Теплопроводность глины: Таблица теплопроводности строительных материалов
вся правда об этом материале
Здравствуйте, дорогие наши читатели.
В непростое время живём. Стоимость жизни растёт с каждым днём в геометрической прогрессии, заставляя экономить буквально на всём, ну или, по крайней мере, пытаться это делать. Дошла, конечно, очередь и до строительных материалов. Так, некоторые пытаются выяснить: какова глина как утеплитель.
Продукт то по сути «шаровый», его в строймаге покупать не обязательно, бери и копай, места для этого в любой деревне имеются. Поищем и мы истину, ведь если «кулибины» правы, то нет смысла покупать сомнительные в плане экологии пенопласты.
Содержание
- Немного физики
- Глина с опилками как утеплитель
- Рецепт
- Саман как утеплитель
- Керамзит как утеплитель
Немного физики
Перед тем как углубляться в технологические моменты использования продукта, посмотрим на его физико-технические характеристики. А они не слишком радуют. Так, плотность у застывшей глины 1600-2400 кг/м3 (чуть меньше чем у бетона), а теплопроводность 0,7-0,9 Вт/м°С.
Получается, что глина как утеплитель стен, мягко говоря, никудышный, так почему же её до сих пор используют?
Дело в том что этот материал — прекрасное вяжущее, на прочность которого никак не влияет находящаяся в органических наполнителях сахароза (для бетонов она губительна), а это, в свою очередь, открывает широчайший простор для манёвра.
Глина с опилками как утеплитель
Один из самых популярных вариантов – это глина с опилками для утепления на потолок. Деревянная стружка, особенно в её рыхлом состоянии, хорошо сохраняет тепло, а набрать её можно в любом столярном цеху за символическую плату.
Тут есть только один недостаток: со временем рыхлая масса проседает, теряя при этом часть своих теплоизоляционных свойств.
Но если её смешать с гипсом или жидкой глиной «пушистая» структура сохранится надолго, а значит, использование такой технологии не лишено смысла.
Рецепт
Если вам интересна глина с опилками как утеплитель – пропорции тут просты.
На три ведра глины берётся два ведра деревянной стружки, всё это смешивается и полученной массой заполняется пространство между лагами.
По такому утеплению запросто можно не то что ходить, но и танцевать, вот только назвать его слишком уж эффективным нельзя. Конечно, долю деревоматериала всегда можно увеличить, но тогда утеплитель потеряет в прочности, а значит, поверх него придётся придумывать какой-то пол.
Саман как утеплитель
Ещё один интересный вариант использования глины – это саман. Раньше он служил как основной конструкционный материал для возведения стен, сегодня же применяется только как утеплитель.
Тут наполнителем выступают уже не опилки, а солома. Вновь-таки экологически чистый продукт с прекрасными теплоизоляционными свойствами и вновь же покупка которого не разорит ваш бюджет.
Чтобы обзавестись саманом нужно иметь лишь деревянную форму и желание поработать. Замесы (а месят глину с соломой ногами) обычно делаются прямо возле глиняного карьера, там полученной массой заполняются формы, там же блоки и сохнут.
Весь процесс довольно трудоёмкий, но если этот пункт вас не смущает можно получить материал с теплопроводностью в 0,1 ВТ/м°С, а это уже довольно неплохой показатель.
Керамзит как утеплитель
Но всё же лучшим наполнителем следует считать не опилки и не солому, а обычный воздух. Такими принципами, наверное, руководствовались и разработчики керамзита когда создавали свой продукт.
Да, если кто не знал, керамзит – это вспененная и обожжённая глина. Утеплитель этот проверенный и особенно в советское время, в строительстве применялся повсеместно. Среди его недостатков числится довольно существенный вес (а в частном строительстве каждый килограмм на счету) и боязнь воды.
