Теплопроводность различных видов кирпича

Теплопроводность различных видов кирпича

Новые материалы не могут не вызывать восхищение своими характеристиками и возможностями. Преимущества технологий строительства с их помощью неоспоримы. Искусственные и комбинированные строительные материалы превосходят традиционные сразу по нескольким важнейшим параметрам, зачастую – в несколько раз. Однако, традиционные материалы нельзя сбрасывать со счетов: кирпич, к примеру, был и остается востребованным.

Большинство зданий построено из кирпича: в этом не сложно убедиться. То есть, о способности этого материала успешно противостоять атмосферным явлениям, знают все.

Механическая прочность и долговечность этого материала также известна, как и экологическая безопасность. Кроме того, кирпич обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, морозостойкостью. Все эти качества делают его одним из лучших строительных материалов.

Виды кирпичей

Раньше этот материал выпускался двух видов: белый (силикатный) и красный (керамический) полнотелый. Иногда встречался керамический пустотелый. Современные керамические кирпичи бывают разных цветов и оттенков: желтые, кремовые, розовые, бордовые. Фактура их также может быть различной. Однако, по способу изготовления и составу они по-прежнему подразделяются на керамический и силикатный.

Общего у них, кроме геометрических параметров, нет ничего. Керамический состоит из обожженной глины (с различными добавками), а силикатный изготавливается из извести, кварцевого песка и воды. Эксплуатационные характеристики обоих видов регламентируются разными нормативными документами, что обязательно учитывается в строительной отрасли.

Большей популярностью пользуется керамический кирпич. Его разновидности: полнотелый, пустотелый, облицовочный с различной фактурой поверхности. Свойства этого строительного материала и его эстетические качества, разнообразие цветов и форм делают его уникальным и пригодным для возведения любых строений.

Назначение кирпичей различных видов и их отличительные признаки

Кирпич по назначению подразделяют на специальный, строительный и облицовочный. Для кладки стен применяется строительный, для облагораживания фасадов – облицовочный, а в особых случаях – специальный (например, для кладки печи, камина или печной трубы).

Полнотелый кирпич содержит не более 13% пустот: его используют для возведения стен (внешних и внутренних), столбов, колонн и так далее. Конструкции, построенные из такого материала, способны нести дополнительную нагрузку благодаря высокой прочности на сжатие, на изгиб, хорошей морозостойкости керамического полнотелого кирпича. Теплоизолирующие свойства зависят от пористости, от нее же зависит и водопоглощение, способность материала к сцеплению с кладочным раствором. Данный материал обладает не слишком хорошим сопротивлением к теплопередаче, в связи с чем стены жилых строений необходимо сооружать достаточной толщины или утеплять дополнительно.

У пустотелого кирпича объем пустот может доходить до 45% от общего объема изделия, поэтому его вес меньше, чем у полнотелого. Он пригоден для строительства легких перегородок и наружных стен, им заполняют каркасы многоэтажных зданий. Пустоты в нем могут быть как сквозными, так и закрытыми с какой-либо стороны. Форма пустот бывает круглой, квадратной, овальной, прямоугольной. Располагаются они вертикально и горизонтально (последний вариант менее удачен, так как такая форма – менее прочна).

У пустотелого кирпича объем пустот может доходить до 45% от общего объема изделия.

Пустоты позволяют экономить довольно много материала, из которого изготавливают кирпич. Кроме того, это значительно повышает его теплоизолирующие свойства. При этом важно, чтобы консистенция раствора была такой густоты, чтобы воздушные полости им не заполнялись.

Облицовочный кирпич применяют, соответственно, для облицовки зданий. Обычно, его размеры такие же, что и у стандартного, но в продаже есть и изделия с меньшей шириной. Чаще всего он изготавливается пустотелым, что определяет его высокие теплотехнические характеристики.

Среди специальных кирпичей чаще всего распространены огнеупорный (печной) и теплоизолирующий. И тот, и другой применяются для возведения каминов и печей (в том числе и мартеновских). Они изготавливаются из специальной, шамотной глины, но имеют разное назначение. Огнеупорный призван выдерживать температуры, превышающие 1600 °С, а теплоизолирующий – для предотвращения нагревания внешних стенок печей и потери тепла. Если возводить стены из этого материала, то они будут хорошо сохранять тепло. Но слабая прочность материала позволяет лишь заполнять им простенки.

