- Визначення і формула теплоємності
- Використання теплоємності на практиці
- Теплоємність будівельних матеріалів
- Використання різних матеріалів в будівництві
- цегла
Створення оптимального мікроклімату і витрата теплової енергії на опалення приватного будинку в холодну пору року багато в чому залежить від теплоізоляційних властивостей будівельних матеріалів, з яких зведено дана споруда. Однією з таких характеристик є теплоємність. Це значення необхідно враховувати при виборі будматеріалів для конструювання приватного будинку. Тому далі буде розглянута теплоємність деяких будівельних матеріалів. 
Властивості і класифікація будівельних матеріалів.
Визначення і формула теплоємності
Кожна речовина в тій чи іншій мірі здатне поглинати, запасати і утримувати теплову енергію. Для опису цього процесу введено поняття теплоємності, яка є властивістю матеріалу поглинати теплову енергію при нагріванні навколишнього повітря.
Щоб нагріти будь-якої матеріал масою m від температури tнач до температури tкон, потрібно буде витратити певну кількість теплової енергії Q, яке буде пропорційним масі і різниці температур Т (tкон-tнач). Тому формула теплоємності буде виглядати наступним чином: Q = c * m * Т, де с - коефіцієнт теплоємності (питоме значення). Його можна розрахувати за формулою: з = Q / (m * Т) (ккал / (кг * ° C)).
Умовно прийнявши, що маса речовини дорівнює 1 кг, а Т = 1 ° C, можна отримати, що з = Q (ккал). Це означає, що питома теплоємність дорівнює кількості теплової енергії, яка витрачається на нагрівання матеріалу масою 1 кг на 1 ° C.
Використання теплоємності на практиці
Таблиця теплоємності будівельних матеріалів.
Будівельні матеріали з високою теплоємністю використовують для зведення теплотривких конструкцій. Це дуже важливо для приватних будинків, в яких люди проживають постійно. Справа в тому, що такі конструкції дозволяють запасати (акумулювати) тепло, завдяки чому в будинку підтримується комфортна температура досить довгий час. Спочатку опалювальний прилад нагріває повітря і стіни, після чого вже самі стіни прогрівають повітря. Це дозволяє заощадити кошти на опаленні і зробити проживання більш затишним. Для будинку, в якому люди проживають періодично (наприклад, у вихідні), велика теплоємність будматеріалу матиме зворотний ефект: такий будинок буде досить складно швидко натопити.
Значення теплоємності будівельних матеріалів наведені в СНиП II-3-79. Нижче наведена таблиця основних будівельних матеріалів і значення їх питомої теплоємності.
Таблиця 1
Матеріал Щільність, кг / м3 Питома теплоємність, кДж / (кг * ° C) Піно 40 1,34 Минвата 125 0,84 Газо- і пінобетон 650 0,84 Гіпсові листи 800 0,84 Дерево 500 2,3 Клеєна фанера 600 2 , 3 Керамічна цегла 1600 0,88 Бетон 2300 0,84 Залізобетон 2500 0,84 Цегляна кладка 1 800 0,88 
Цегла має високу теплоємність, тому ідеально підходить для будівництва будинків і возведеніяія печей.
Говорячи про теплоємності, слід зазначити, що опалювальні печі рекомендується будувати з цегли, так як значення його теплоємності досить високо. Це дозволяє використовувати піч як своєрідний акумулятор тепла. Теплоаккумулятори в опалювальних системах (особливо в системах водяного опалення) з кожним роком застосовуються все частіше. Такі пристрої зручні тим, що їх достатньо 1 раз добре нагріти інтенсивної топкою твердопаливного котла, після чого вони будуть обігрівати ваш будинок протягом цілого дня і навіть більше. Це дозволить істотно заощадити ваш бюджет.
