Passando per i piccoli centri, spesso si possono vedere i monumenti ancora conservati dell'era socialista: gli edifici dei circoli rurali, i palazzi, le vecchie botteghe. Gli edifici fatiscenti sono caratterizzati da enormi aperture delle finestre con un massimo di doppi vetri, pareti realizzate con prodotti in cemento armato di spessore relativamente ridotto. L'argilla espansa veniva utilizzata come riscaldatore nelle pareti e in piccole quantità. Anche i sottili soffitti in lastre a coste non hanno aiutato a mantenere caldo l'edificio.
Nella scelta dei materiali per le strutture, i progettisti dell'era dell'URSS avevano scarso interesse per la conduttività termica. L'industria produceva abbastanza mattoni e lastre, il consumo di olio combustibile per il riscaldamento non era praticamente limitato. Tutto è cambiato nel giro di pochi anni. Caldaie combinate "intelligenti" con dispositivi di contabilizzazione multitariffa, cappotti termici, sistemi di ventilazione recuperativa in chiave modernala costruzione è già la norma, non una curiosità. Tuttavia, il mattone, sebbene abbia assorbito molte conquiste scientifiche moderne, poiché era il materiale da costruzione n. 1, è rimasto tale.
Il fenomeno della conduzione del calore
Per capire in che modo i materiali differiscono tra loro in termini di conducibilità termica, in una fredda giornata all'aperto, basta appoggiare la mano alternativamente su metallo, un muro di mattoni, legno e, infine, un pezzo di schiuma. Tuttavia, le proprietà dei materiali di trasmettere l'energia termica non sono necessariamente negative.
La conducibilità termica di mattoni, cemento, legno è considerata nel contesto della capacità dei materiali di trattenere il calore. Ma in alcuni casi, il calore, al contrario, deve essere trasferito. Questo vale, ad esempio, per pentole, padelle e altri utensili. Una buona conduttività termica assicura che l'energia venga utilizzata per lo scopo previsto: riscaldare il cibo in cottura.
Quello che si misura la conducibilità termica della sua essenza fisica
Cos'è il calore? Questo è il movimento delle molecole di una sostanza, caotica in un gas o liquido, e vibrante nei reticoli cristallini dei solidi. Se un'asta metallica posta nel vuoto viene riscaldata da un lato, gli atomi di metallo, avendo ricevuto parte dell'energia, inizieranno a vibrare nei nidi del reticolo. Questa vibrazione verrà trasmessa da un atomo all' altro, grazie alla quale l'energia verrà gradualmente distribuita uniformemente su tutta la massa. Per alcuni materiali, come il rame, questo processo richiede pochi secondi, mentre per altri ci vorranno ore prima che il calore si "diffonda" uniformemente su tutto il volume. Maggiore è la differenza di temperatura trazone fredde e calde, più veloce è il trasferimento di calore. A proposito, il processo accelererà con un aumento dell'area di contatto.
La conducibilità termica (x) è misurata in W/(m∙K). Mostra quanta energia termica in Watt verrà trasferita attraverso un metro quadrato con una differenza di temperatura di un grado.
Mattone in ceramica integrale
Gli edifici in pietra sono forti e durevoli. Nei castelli di pietra, le guarnigioni resistettero ad assedi che a volte duravano per anni. Gli edifici in pietra non temono il fuoco, la pietra non è soggetta a processi di degrado, per cui l'età di alcune strutture supera i mille anni. Tuttavia, i costruttori non volevano dipendere dalla forma casuale del ciottolo. E poi sul palcoscenico della storia sono apparsi mattoni di ceramica fatti di argilla, il più antico materiale da costruzione creato dalle mani dell'uomo.
La conducibilità termica dei mattoni in ceramica non è un valore costante; in condizioni di laboratorio, il materiale assolutamente asciutto fornisce un valore di 0,56 W / (m∙K). Tuttavia, le condizioni operative reali sono lontane da quelle di laboratorio, ci sono molti fattori che influenzano la conducibilità termica di un materiale da costruzione:
- umidità: più il materiale è asciutto, meglio trattiene il calore;
- Spessore e composizione dei giunti in cemento: il cemento conduce meglio il calore, giunti troppo spessi fungeranno da ponti di congelamento aggiuntivi;
- la struttura del mattone stesso: contenuto di sabbia, qualità di cottura, presenza di pori.
