Passando por pequenas cidades, muitas vezes você pode ver os monumentos ainda preservados da era socialista: os edifícios dos clubes rurais, palácios, lojas antigas. Os edifícios em ruínas caracterizam-se por enormes vãos de janelas com um máximo de vidros duplos, paredes feitas de produtos de betão armado de espessura relativamente pequena. A argila expandida foi usada como aquecedor nas paredes e em pequenas quantidades. Os tetos de laje com nervuras finas também não ajudaram a manter o prédio aquecido.
Ao escolher materiais para estruturas, os designers da era da URSS tinham pouco interesse na condutividade térmica. A indústria produzia tijolos e lajes suficientes, o consumo de óleo combustível para aquecimento praticamente não era limitado. Tudo mudou em questão de anos. Casas de caldeiras combinadas "inteligentes" com medidores multitarifários, revestimentos térmicos, sistemas de ventilação recuperativa em modernosconstrução já é a norma, não uma curiosidade. No entanto, o tijolo, embora tenha absorvido muitas conquistas científicas modernas, pois era o material de construção nº 1, permaneceu assim.
O fenômeno da condução de calor
Para entender como os materiais diferem uns dos outros em termos de condutividade térmica, em um dia frio lá fora, basta colocar a mão alternadamente em metal, parede de tijolos, madeira e, finalmente, uma peça de espuma. No entanto, as propriedades dos materiais para transmitir energia térmica não são necessariamente ruins.
A condutividade térmica de tijolos, concreto e madeira são considerados no contexto da capacidade dos materiais de reter calor. Mas em alguns casos, o calor, pelo contrário, deve ser transferido. Isso se aplica, por exemplo, a panelas, frigideiras e outros utensílios. A boa condutividade térmica garante que a energia seja usada para o propósito pretendido - aquecer o alimento que está sendo cozido.
O que se mede a condutividade térmica de sua essência física
O que é calor? Este é o movimento das moléculas de uma substância, caótica em um gás ou líquido, e vibrando nas redes cristalinas dos sólidos. Se uma haste de metal colocada no vácuo for aquecida de um lado, os átomos de metal, tendo recebido parte da energia, começarão a vibrar nos ninhos da treliça. Esta vibração será transmitida de átomo para átomo, devido ao qual a energia será gradualmente distribuída uniformemente por toda a massa. Para alguns materiais, como o cobre, esse processo leva segundos, enquanto para outros, levará horas para que o calor “se espalhe” uniformemente por todo o volume. Quanto maior a diferença de temperatura entreáreas frias e quentes, mais rápida a transferência de calor. A propósito, o processo será acelerado com o aumento da área de contato.
A condutividade térmica (x) é medida em W/(m∙K). Mostra quanta energia térmica em Watts será transferida através de um metro quadrado com uma diferença de temperatura de um grau.
Tijolo cerâmico completo
Edifícios de pedra são fortes e duráveis. Nos castelos de pedra, as guarnições resistiram a cercos que às vezes duravam anos. Os edifícios feitos de pedra não têm medo do fogo, a pedra não está sujeita a processos de decomposição, devido aos quais a idade de algumas estruturas excede mil anos. No entanto, os construtores não queriam depender da forma aleatória do paralelepípedo. E então os tijolos cerâmicos feitos de barro apareceram no palco da história - o material de construção mais antigo criado pelas mãos humanas.
A condutividade térmica dos tijolos cerâmicos não é um valor constante; em condições de laboratório, o material absolutamente seco dá um valor de 0,56 W / (m∙K). No entanto, as condições reais de operação estão longe das de laboratório, existem muitos fatores que afetam a condutividade térmica de um material de construção:
- umidade: quanto mais seco o material, melhor ele retém o calor;
- espessura e composição das juntas de cimento: o cimento conduz melhor o calor, juntas muito grossas servirão como pontes de congelamento adicionais;
- a estrutura do próprio tijolo: teor de areia, qualidade de queima, presença de poros.