Клинкерным кирпичом облицовывают цоколи зданий. Он обладает высокой морозостойкостью и механической прочностью благодаря применению тугоплавких глин при их изготовлении. Обжигание сырца производится при более высоких температурах, чем обычно.

Что такое теплопроводность

Этот термин обозначает способность материала передавать тепловую энергию. Эту способность, в данном случае, выражает коэффициент теплопроводности кирпича. У клинкерного этот показатель составляет порядка 0,8… 0,9 Вт/м К.

Силикатный обладает меньшей теплопроводностью и в зависимости от количества пустот, в нем содержащихся, подразделяется на: щелевой (0,4 Вт/м К), с техническими пустотами (0, 66 Вт/м К), полнотелый (0,8 Вт/м К).

Керамический является еще более легким, вследствие чего данный показатель у него еще более низкий. Для полнотелого кирпича он находится в пределах 0,5… 0,8 Вт/м К, для щелевого – 0,34… 0,43 Вт/м К и для поризованного – 0,22 Вт/м К. Кирпич пустотелый характеризуется коэффициентом теплопроводности, равным 0,57 Вт/м К. Данный показатель не постоянен и меняется в зависимости от пористости материала, количества и расположения пустот.

Утверждение, что кирпич обладает высокой теплопроводностью, не совсем корректно: некоторые виды этого материала проводят тепло даже хуже, чем газобетонные блоки. Сочетание прочностных качеств полнотелых кирпичей и теплоизолирующих свойств пустотелых (а еще лучше – поризованной керамики) позволяет возводить надежные и энергоэкономичные здания.

Теплопроводность кирпича: коэффициенты для разных видов материала

Проезжая по небольшим городкам, часто можно видеть еще сохранившиеся памятники социалистической эпохи: здания сельских клубов, дворцов, старых магазинов. Для обветшалых построек характерны огромные оконные проемы с максимум двойным остеклением, стены, изготовленные из железобетонных изделий относительно небольшой толщины. В качестве утеплителя в стенах использовался керамзит, причем в небольших количествах. Потолки из тонких ребристых плит также не способствовали сохранению тепла в здании.

При выборе материалов для конструкций проектировщиков эпохи СССР мало интересовала теплопроводность. Кирпича и плит промышленность выпускала достаточно, расход мазута на отопление практически не лимитировался. Все изменилось в считанные годы. «Умные» комбинированные котельные с многотарифными средствами учета, термошубы, рекуперационные системы вентиляции в современном строительстве – уже норма, а не диковина. Однако кирпич, хоть и впитал множество современных научных достижений, как был строительным материалом № 1, так им и остался.

Явление теплопроводности

Для того чтобы понять, насколько отличаются друг от друга материалы по теплопроводности, достаточно в холодный день на улице приложить руку поочередно к металлу, кирпичной стене, дереву и, наконец, к куску пенопласта. Однако свойства материалов передавать тепловую энергию – не обязательно плохо.

Теплопроводность кирпича, бетона, дерева рассматриваются в контексте способности материалов сохранять теплоту. Но в некоторых случаях теплоту, напротив, необходимо передать. Это касается, например, кастрюль, сковородок и другой посуды. Хорошая теплопроводность гарантирует, что энергия будет тратится по назначению – на нагрев готовящейся пищи.

В чем измеряется теплопроводность ее физическая сущность

Что такое теплота? Это движение молекул вещества, хаотичное в газе или жидкости, и вибрированное в кристаллических решетках твердых тел. Если металлический прут, помещенный в вакуум, подогреть с одной стороны, атомы металла, получив часть энергии, начнут вибрировать в гнездах решетки. Эта вибрация станет передаваться от атома к атому, благодаря чему энергия постепенно распределится равномерно на всю массу. У одних материалов, например, у меди, этот процесс занимает секунды, у других же на то, чтобы тепло равномерно «растеклось» по всему объему, потребуются часы. Чем выше разность температур между холодным и горячим участками, тем быстрее идет передача тепла. Кстати, процесс ускорится при увеличении площади контакта.

Коэффициент теплопроводности (х) измеряется в Вт/(м∙К). Он показывает сколько тепловой энергии в Ваттах будет передаваться через один квадратный метр при разности температур в один градус.