Кстати, гидрофобия – это общий для всех глиняных утеплителей минус, так что если планируете эксплуатировать их во влажной среде, можете прямо сейчас отказаться от этой идеи – всё равно ничего хорошего из неё не выйдет.
К сожалению керамзит в домашних условиях изготовить у вас не получится, но его рыночная стоимость и так не слишком высока, так что если прочность перекрытий позволяет, возьмите материал на заметку.
Ну вот, практически и всё. С глиной как утеплителем мы разобрались. Советы как использовать этот прекрасный природный продукт дали. Пора и прощаться.
До свидания и до скорых встреч на страницах нашего блога.
Василий Молька
Таблицы теплопроводимости материалов (металлы, бетон, гранит, дерево и др.)
Опубликовано автором admin
Взято из: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» /под ред. Романкова. Приложение.
Н.И. Кошкин, М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике // Издание девятое, М.: «Наука», 1982 г.
Коэффициент теплопроводности металлов
| Металл | Вт/(м•К) |
|---|---|
| Алюминий | 209,3 |
| Бронза | 47-58 |
| Железо | 74,4 |
| Золото | 312,8 |
| Латунь | 85,5 |
| Медь | 389,6 |
| Платина | 70 |
| Ртуть | 29,1 |
| Серебро | 418,7 |
| Сталь | 45,4 |
| Свинец | 35 |
| Серый чугун | 50 |
| Чугун | 62,8 |
Коэффициент теплопроводности других материалов
| Материал | Влажность массовая доля % | Вт/(м•К) |
|---|---|---|
| Бакелитовый лак | — | 0,29 |
| Бетон с каменным щебнем | 8 | 1,28 |
| Бумага обыкновенная | Воздушно-сухая | 0,14 |
| Винипласт | — | 0,13 |
| Гравий | Воздушно-сухая | 0,36 |
| Гранит | — | 3,14 |
| Глина | 15-20 | 0,7-0,93 |
| Дуб (вдоль волокон) | 6-8 | 0,35-0,43 |
| Дуб (поперек волокон) | 6-8 | 0,2-0,21 |
| Железобетон | 8 | 1,55 |
| Картон | Воздушно-сухая | 0,14-0,35 |
| Кирпичная кладка | Воздушно-сухая | 0,67-0,87 |
| Кожа | >> | 0,14-0,16 |
| Лед | — | 2,21 |
| Пробковые плиты | 0 | 0,042-0,054 |
| Снег свежевыпавший | — | 0,105 |
| Снег уплотненный | — | 0,35 |
| Снег начавший таять | — | 0,64 |
| Сосна (вдоль волокон) | 8 | 0,35-0,41 |
| Сосна (поперек волокон) | 8 | 0,14-0,16 |
| Стекло (обыкновенное) | — | 0,74 |
| Фторопласт-3 | — | 0,058 |
| Фторопласт-4 | — | 0,233 |
| Шлакобетон | 13 | 0,698 |
| Штукатурка | 6-8 | 0,791 |
Коэффициент теплопроводности асбеста и пенобетона при различных температурах
(ρa=576кг/м3, ρп=400кг/м3,λ, Вт/(м•К))
| Материал | -18oС | 0oС | 50oС | 100oС | 150oС |
|---|---|---|---|---|---|
| Асбест | — | 0,15 | 0,18 | 0,195 | 0,20 |
| Пенобетон | 0,1 | 0,11 | 0,11 | 0,13 | 0,17 |
Коэффициент теплопроводности жидкости Вт/(м•К) при различных температурах
| Материал | 0oС | 50oС | 100oС |
|---|---|---|---|
| Анилин | 0,19 | 0,177 | 0,167 |
| Ацетон | 0,17 | 0,16 | 0,15 |
| Бензол | — | 0,138 | 0,126 |
| Вода | 0,551 | 0,648 | 0,683 |
| Масло вазелиновое | 0,126 | 0,122 | 0,119 |
| Масло касторовое | 0,184 | 0,177 | 0,172 |
| Спирт метиловый | 0,214 | 0,207 | — |
| Спирт этиловый | 0,188 | 0,177 | — |
| Толуол | 0,142 | 0,129 | 0,119 |
Добавьте в закладки постоянную ссылку.Теплопроводность глиняных кирпичей
Введение
Строительный сектор является крупной отраслью в Канаде, которая в настоящее время обеспечивает работой около 1,2 миллиона канадцев. Это составляет впечатляющие 7% всей рабочей силы страны. Поскольку население и экономика Канады продолжают расти, будет расти и потребность в высококачественной инфраструктуре и жилье. Подрядчики и строители начинают уделять больше внимания использованию высокоэффективных строительных материалов, особенно с желаемыми тепловыми свойствами, для удовлетворения этого постоянно растущего спроса. Стремление к более тепловым строительным материалам подпитывается потребностью в большей экономии энергии, которая приобретает все большее значение почти во всех странах мира. В большинстве развитых стран методы строительства и строительства составляют почти половину общего потребления энергии, а также являются источником вредных для окружающей среды выбросов CO2.