Теплоємність будівельних матеріалів
Якими ж повинні бути стіни приватного будинку, щоб відповідати будівельним нормам? Відповідь на це питання має кілька нюансів. Щоб з ними розібратися, буде наведено приклад теплоємності 2-х найбільш популярних будівельних матеріалів: бетону і дерева. теплоємність бетону має значення 0,84 кДж / (кг * ° C), а дерева - 2,3 кДж / (кг * ° C).
На перший погляд можна вирішити, що дерево - більш тепломісткий матеріал, ніж бетон. Це дійсно так, адже деревина містить практично в 3 рази більше теплової енергії, ніж бетон. Для нагріву 1 кг дерева потрібно витратити 2,3 кДж теплової енергії, але при охолодженні воно також віддасть в простір 2,3 кДж. При цьому 1 кг бетонної конструкції здатний акумулювати і, відповідно, віддати тільки 0,84 кДж.
Але не варто поспішати з висновками. Наприклад, потрібно дізнатися, яку теплоємність матиме 1 м2 бетонної і дерев'яної стіни товщиною 30 см. Для цього спочатку потрібно порахувати вага таких конструкцій. 1 м2 даної бетонної стіни буде важити: 2300 кг / м3 * 0,3 м3 = 690 кг. 1 м2 дерев'яної стіни буде важити: 500 кг / м3 * 0,3 м3 = 150 кг.
Таблиця порівняння теплопровідності колоди з цегляною кладкою.
Далі потрібно порахувати, скільки теплової енергії буде міститися в цих стінах при температурі 22 ° C. Для цього потрібно теплоємність помножити на температуру і вагу матеріалу:
- для бетонної стіни: 0,84 * 690 * 22 = 12751 кДж;
- для дерев'яної конструкції: 2,3 * 150 * 22 = 7590 кДж.
З отриманого результату можна зробити висновок, що 1 м3 деревини буде практично в 2 рази менше акумулювати тепло, ніж бетон. Проміжним матеріалом по теплоємності між бетоном і деревом є цегляна кладка, в одиниці об'єму якої при тих же умовах буде міститися 9199 кДж теплової енергії. При цьому газобетон, як будівельний матеріал, буде містити тільки 3326 кДж, що буде значно менше дерева. Однак на практиці товщина дерев'яної конструкції може бути 15-20 см, коли газобетон можна укласти в кілька рядів, значно збільшуючи питому теплоємність стіни.
Використання різних матеріалів в будівництві
дерево
Для комфортного проживання в будинку дуже важливо, щоб матеріал мав високу теплоємність і низьку теплопровідність.
В цьому відношенні деревина є оптимальним варіантом для будинків не тільки постійного, а й тимчасового проживання. Дерев'яне будинок, не опалювальне тривалий час, буде добре сприймати зміна температури повітря. Тому обігрів такого будинку буде відбуватися швидко і якісно.
В основному в будівництві використовують хвойні породи: сосну, ялину, кедр, ялицю. За співвідношенням ціни і якості найкращим варіантом є сосна. Що б ви не вибрали для конструювання дерев'яного будинку, потрібно враховувати наступне правило: чим товще будуть стіни, тим краще. Однак тут також потрібно враховувати ваші фінансові можливості, тому що зі збільшенням товщини бруса значно зросте його вартість.
цегла
Даний будматеріал завжди був символом стабільності і міцності. Цегла має хорошу міцність і опірність негативним впливам зовнішнього середовища. Однак якщо взяти до уваги той факт, що цегляні стіни в основному конструюються товщиною 51 і 64 см, то для створення гарної теплоізоляції їх додатково потрібно покривати шаром теплоізоляційного матеріалу. Цегляні будинки відмінно підходять для постійного проживання. Нагрівшись, такі конструкції здатні довгий час віддавати в простір накопичене в них тепло.
Вибираючи матеріал для будівництва будинку, слід враховувати не тільки його теплопровідність і теплоємність, а й те, як часто в такому будинку будуть проживати люди. Правильний вибір дозволить підтримувати затишок і комфорт у вашому будинку протягом усього року.