Полнотелый керамический кирпич

Каменные строения отличаются прочностью и долговечностью. В каменных замках гарнизоны выдерживали иногда продолжавшиеся годами осады. Строения из камня не боятся огня, камень не подвержен процессам гниения, благодаря чему возраст некоторых сооружений превышает тысячу лет. Однако зависеть от случайной формы булыжника строители не хотели. И тогда на сцене истории появился керамический кирпич из глины – древнейший строительный материал, созданный руками человека.

Теплопроводность керамического кирпича – величина не постоянная, в лабораторных условиях абсолютно сухой материал дает значение 0,56 Вт/(м∙К). Однако реальные условия эксплуатации далеки от лабораторных, есть множество факторов, влияющих на теплопроводность строительного материала:

• влажность: чем суше материал, тем лучше он держит тепло;
• толщина и состав цементных швов: цемент лучше проводит тепло, слишком толстые швы будут служить дополнительными мостиками промерзания;
• структура самого кирпича: содержание песка, качество обжига, наличие пор.

В реальных условиях эксплуатации коэффициент теплопроводности кирпича принимают в пределах 0,65 – 0,69 Вт/(м∙К). Однако каждый год рынок прирастает не известными ранее материалами с улучшенными эксплуатационными качествами.

Пористая керамика

Сравнительно новый строительный материал. Пустотелый кирпич отличается от полнотелого собрата меньшей материалоемкостью в производстве, меньшим удельным весом (как следствие – уменьшение затрат на погрузочно-разгрузочные работы и удобство кладки) и меньшей теплопроводностью.

Худшая теплопроводность пустотелого кирпича является следствием наличия воздушных карманов (теплопроводность воздуха ничтожна и составляет в среднем 0,024 Вт/(м∙К)). В зависимости от марки кирпича и качества изготовления показатель варьируется в пределах от 0,42 до 0,468 Вт/(м∙К). Надо сказать, что из-за наличия воздушных полостей кирпич теряет в прочности, однако многие в частном строительстве, когда прочность важнее тепла, просто заливают все поры жидким бетоном.

Силикатный кирпич

Строительный материал из обожженной глины не так прост в производстве, как может показаться на первый взгляд. Массовое производство выдает продукт с весьма сомнительными прочностными характеристиками и ограниченным числом циклов замораживания-размораживания. Изготовление же кирпича, способного противостоять атмосферному воздействию сотни лет, обходится недешево.

Одним из решений проблемы стал новый материал, изготовленный из смеси песка и извести в паровой «бане» при влажности около 100%, и температуре около +200 °C. Теплопроводность силикатного кирпича очень сильно зависит от марки. Он, точно так же как и керамический, бывает пористым. Когда стена не является несущей, а задача ее состоит лишь в том, чтобы максимально удержать тепло, применяется щелевой кирпич с коэффициентом 0,4 Вт/(м∙К). Теплопроводность полнотелого кирпича, естественно, выше до 1,3 Вт/(м∙К), зато на порядок лучше его прочность.

Газосиликат и вспененный бетон

С развитием технологий стало возможным изготавливать вспененные материалы. Применительно к кирпичу это газосиликат и вспененный бетон. Силикатную смесь или бетон вспенивают, в таком виде материал затвердевает, образуя мелкопористую структуру из тонких перегородок.

Благодаря наличию большого количества пустот теплопроводность кирпича из газосиликата всего 0,08 – 0,12 Вт/(м∙К).

Вспененный бетон держит тепло чуть похуже: 0,15 – 0,21 Вт/(м∙К), зато строения из него долговечнее, он способен нести нагрузку в 1,5 раза больше той, что можно «доверить» газосиликату.

Теплопроводность разных видов кирпича

Как уже говорилось, теплопроводность кирпича в реальных условиях сильно отличается от табличных значений. В приведенной ниже таблице указаны не только значения теплопроводности для разных видов этого строительного материала, но и конструкций из них.

Снижение теплопроводности

В настоящее время в строительстве сохранение в здании тепла редко доверяется одному виду материала. Снижать теплопроводность кирпича, насыщая его воздушными карманами, делая пористым, можно до определенного предела. Воздушный, чрезмерно легкий пористый строительный материал не сможет держать даже свой собственный вес, не говоря уже об использовании его в создании многоэтажных конструкций.