Em condições reais de operação, a condutividade térmica de um tijolo é tomada dentro de 0,65 - 0,69 W/(m∙K). No entanto, a cada ano o mercado cresce com materiais até então desconhecidos com melhor desempenho.
Cerâmica porosa
Material de construção relativamente novo. Um tijolo vazado difere de uma contraparte sólida pelo menor consumo de material na produção, menor gravidade específica (como resultado, menores custos para operações de carga e descarga e facilidade de assentamento) e menor condutividade térmica.
A pior condutividade térmica de um tijolo vazado é consequência da presença de bolsas de ar (a condutividade térmica do ar é desprezível e tem uma média de 0,024 W/(m∙K)). Dependendo da marca do tijolo e da qualidade do acabamento, o indicador varia de 0,42 a 0,468 W/(m∙K). Devo dizer que devido à presença de cavidades de ar, o tijolo perde sua resistência, mas muitos na construção privada, quando a resistência é mais importante que o calor, basta preencher todos os poros com concreto líquido.
Tijolo de silicato
Material de construção de barro cozido não é tão fácil de fabricar como pode parecer à primeira vista. A produção em massa produz um produto com características de resistência muito duvidosas e um número limitado de ciclos de congelamento-descongelamento. Fazer tijolos que possam resistir ao clima por centenas de anos não é barato.
Uma das soluções para o problema foi um novo material feito de uma mistura de areia e cal em um "banho" de vapor com umidade de cerca de 100% e temperatura de cerca de +200°C A condutividade térmica do tijolo de silicato depende muito da marca. Assim como a cerâmica, é porosa. Quando a parede não é um suporte e sua tarefa é apenas reter o calor o máximo possível, é usado um tijolo ranhurado com um coeficiente de 0,4 W / (m∙K). A condutividade térmica de um tijolo maciço, é claro, é maior até 1,3 W / (m∙K), mas sua resistência é uma ordem de magnitude melhor.
Silicato aerado e concreto espumado
Com o desenvolvimento da tecnologia, tornou-se possível produzir materiais de espuma. Em relação aos tijolos, são silicatos gasosos e concreto expandido. A mistura de silicato ou concreto é espumada, desta forma o material endurece, formando uma estrutura finamente porosa de divisórias finas.
Devido à presença de um grande número de vazios, a condutividade térmica de um tijolo de silicato de gás é de apenas 0,08 - 0,12 W / (m∙K).
O concreto espumoso retém o calor um pouco pior: 0,15 - 0,21 W / (m∙K), mas os edifícios feitos com ele são mais duráveis, é capaz de carregar uma carga 1,5 vezes mais do que pode ser "confiável" silicato de gás.
Condutividade térmica de diferentes tipos de tijolos
Como já mencionado, a condutividade térmica de um tijolo em condições reais é muito diferente dos valores tabulares. A tabela abaixo mostra não apenas os valores de condutividade térmica para diferentes tipos deste material de construção, mas também as estruturas feitas a partir deles.
Diminuição da condutividade térmica
Atualmente, na construção, a preservação do calor em um edifício raramente é confiada a um tipo de material. reduzira condutividade térmica de um tijolo, saturando-o com bolsas de ar, tornando-o poroso, pode chegar a um certo limite. Um material de construção poroso, leve e arejado não pode nem suportar seu próprio peso, muito menos usá-lo para criar estruturas de vários andares.
Na maioria das vezes, uma combinação de materiais de construção é usada para isolar edifícios. A tarefa de alguns é garantir a resistência das estruturas, sua durabilidade, enquanto outros garantem a preservação do calor. Tal decisão é mais racional, do ponto de vista da tecnologia de construção e da economia. Exemplo: usar apenas 5 cm de espuma ou plástico espumado na parede dá o mesmo efeito de economia de energia térmica que "extra" 60 cm de concreto espumado ou silicato de gás.