Было проведено значительное количество исследований в попытке обнаружить и внедрить более экологически безопасные и устойчивые методы и методы строительства для замены устаревших и опасных, используемых в настоящее время. Одна из областей в этой области исследований связана с использованием более возобновляемых ресурсов (таких как глина) для разработки и тонкой настройки популярных и широко используемых строительных материалов. Глина — это простой материал, полученный из земли, который использовался для строительства домов и других видов инфраструктуры с 7000 г. до н.э., что делает его одним из старейших строительных материалов в этой истории цивилизации. Популярность глиняного кирпича не поколебалась с момента его первого использования тысячи лет назад, поскольку он по-прежнему остается самым востребованным строительным материалом на всей планете. Недавние исследования показали, что по крайней мере одна треть населения мира проживает в земляных жилищах того или иного типа, сделанных из глины или аналогичного по структуре материала.
Высокое использование этого ресурса по всей планете показывает, насколько важно учитывать все свойства природных глиняных материалов, чтобы в полной мере использовать все полезные физические и термические аспекты для создания наиболее эффективного кирпича для строительных целей.
Из чего сделан глиняный кирпич?
Растущий интерес профессионалов в этом секторе связан с изучением использования и применения кирпича как устойчивого материала. Базовый состав кирпича состоит из двух разных материалов, связанных друг с другом особым образом, так что один из них служит матрицей, окружающей армирующий материал. Двумя наиболее распространенными используемыми материалами являются глина с низким содержанием влаги и сланец, которые помещают в формы, а затем оставляют затвердевать, прежде чем разрезать на более мелкие однородные куски для формирования отдельных кирпичей. Глиняные кирпичи представляют собой комбинацию чисто природных элементов, включая глину, песок, воду и воздух. В кирпичи при их формовании не добавляются токсичные вещества, так как они полностью изготавливаются из инертных материалов, не представляющих опасности для человека.
Для подрядчиков важно учитывать токсичность строительных материалов перед их использованием, особенно тех, которые подвергаются воздействию окружающей среды, поскольку они потенциально могут разрушать и загрязнять окружающую почву или близлежащие водоемы. К счастью, это не проблема при строительстве из кирпича, поскольку он полностью сделан из материалов, полученных из земли, и обычно без добавления каких-либо искусственных веществ. Глина и суглинок, два распространенных материала, присутствующих в кирпичах, кажутся неисчерпаемыми ресурсами. Процессы раскопок, используемые для удаления глины из ее естественного местоположения, носят временный характер и охватывают ограниченную площадь поверхности, поэтому они относительно неинвазивны для окружающей природной среды обитания. После раскопок участок реконструируется, и большинство участков относительно быстро восстанавливаются до своего первоначального неизмененного состояния.