Чаще всего для утепления зданий применяется комбинация строительных материалов. Задача одних – обеспечивать прочность конструкций, ее долговечность, в то время как другие гарантируют сохранение тепла. Такое решение более рационально, с точки зрения как технологии строительства, так и экономики. Пример: использование в стене всего лишь 5 см пенопласта или пеноплекса дает такой же эффект для сохранения тепловой энергии как «лишних» 60 см пенобетона или газосиликата.

Коэффициент теплопроводности силикатного и красного кирпича

С точки зрения надёжности строения и комфорта, в помещениях жилого здания лучшим материалом для стен в течение многих веков продолжает оставаться кирпич — теплопроводность его находится на хорошем уровне, а прочность проверена временем.

Применяемые материалы, технология изготовления и структура влияют на способность изделия передавать через себя температуру окружающим предметам. Для разного вида кирпичей показатель меняется.

У каждого вида кирпича свой показатель теплопроводности

Понятие о теплопроводности

Эта характеристика имеет важное значение в строительстве. Существует несколько взаимосвязанных вариантов подхода к оценке движения тепла в материалах:

1. Способность предметов передавать нагрев от одной части целого к другой посредством последовательного перемещения хаотически колеблющихся частиц тела (молекул, электронов и атомов) от подвижных в сторону неактивных — холодных — называют теплопроводностью. Не следует путать этот показатель с термическим сопротивлением, которое свидетельствует о способности препятствовать перемещениям нагретых молекул.
2. Коэффициент теплопроводности λ – способность физического тела передавать энергию за определённое время через единичную площадь при падении температуры на градус к наикратчайшей длине до изотермической поверхности. Другими словами, λ показывает, сколько тепла теряется за период прохождения сквозь стену. Принятая в технических расчётах размерность показателя — Вт/м·°C.
3. Удельная теплопроводность Λ=λ/δ, где δ – толща преграды в метрах: Вт/м²·°C. Обратной величиной этой характеристики является термическое сопротивление: 1/Λ – оно оценивает препятствование 1 м² площади предмета перетоку энергии нагрева за час при разности температур поверхностей в 1°C. Другое название характеристики — коэффициент теплоизоляции, размерность: м²·°C/Вт.

В этом видео вы узнаете о характеристиках кирпича:

При выборе материалов обычно обращают внимание на 2 показателя: термическое сопротивление, определяемое из соотношения 1/(λ/δ), и гораздо чаще применяемый коэффициент теплопроводности λ. Если значения первой характеристики возрастают, это свидетельствует о возможности употребить материал для изоляции. И наоборот, низкие цифры указывают на использование в качестве проводника температуры. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем потери нагрева здания весомее, а малые значения свидетельствуют об эффективном в части энергосбережения материале стен.

Факторы зависимости переноса тепла

Несущие ограждающие конструкции зданий делают из железобетонных панелей, блоков различного исполнения, кирпича, дерева. Физические свойства, определяющие их теплопроводность, одинаковы для всех материалов:

• плотность способствует взаимодействию частиц, являющихся носителями энергии, поэтому с её возрастанием потери увеличиваются;
• пористость создаёт проблемы для передачи тепла из-за промежутков воздуха с показателем λ, равном 0,026 Вт/м·°C при комнатной температуре;
• структура отверстий в теле предмета — присутствие мелких каверн закрытого типа снижает потери тепла;
• влажность влечёт вытеснение сухого воздуха из пор, а потому энергообмен частиц возрастает, и остывание или нагревание происходит быстрее.

Самым холодным из стеновых материалов считается железобетон с λ=1,29, а пеноблоки, имеющие коэффициент теплопроводности 0,08, сохраняют климат лучше всего. Керамиты также подчиняются приведённым закономерностям: теплопроводность пустотелого кирпича находится в пределах 0,4-0,7 Вт/м·°C, полнотелого — в 1,5 раза выше.

Виды кирпичей и значения коэффициента

Стеновые блоки в форме небольших брикетов по сырьевому материалу делят на 2 вида: керамические красные и силикатные белого цвета. Первый тип кирпичей изготавливают путём высокотемпературного — около 1000°C, обжига мелкодисперсных горных пород. Причём из тугоплавкой глины производят огнеупорные или печные блоки. Силикатный брикет делают из кварцевого песка. Свойства исходного сырья обусловливают различия теплопроводности кирпича каждого из типов. По назначению они подразделяются на классы:

• строительный или рядовой;
• облицовочный — для наружного декорирования стен, его вырабатывают гладким и правильных геометрических форм; коэффициент теплопроводности облицовочного кирпича 0,37-0,93 Вт/м·°C;
• специального назначения — шамотный и печной, их используют при кладке дымоходов и других объектов высокотемпературного (до 1700°C) воздействия.

