Melewati kota-kota kecil, Anda sering dapat melihat monumen-monumen era sosialis yang masih terpelihara: gedung-gedung klub pedesaan, istana, toko-toko tua. Bangunan bobrok dicirikan oleh bukaan jendela besar dengan maksimum kaca ganda, dinding yang terbuat dari produk beton bertulang dengan ketebalan yang relatif kecil. Tanah liat yang diperluas digunakan sebagai pemanas di dinding, dan dalam jumlah kecil. Langit-langit pelat berusuk tipis juga tidak membantu menjaga bangunan tetap hangat.
Saat memilih bahan untuk struktur, desainer era Uni Soviet kurang tertarik pada konduktivitas termal. Industri menghasilkan batu bata dan pelat yang cukup, konsumsi bahan bakar minyak untuk pemanasan praktis tidak terbatas. Semuanya berubah dalam hitungan tahun. Rumah boiler gabungan "Cerdas" dengan perangkat pengukuran multi-tarif, mantel termal, sistem ventilasi penyembuhan di modernkonstruksi sudah menjadi norma, bukan rasa ingin tahu. Namun, batu bata, meskipun telah menyerap banyak pencapaian ilmiah modern, karena merupakan bahan bangunan No. 1, tetap demikian.
Fenomena konduksi panas
Untuk memahami bagaimana bahan berbeda satu sama lain dalam hal konduktivitas termal, pada hari yang dingin di luar, cukup dengan meletakkan tangan Anda secara bergantian di atas logam, dinding bata, kayu, dan, akhirnya, sepotong dari busa. Namun, sifat bahan untuk mengirimkan energi panas tidak selalu buruk.
Konduktivitas termal batu bata, beton, kayu dipertimbangkan dalam konteks kemampuan bahan untuk menahan panas. Tetapi dalam beberapa kasus, panas, sebaliknya, harus ditransfer. Ini berlaku, misalnya, panci, wajan, dan peralatan lainnya. Konduktivitas termal yang baik memastikan bahwa energi digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan - untuk memanaskan makanan yang sedang dimasak.
Apa yang diukur konduktivitas termal dari esensi fisiknya
Apa itu panas? Ini adalah pergerakan molekul suatu zat, kacau dalam gas atau cairan, dan bergetar dalam kisi kristal padatan. Jika batang logam yang ditempatkan dalam ruang hampa dipanaskan di satu sisi, atom logam, setelah menerima sebagian energi, akan mulai bergetar di sarang kisi. Getaran ini akan ditransmisikan dari atom ke atom, karena energi secara bertahap akan didistribusikan secara merata ke seluruh massa. Untuk beberapa bahan, seperti tembaga, proses ini membutuhkan waktu beberapa detik, sedangkan untuk bahan lainnya, diperlukan waktu berjam-jam agar panas “menyebar” secara merata ke seluruh volume. Semakin tinggi perbedaan suhu antaradaerah dingin dan panas, semakin cepat perpindahan panas. Omong-omong, prosesnya akan dipercepat dengan bertambahnya area kontak.
Konduktivitas termal (x) diukur dalam W/(m∙K). Ini menunjukkan berapa banyak energi panas dalam Watt yang akan ditransfer melalui satu meter persegi dengan perbedaan suhu satu derajat.
Bata keramik penuh
Bangunan batu kuat dan tahan lama. Di istana batu, garnisun bertahan dari pengepungan yang terkadang berlangsung selama bertahun-tahun. Bangunan yang terbuat dari batu tidak takut api, batu itu tidak mengalami proses pembusukan, karena usia beberapa struktur melebihi seribu tahun. Namun, pembangun tidak ingin bergantung pada bentuk acak dari batu bulat. Dan kemudian batu bata keramik yang terbuat dari tanah liat muncul di panggung sejarah - bahan bangunan tertua yang dibuat oleh tangan manusia.
Konduktivitas termal batu bata keramik tidak bernilai konstan; dalam kondisi laboratorium, bahan yang benar-benar kering memberikan nilai 0,56 W / (m∙K). Namun, kondisi operasi nyata jauh dari kondisi laboratorium, ada banyak faktor yang mempengaruhi konduktivitas termal bahan bangunan:
- kelembaban: semakin kering bahan, semakin baik menahan panas;
- ketebalan dan komposisi sambungan semen: semen menghantarkan panas lebih baik, sambungan yang terlalu tebal akan berfungsi sebagai jembatan pembekuan tambahan;
- struktur bata itu sendiri: kandungan pasir, kualitas pembakaran, adanya pori-pori.