Рисунок 1: Экскаваторы, добывающие глину из открытого промышленного карьера.
Термические свойства глиняных кирпичей
Глиняные кирпичи предлагают домовладельцам уникальное экономическое преимущество с точки зрения экономии денег на счетах за тепло и электроэнергию. Поначалу строительство дома из кирпича может показаться крутым вложением, но оно, несомненно, окупится в долгосрочной перспективе. Кирпич обладает низкой теплопроводностью, которая в среднем составляет 0,5–1,0 Вт/(м/К). Теплопроводность материала напрямую связана с его способностью эффективно передавать через себя тепло. Материалы с низкой теплопроводностью, такие как глиняный кирпич, называются теплоизоляционными, поскольку они ограничивают движение тепла, проходящего через них. Это тепловое свойство чрезвычайно желательно с точки зрения строительства дома, поскольку оно обеспечивает регулирование температуры в помещении, ограничивая попадание холодного воздуха в дом и блокируя выход более теплого воздуха из помещения в окружающую среду. На температуру окружающей среды в доме влияют три основных режима теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.
Большая часть движения тепла через здание может быть объяснена теплопроводностью, поскольку тепло по-разному проходит через материалы с различными значениями теплопроводности. Глиняные кирпичи обладают низкой теплопроводностью, в основном из-за наличия полостей, содержащих пузырьки воздуха и промежутков между ними. Воздух обладает чрезвычайно высоким термическим сопротивлением и низкой теплопроводностью, что придает кирпичу еще большую изоляционную способность. Материал с высоким термическим сопротивлением ограничивает теплопередачу и является тем свойством, которое позволяет кирпичу действовать как естественный кондиционер в жаркие летние месяцы или как мощный обогреватель зимой.
Рисунок 2: Механизм теплопередачи.
Влияние климата на теплоизоляционные свойства глиняных кирпичей
К сожалению, теплоизоляционные свойства кирпичей неодинаковы во всех регионах и климатических условиях мира. В тропических регионах, где среднегодовая температура составляет 22-35 ºC, кирпич действует как отличный изоляционный материал и может поддерживать более низкую температуру в помещении, несмотря на жаркую окружающую среду.
В районах, где температура часто падает ниже 10ºC, изоляционная прочность кирпича может быть снижена из-за изменения теплового баланса влаги, а в некоторых случаях может вызвать проблемы с влажностью, такие как повреждение конструкции или стены от замерзания и оттаивания. Этот риск заставляет многих дизайнеров интерьеров искать способы избежать этой проблемы, которая может привести к значительным потерям энергии, что, в свою очередь, сделает здание менее удобным и пригодным для использования, чем если бы оно было должным образом изолировано. Одним из новых решений этой проблемы является включение других материалов с аналогичными тепловыми свойствами в конструкцию из кирпича, чтобы улучшить их изоляционные свойства и защитить их от повреждения водой. В настоящее время наиболее эффективными добавками к кирпичам являются стекловата или натуральная пробка, а также полиэтилен.
Рисунок 3: Изоляция из стекловаты – используется в качестве обычной добавки при формировании глиняных кирпичей.
Рисунок 4: Натуральная пробка – используется в качестве обычной добавки при формировании глиняных кирпичей.
Устойчивые глиняные кирпичи
Ряд производителей также используют отходы при строительстве и формовании своих глиняных кирпичей. Эта растущая тенденция среди производственных компаний, вероятно, может быть связана с стремлением потребителей и местных органов власти к более устойчивым методам строительства и добычи ресурсов. Органические отходы иногда включали в кирпичи, и было обнаружено, что они обладают отличными энергосберегающими свойствами и выдающимися теплоизоляционными свойствами. Еще один путь, которым пользуются некоторые компании, заключается в использовании переработанной бумаги для повышения термостойкости кирпича. Перечень материалов, которые могут быть включены в состав глиняных кирпичей, постоянно растет, однако такой высокий спрос на кирпич оказывает повышенное давление на запасы аллювиальных почв, которые находятся под угрозой истощения.