В зависимости от плотности коэффициент теплопроводности керамического кирпича изменяется от 0,4 до 0,9 Вт/м·°C. Пустотелость изделия является определяющим фактором для силикатных брикетов и может представляться для каждого в виде 3 отверстий диаметром 52 мм (15%), 11 — Ø27-32 (20-25%), 14 дырок Ø30-32 мм при 28-30% воздушных промежутков.

Изменчивость коэффициента теплопроводности силикатного кирпича в диапазоне 0,4-1,3 Вт/м·°C. Зависимость λ от типа керамитов и их плотности можно проследить по таблице:

Теплопроводность огнеупорного кирпича с повышением нагрева возрастает до λ=6,5-7,7 единицы. Но у пеношамотного (0,6 т/м³) и диатомитового (0,55) клинкеров остаётся на низком уровне — 0,25-0,3 Вт/м·°C при температуре 850-1300 градусов. Для традиционного печного шамотного кирпича λ=1,44, если нагрев 1000°C.

Теплопроводность кирпича

Появлением новых строительных материалов, внедрение новых технологий в строительство, ничто не способно снизить популярность такого строительного материала как кирпич. Он используется с самых древних времен по сегодняшний день, это отличный строительный материал, способный выдерживать большие нагрузки и длительные испытания временем, также важной характеристикой является теплопроводность кирпича, о которой хотелось бы сегодня поговорить.

Из керамического кирпича возводятся несущие стены, межкомнатные перегородки, использование облицовочного кирпича позволяет выглядеть вашему дому и кирпичному забору благородно.

Теплопроводность кирпича и отличный внешний вид облицовочного кирпича, позволяет поймать сразу двух зайцев, вы получаете стильный фасад и увеличиваете теплозащиту вашего дома.

Теплопроводность кирпича — это характеристика того, насколько хорошо кирпич проводит тепло через себя. Обозначается коэффициентом теплопроводности λ.

Тепловая энергия измеряется в Вт и постоянно уменьшается, когда проходит расстояние в стене равное 1 мм с разницей температуры в 1 градус, соответственно чем меньше энергии потеряется, тем лучше, именно по этому материалы с маленьким коэффициент теплопроводности являются более «теплыми».

Теплопроводность кирпича в большой степени зависит от плотности, с уменьшением плотности уменьшается теплопроводность. Плотные кирпичи с большой массой имеют самую высокую теплопроводность, менее прочные и более легкие кирпичи имеют маленькую теплопроводность.

Высокая теплопроводность кирпича обеспечивается за счет состава, плотности кирпича (чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность) и технологии производства, так же содержания влаги.

Теплопроводность силикатного полнотелого кирпича, когда он сухой равна 0,7-0.8 Вт/м*К, а теплопроводность стены из силикатного кирпича равно 0,70 Вт / м*С.

Теплопроводность кладки из керамических полнотелых кирпичей составляет 0.97 Вт/м*К.

Поскольку теплопроводность у силикатных кирпичей меньше чем у керамических кирпичей, а это значит что они дольше держут тепло, в связи с этим силикатные кирпичи и используются для отделки фасадов домов, т.к. они обеспечивают лучшие теплоизолирующие свойства.

Изучите перед началом строительства коэффициенты теплопроводности кирпичей, посоветуйтесь со специалистами и уже после этого приступайте к правильному строительству.

Прежде чем приступить к строительным работам, следует изучить данные всех видов кирпичей, где теплопроводность измеряется в Вт/м*К:

• Силикатный кирпич полнотелый — 0.7-0.8
• Силикатный кирпич с пустотам — 0,65
• Силикатный кирпич щелевой — 0.4
• Керамический кирпич полнотелый — 0.6-0.8
• Керамический кирпич с пустотами — 0.56
• Керамический кирпич щелевой — 0.35 — 0.45

Для того что бы обеспечить тепло в вашем доме, нужно использовать строительные материалы с маленьким коэффициентом теплопроводности.