In condizioni reali di funzionamento, la conducibilità termica di un mattone è presa entro 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Tuttavia, ogni anno il mercato cresce con materiali precedentemente sconosciuti con prestazioni migliorate.
Ceramica porosa
Materiale da costruzione relativamente nuovo. Un mattone forato si differenzia da una controparte piena per un minor consumo di materiale nella produzione, un minor peso specifico (di conseguenza, minori costi per le operazioni di carico e scarico e facilità di posa) e una minore conducibilità termica.
La peggiore conducibilità termica di un mattone forato è una conseguenza della presenza di sacche d'aria (la conducibilità termica dell'aria è trascurabile e media di 0,024 W/(m∙K)). A seconda della marca del mattone e della qualità della lavorazione, l'indicatore varia da 0,42 a 0,468 W / (m∙K). Devo dire che a causa della presenza di intercapedini d'aria, il mattone perde forza, ma molti nelle costruzioni private, quando la forza è più importante del calore, riempiono semplicemente tutti i pori di cemento liquido.
Mattone di silicato
Il materiale da costruzione in argilla cotta non è così facile da produrre come potrebbe sembrare a prima vista. La produzione in serie produce un prodotto con caratteristiche di resistenza molto dubbie e un numero limitato di cicli di gelo-disgelo. Realizzare mattoni in grado di resistere alle intemperie per centinaia di anni non è economico.
Una delle soluzioni al problema è stata un nuovo materiale costituito da una miscela di sabbia e calce in un "bagno" di vapore con un'umidità di circa il 100% e una temperatura di circa +200°C La conducibilità termica del mattone di silicato dipende molto dalla marca. Proprio come la ceramica, è porosa. Quando il muro non è un supporto e il suo compito è solo quello di trattenere il calore il più possibile, viene utilizzato un mattone fessurato con un coefficiente di 0,4 W / (m∙K). La conduttività termica di un mattone pieno, ovviamente, è maggiore fino a 1,3 W / (m∙K), ma la sua resistenza è migliore di un ordine di grandezza.
Silicato aerato e cemento espanso
Con lo sviluppo della tecnologia, è diventato possibile produrre materiali espansi. In relazione ai mattoni, questi sono silicato di gas e cemento espanso. La miscela di silicati o calcestruzzo viene schiumata, in questa forma il materiale si indurisce, formando una struttura finemente porosa di sottili tramezzi.
A causa della presenza di un gran numero di vuoti, la conducibilità termica di un mattone di silicato di gas è solo 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Il calcestruzzo espanso trattiene il calore un po' peggio: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), ma gli edifici realizzati con esso sono più durevoli, è in grado di sopportare un carico 1,5 volte superiore a quello che può essere "fidato" silicato di gas.
Conducibilità termica di diversi tipi di mattoni
Come già accennato, la conducibilità termica di un mattone in condizioni reali è molto diversa dai valori tabellari. La tabella seguente mostra non solo i valori di conducibilità termica per i diversi tipi di questo materiale da costruzione, ma anche le strutture realizzate con essi.
Diminuzione della conducibilità termica
Attualmente, nelle costruzioni, la conservazione del calore in un edificio è raramente affidata a un tipo di materiale. ridurrela conducibilità termica di un mattone, saturandolo di sacche d'aria, rendendolo poroso, può arrivare fino a un certo limite. Un materiale da costruzione arioso, eccessivamente leggero e poroso non può nemmeno sostenere il proprio peso, per non parlare di usarlo per creare strutture a più piani.
Molto spesso, una combinazione di materiali da costruzione viene utilizzata per isolare gli edifici. Il compito di alcuni è garantire la resistenza delle strutture, la sua durata, mentre altri garantiscono la conservazione del calore. Tale decisione è più razionale, sia dal punto di vista della tecnologia costruttiva che dell'economia. Esempio: utilizzando solo 5 cm di schiuma o plastica espansa nella parete si ottiene lo stesso effetto di risparmio energetico di 60 cm "extra" di calcestruzzo espanso o silicato di gas.