Поскольку спрос на экологичные строительные материалы продолжает расти, компаниям в этом секторе будет еще важнее избегать чрезмерной эксплуатации, особенно если потребители продолжат заменять такие материалы, как сталь и бетон, глиняными кирпичами. Исследования в этой области продолжаются, поскольку новые смеси постоянно тестируются на тепловые и энергетические преимущества.
Рисунок 5: Строитель укладывает глиняные кирпичи.
Заключение
Глиняные кирпичи являются одними из древнейших строительных материалов на земле, играя ключевую роль в строительстве и развитии древней архитектуры. Перенесемся в 21 век, и они по-прежнему остаются самым популярным строительным материалом на всей планете. Большая часть их популярности может быть связана с их низкой теплопроводностью, высокой термостойкостью и способностью к устойчивой добыче и переработке. Поскольку глобальный акцент продолжает смещаться в сторону создания более зеленой планеты, эволюция и совершенствование материалов, из которых состоят кирпичи, будет по-прежнему сосредоточена на повышении теплового сопротивления, чтобы способствовать более энергоэффективному зданию за счет ограничения ненужного теплового потока.
В климате, похожем на канадский, который слишком знаком с суровыми и холодными зимами, возможность сохранять тепло и экономить деньги за счет снижения потребления энергии чрезвычайно полезна как для домовладельца, так и для окружающей среды. Строительство домов и инфраструктуры из глиняного кирпича может обеспечить все эти преимущества экономии энергии и ресурсов просто за счет правильного использования природных характеристик этого устойчивого ресурса.
Автор: Каллиста Уилсон | Младший технический писатель | Thermtest
Ссылки
Deboucha, S., & Hashim, R. (nd). Обзор кирпичей и блоков из стабилизированного спрессованного грунта. Науч. Рез. Очерки , 8.
Нужно ли утеплять кирпичный дом? | Кирпичный сайдинг. (2020, 20 марта). Современный дизайн . https://gambrick.com/does-a-brick-home-need-insulation/
Донди, М., Маззанти, Ф., Принципи, П., Раймондо, М., и Занарини, Г. (2004) . Теплопроводность глиняных кирпичей. Journal of Materials in Civil Engineering , 16 (1), 8–14.
https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:1(8)
Производство легкого глиняного кирпича с улучшенными теплоизоляционными свойствами за счет введения отходов ши . (н.д.). Получено 4 декабря 2020 г. с http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-64232018000300186
. Что следует учитывать при покупке морозильных камер сверхнизкой температуры . (2017, 2 августа). Новости-Medical.Net. https://www.news-medical.net/whitepaper/20170802/Points-to-Consider-When-Purchasing-Ultra-Low-Temperature-Freezers.aspx
Васич М., Лалич Ж. и Радоевич, З. (2010). ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЛИНЯНОГО КИРПИЧА. Международный журнал современных производственных технологий , 2 .
13.2 Тепловые свойства почвы – дождь или солнце
Основными тепловыми свойствами почвы или любого вещества являются теплоемкость и теплопроводность. Теплоемкость может быть определена на единицу массы, и в этом случае ее часто называют удельной теплоемкостью, или на единицу объема, и в этом случае ее называют объемной теплоемкостью.
Иногда полезно учитывать отношение теплопроводности к объемной теплоемкости, и это отношение называется температуропроводностью. Ниже мы определим и рассмотрим каждый из них по очереди. Знание тепловых свойств почвы необходимо, чтобы предсказать, как температура почвы изменяется в пространстве и во времени. Датчики, которые измеряют тепловые свойства почвы, могут использоваться для неразрушающего контроля содержания влаги в почве. Тепловые свойства почвы также играют роль в нескольких подходах, основанных на дистанционном зондировании, для оценки влажности почвы в больших регионах.
