (težina, masa, volumen). Što uraditi?
Ovdje nam u pomoć dolazi vrlo jednostavna, ali "vrlo znanstvena" metoda. Ne svodi se samo na sudskog ovršitelja "ud. - specifično", ispred fizikalne veličine, ali na elegantno rješenje koje uključuje izuzimanje količine materije iz razmatranja. Naravno, "neudobni, suvišni" parametri: masa ili volumen PIJESAK kvarcni apsolutno nemoguće isključiti. Makar iz razloga što ako nema količine aluvijalne pješčane mješavine, onda neće biti ni samog “predmeta rasprave”. A tvar bi trebala biti. Stoga biramo neki uvjetni standard za masu rastresite stijene ili volumen pjeskovitog materijala, koji se može smatrati jedinicom pogodnom za određivanje vrijednosti koeficijenta "C" koji nam je potreban. Za ISPRANI KVARCNI PIJESAK, takva jedinica mase mješavine pijeska, pogodna za praktičnu upotrebu, pokazala se kao 1 kilogram (kg).
Sad mi jedan kilogram PIJESKA zagrijavamo za 1 stupanj, a količina topline (toplinske energije), potrebno nam je da zagrijemo rasuti pjeskoviti materijal za jedan stupanj - ovo je naš točan fizički parametar, koeficijent "C", dobro, potpuno i jasno opisuje jedan od termofizička svojstva PIJESKA na različitim temperaturama. Imajte na umu da se sada bavimo karakteristikom koja opisuje fizičko svojstvo tvari, ali ne pokušavajući nas "dodatno informirati" o njezinoj količini. Udobno? Nema riječi. To je sasvim druga stvar. Usput, sada ne govorimo o generalu toplinski kapacitet mješavine pijeska. Sve se promijenilo. OVO JE SPECIFIČNI TOPLINSKI KAPACITET OPRANOG RIJEČNOG PIJESKA, koji se ponekad naziva drugim imenom. Kako? Samo MASOVNO TOPLINSKI KAPACITET KVARCNOG PIJESKA. Specifična (ud.) I masa (m.) - u ovom slučaju: sinonimi, oni ovdje znače onaj koji nam je potreban koeficijent "C".
Tablica 1. Koeficijent: specifični toplinski kapacitet PIJESKA (sp.). Maseni toplinski kapacitet riječnog PIJESKA. Referentni podaci za rasute građevinske materijale prirodnog podrijetla: kamen, mješavina pijeska.
U građevini, vrlo važna karakteristika je toplinski kapacitet građevinskog materijala. O tome ovise karakteristike toplinske izolacije zidova zgrade, a time i mogućnost ugodnog boravka unutar zgrade. Prije početka upoznavanja s karakteristike toplinske izolacije pojedinačnih građevinskih materijala, potrebno je razumjeti što je toplinski kapacitet i kako se određuje.
Specifični toplinski kapacitet materijala
Toplinski kapacitet je fizikalna veličina koja opisuje sposobnost materijala da akumulira temperaturu u sebi od zagrijane okoliš. Kvantitativno, specifični toplinski kapacitet jednak je količini energije, mjerenoj u J, potrebnoj da se tijelo mase 1 kg zagrije za 1 stupanj.
U nastavku se nalazi tablica specifičnog toplinskog kapaciteta najčešćih građevinskih materijala.
- vrsta i volumen grijanog materijala (V);
- pokazatelj specifičnog toplinskog kapaciteta ovog materijala (Court);
- specifična težina (msp);
- početne i konačne temperature materijala.
Toplinski kapacitet građevnih materijala
Toplinski kapacitet materijala, čija je tablica navedena gore, ovisi o gustoći i toplinskoj vodljivosti materijala.
A koeficijent toplinske vodljivosti pak ovisi o veličini i zatvorenosti pora. Fini porozni materijal sa zatvoreni sustav pore, ima veću toplinsku izolaciju i, sukladno tome, nižu toplinsku vodljivost od grubih pora.
To je vrlo lako pratiti na primjeru najčešćih materijala u građevinarstvu. Donja slika pokazuje kako koeficijent toplinske vodljivosti i debljina materijala utječu na toplinsku zaštitu vanjskih ograda.
Slika pokazuje da građevinski materijali manje gustoće imaju manji koeficijent toplinske vodljivosti.
Međutim, to nije uvijek slučaj. Na primjer, postoje vlaknaste vrste toplinske izolacije za koje vrijedi suprotan obrazac: što je niža gustoća materijala, to je veća toplinska vodljivost.
Stoga se ne može osloniti samo na indikator relativna gustoća materijala, a vrijedi razmotriti i njegove druge karakteristike.
Usporedne karakteristike toplinskog kapaciteta glavnih građevinskih materijala
Kako bi se usporedio toplinski kapacitet najpopularnijih građevinskih materijala, kao što su drvo, cigla i beton, potrebno je izračunati toplinski kapacitet za svaki od njih.
Prije svega, morate odrediti specifičnu težinu drva, opeke i betona. Poznato je da 1 m3 drveta teži 500 kg, cigle - 1700 kg, a betona - 2300 kg. Ako uzmemo zid debljine 35 cm, tada jednostavnim izračunima dobivamo da će specifična težina 1 četvornog metra drveta biti 175 kg, opeke - 595 kg, a betona - 805 kg.
Zatim odabiremo temperaturnu vrijednost pri kojoj će doći do akumulacije toplinske energije u zidovima. Na primjer, to će se dogoditi za vrućeg ljetnog dana s temperaturom zraka od 270C. Za odabrane uvjete izračunavamo toplinski kapacitet odabranih materijala:
- Drveni zid: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Betonski zid: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Zid od opeke: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Iz napravljenih proračuna vidljivo je da pri istoj debljini stijenke najveći toplinski kapacitet ima beton, a najmanji drvo. Što kaže? To sugerira da će se u vrućem ljetnom danu maksimalna količina topline akumulirati u kući od betona, a najmanje - od drveta.
To objašnjava činjenicu da je u drvenoj kući hladno u vrućem vremenu i toplo u hladnom vremenu. Cigla i beton lako se nakupljaju dovoljno veliki broj topline iz okoline, ali se jednako lako rastati od nje.
Toplinski kapacitet i toplinska vodljivost materijala
Toplinska vodljivost je fizikalna veličina materijala koja opisuje sposobnost temperature da prodre s jedne površine zida na drugu.
Za stvaranje ugodnim uvjetima u zatvorenom prostoru potrebno je da zidovi imaju visok toplinski kapacitet i nizak koeficijent toplinske vodljivosti. U tom će slučaju zidovi kuće moći akumulirati toplinsku energiju okoline, ali istodobno spriječiti prodiranje toplinskog zračenja u prostoriju.