Dalam kondisi operasi nyata, konduktivitas termal batu bata diambil dalam 0,65 - 0,69 W / (m∙K). Namun, setiap tahun pasar tumbuh dengan bahan yang sebelumnya tidak dikenal dengan peningkatan kinerja.
Keramik berpori
Bahan bangunan yang relatif baru. Bata berlubang berbeda dari batu bata padat dalam konsumsi bahan yang lebih rendah dalam produksi, berat jenis yang lebih rendah (sebagai akibatnya, biaya yang lebih rendah untuk operasi bongkar muat dan kemudahan peletakan) dan konduktivitas termal yang lebih rendah.
Konduktivitas termal terburuk dari batu bata berlubang adalah konsekuensi dari adanya kantong udara (konduktivitas termal udara dapat diabaikan dan rata-rata 0,024 W/(m∙K)). Tergantung pada merek batu bata dan kualitas pengerjaan, indikatornya bervariasi dari 0,42 hingga 0,468 W / (m∙K). Saya harus mengatakan bahwa karena adanya rongga udara, batu bata kehilangan kekuatannya, tetapi banyak di konstruksi swasta, ketika kekuatan lebih penting daripada panas, cukup isi semua pori-pori dengan beton cair.
Bata silikat
Bahan bangunan tanah liat yang dipanggang tidak semudah yang terlihat pada pandangan pertama. Produksi massal menghasilkan produk dengan karakteristik kekuatan yang sangat meragukan dan jumlah siklus beku-cair yang terbatas. Membuat batu bata yang tahan cuaca selama ratusan tahun tidaklah murah.
Salah satu solusi untuk masalah tersebut adalah material baru yang dibuat dari campuran pasir dan kapur dalam "pemandian" uap dengan kelembaban sekitar 100% dan suhu sekitar +200°C Konduktivitas termal batu bata silikat sangat tergantung pada merek. Itu, seperti keramik, berpori. Ketika dinding bukan pembawa, dan tugasnya hanya menahan panas sebanyak mungkin, bata berlubang dengan koefisien 0,4 W / (m∙K) digunakan. Konduktivitas termal batu bata padat, tentu saja, lebih tinggi hingga 1,3 W / (m∙K), tetapi kekuatannya jauh lebih baik.
Sikat aerasi dan beton berbusa
Dengan berkembangnya teknologi, telah dimungkinkan untuk memproduksi bahan busa. Sehubungan dengan batu bata, ini adalah silikat gas dan beton berbusa. Campuran silikat atau beton berbusa, dalam bentuk ini bahan mengeras, membentuk struktur berpori halus dari partisi tipis.
Karena banyaknya rongga, konduktivitas termal batu bata silikat gas hanya 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
Beton berbusa menahan panas sedikit lebih buruk: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), tetapi bangunan yang terbuat darinya lebih tahan lama, mampu memikul beban 1,5 kali lebih banyak daripada yang dapat "dipercaya" silikat gas.
Konduktivitas termal dari berbagai jenis batu bata
Seperti yang telah disebutkan, konduktivitas termal batu bata dalam kondisi nyata sangat berbeda dari nilai tabel. Tabel di bawah ini tidak hanya menunjukkan nilai konduktivitas termal untuk berbagai jenis bahan bangunan ini, tetapi juga struktur yang dibuat darinya.
Penurunan konduktivitas termal
Saat ini dalam konstruksi, pengawetan panas pada suatu bangunan jarang dipercayakan pada satu jenis material. mengurangikonduktivitas termal batu bata, menjenuhkannya dengan kantong udara, membuatnya keropos, bisa sampai batas tertentu. Bahan bangunan berpori yang terlalu ringan dan lapang bahkan tidak dapat menopang beratnya sendiri, apalagi menggunakannya untuk membuat struktur bertingkat.
Paling sering, kombinasi bahan bangunan digunakan untuk menyekat bangunan. Tugas beberapa adalah memastikan kekuatan struktur, daya tahannya, sementara yang lain menjamin pelestarian panas. Keputusan seperti itu lebih rasional, dari sudut pandang teknologi konstruksi dan ekonomi. Contoh: hanya menggunakan 5 cm busa atau plastik busa di dinding memberikan efek penghematan energi panas yang sama dengan "tambahan" 60 cm beton busa atau gas silikat.