13.2.1 Теплопроводность
Почва Теплопроводность (λ) есть отношение величины кондуктивного потока тепла через почву к величине температурного градиента (Вт м -1 °С -1 ). Это мера способности почвы проводить тепло, точно так же, как гидравлическая проводимость является мерой способности почвы «проводить» воду. На теплопроводность почвы влияет широкий спектр ее характеристик, в том числе:
- наполненная воздухом пористость
- содержание воды
- насыпная плотность
- текстура
- минералогия
- содержание органического вещества
- структура почвы
- температура почвы
Среди обычных почвенных компонентов кварц обладает самой высокой теплопроводностью, а воздух — самой низкой теплопроводностью (Таблица 13-1) [8] [9].
Часто большая часть песчаной фракции в почвах состоит в основном из кварца, поэтому песчаные почвы имеют более высокие значения теплопроводности, чем другие почвы, при прочих равных условиях. Поскольку теплопроводность воздуха настолько мала, то доминирующее влияние на теплопроводность почвы оказывает заполненная воздухом пористость. Чем выше пористость, заполненная воздухом, тем ниже коэффициент теплопроводности (рис. 13‑4). Теплопроводность почвы увеличивается с увеличением содержания воды, но не чисто линейным образом. Для сухой почвы относительно небольшое увеличение содержания воды может существенно увеличить тепловой контакт между минеральными частицами, поскольку вода прилипает к частицам, что приводит к относительно большому увеличению теплопроводности.
Таблица 13‑1. Теплопроводность, плотность и удельная теплоемкость обычных компонентов почвы при 10 °C (согласно de Vries, 1963, таблица 7.1; адаптировано из Horton and Ochsner, 2011).
| Почвенный компонент | Теплопроводность | Плотность | Удельная теплоемкость |
| Вт м-1 °C -1 | г см-3 | Дж г-1 °С -1 | |
| Кварц | 8,8 | 2,66 | 0,75 |
| Глинистые минералы | 3 | 2,65 | 0,76 |
| Органическое вещество почвы | 0,3 | 1,3 | 1,9 |
| Вода | 0,57 | 1,00 | 4,18 |
| Лед (0 °C) | 2,2 | 0,92 | 2,0 |
| Воздух | 0,025 | 0,00125 | 1,0 |
Рис.
13‑4. Теплопроводность (l), объемная теплоемкость (C) и температуропроводность (a) в зависимости от объемного содержания воды (q), объемной доли твердых веществ (vs) и воздушной пористости (na) для четырех различных почв. Воспроизведено из Ochsner et al. (2001). 13.2.2 Теплоемкость
Грунт Объемная теплоемкость ( C ) количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы объема почвы на один градус (Дж м
(уравнение 13-2)
где ρ б – объемная плотность грунта (г см -3 ), cs – удельная теплоемкость твердого вещества грунта (Дж г-1 °С-1), ρ w – плотность воды ( g см -3 ), c w — удельная теплоемкость воды, а θ — объемное содержание воды (см 3 см -3 ).
Для повышения температуры более влажной и плотной почвы требуется больше энергии, чем для повышения температуры более сухой, менее плотной почвы, имеющей меньшую объемную теплоемкость. Это один из факторов, который может способствовать снижению температуры почвы и задержке развития сельскохозяйственных культур на почвах, обработанных без обработки [10].
13.2.3 Температуропроводность
Грунт Температуропроводность — отношение теплопроводности к объемной теплоемкости (м 2 с -1 ). Это показатель скорости, с которой изменение температуры будет передаваться через почву путем теплопроводности. Когда коэффициент температуропроводности высок, изменения температуры быстро передаются через почву. Логически, на температуропроводность почвы влияют все факторы, влияющие на теплопроводность и теплоемкость. Температуропроводность несколько менее чувствительна к влажности почвы, чем теплопроводность и объемная теплоемкость (рис.