Удельная теплоемкость бетона: Какая существует теплоемкость бетона?

Содержание

Какая существует теплоемкость бетона? — Блог о строительстве

При строительстве домов с использованием бетона, всегда производятся расчеты, так вот для этого обязательно нужно знать удельную теплоемкость бетона. Удельная теплоемкость или просто теплоемкость бетона, очень важна и без нее не обойтись, в строительстве, когда например рассчитывается теплопроводность конструкции, для того что определить расходы на ускорение твердения строения из бетона.

Теплоемкость бетона — это количество тепла, которое нужно передать бетону, для того что бы его температура изменилась, на одну единицу.

Связанные статьи: Преимущества пенобетона

Коэффициент расширения бетона

Меняющийся размер бетона, из за влияния температуры, обозначается коэффициентом расширения бетона. Размер этого коэффициента расширения бетона равен 0.00001 (ºС)-1, а это означает, что если температура изменится на 80 ºС, то расширение будет около 0.8 мм/м. Получается, что для любой бетонной постройки требуются температурные швы.

Температурно усадочные швы

Температурно усадочные швы, в России должны быть начиная от 1.1 мм на 1м, делая вывод из расчета 0.3 мм — это усадка + 0.8 — температурный коэффициент. В строительных нормах и правилах (СНИП), размеры больше, так же стоит учитывать и то, что изменения температур порядка 80 ºС и больше, вызывают трещины в бетоне, который имеет жесткий наполнитель внутри, потому что существует разница коэффициентов расширения раствора и внутреннего наполнителя.

Связанные статьи:

Дома из пенобетонных блоковСколько цемента в кубе бетона

Теплоемкости бетонов

Теплопроводность монолитных бетонов при условии что он воздушно-сухой составляет порядка 1.35 Bт/(m*ºC) = 1.5 ккал/(ч*м*ºС). Высокие характеристики теплопроводности такого тяжелого бетона, заставляют обязательно использовать утепление наружных стен из монолитного бетона.

Теплопроводность пористого бетона и его разновидностей — составляет порядка 0.35 — 0.75 Bт/(m*ºC)= 0.3-0.6 ккал/(ч*m*ºC), учитывайте, что прочность таких бетонов значительно ниже.

Удельная теплоемкость тяжелых и пористых бетонов (сухих) — около 1кДж/(кг*ºС) = 0.2 ккал/(кг*ºC)

Объемная теплоемкость тяжелых бетонов — около 2.5 кДж/(м3*К), пористых же зависит и изменятся от их плотности.

Смотрите так же: Керамзитобетон состав и пропорции

Удельная теплоемкость бетонной смеси (жидкой)- около 1.5 кДж/(кг*ºC) = 0.3 kkal/(kg*ºC), не забывайте, что такая смесь легче, чем тяжелый бетон и тяжелее чем пористый.-6. Почти как и у коэффициента расширения стали (в зависимости от марки они так же изменяются), в связи с чем железобетонные конструкции очень распространены.

Дата: 22-05-2015Просмотров: 79Комментариев: Рейтинг: 18

Теплоемкость бетона довольно важный показатель при строительстве любого здания или сооружения. Как правило, такой показатель составляет 0,00001(°С)-1.

Обусловлено это тем, что со временем все бетонные конструкции неизбежно претерпевают изменения плотности из-за набухания или усадки. Это происходит даже тогда, когда температура воздуха и уровень влажности вокруг бетона остаются неизменными. Если рассматривать подробно, то сам бетон как каменный материал для строительства формируется из смеси того или иного вида вещества, имеющие вяжущие свойства.

Соотношение между компонентами в бетонной смеси.

И именно исходя из предназначения бетонных материалов, строители производят расчеты по определению нужной теплоемкости смеси. Теплоемкость определяется как удельная величина, которая влияет на расстояние усадочных швов, необходимых для надежности самой конструкции. Существуют разные показатели усадки бетона и особая технология исследования его при изготовлении.

Показатели температурных изменений

Таблица основных свойств бетона.

Такой процесс, как усадка или, наоборот, набухание бетона, напрямую зависит от количества цементного вещества, замешанного в растворе при его изготовлении.

Со временем после строительства и уже ввода здания в эксплуатацию бетон будет постепенно высыхать и на каждый метр линейного размера давать усадку около 0,3 мм. Приблизительно на такую же величину будет происходить и набухание готового материала. Так, при покупке цементного вещества и изготовлении бетона важно знать, что:

в зависимости от количества самого цемента в заготовленной массе для изготовления цементных плит необходимо обязательно учитывать расстояние усадочных швов;в среднем усадочный шов должен быть более 1,1 мм на 1 м общих линейных размеров;для бетона коэффициент расширения от температурных колебаний (удельная теплоемкость) составляет 0,00001(°С)-1, и, например, при повышении или понижении температуры на 40° он расширится до 0,8 мм/м.;заготовленная смесь для бетона всегда легче, чем уже готовый материал;он бывает монолитный, тяжелый и пористый, и удельная теплоемкость напрямую зависит от его вида.

Вернуться к оглавлению

Для определения теплоемкости заготовленную массу выкладывают в специальную форму и ставят температурный датчик по центру. Далее она подвергается вибрации, при этом саму форму в месте зазора закрывают крышкой с уплотняющей замазкой, имеющей водонепроницаемые свойства. Для проведения этой процедуры используют аппаратуру, которая одновременно регистрирует и в то же время регулирует температурные колебания внутри формы со смесью.

Форму, в которую укладывают смесь помещают в адиабатическую камеру, способную поддерживать внутри нужную температуру для измерений.

При этом важно отметить, что температура в адиабатической камере должна быть доведена до температуры самой бетонной массы.

Все замеры и записи температурных колебаний фиксируются на ленту регистрирующей и регулирующей аппаратуры. В дальнейшем после проведения испытаний проводят расшифровку лент регистрирующей аппаратуры. Важно отметить, что удельная теплоемкость смеси должна быть исследована не позднее 1 часа после ее изготовления, а такое испытание необходимо проводить не менее 5 суток пока температура в камере не превысит 1°.

Во время работ по возведению бетонного дома выполняют специальные расчеты, для которых необходимо знать такую величину, как теплоемкость. То есть, то количество теплого воздуха, которое передается раствору и изменяет его температуру, хотя бы на единичку.

Величина или класс бетона, который подвержен модификации, называют коэффициентом или постоянной необходимой для расширения состава.Она составляет 0,00001 (°С)-¹. Значит, что при изменении температуры на 60°С, расширение составит 0,6 мм/м. Поэтому для любого бетонного сооружения необходимы так называемые температурные швы.

Бетон

Для нашей страны эта величина на 1 мм составляет 1,1 мм.

Исходя из этих данных, 0,3 мм указывает на усадку, +0,6 – коэффициент температуры. В СНИП – е рассмотрены большие размеры, но при этом необходимо учесть тот факт, что изменение на 80°С может повлечь за собой появление трещин в бетоне, имеющим жесткий заполнитель. Поэтому берут во внимание разницу коэффициента расширения и наполнителя (внутреннего).

Теплоемкость бетонного состава

Так как существует много видов раствора, то данная величина также различна. Например, для монолитного воздушно-сухого бетона она составляет 1,35 Вт(м*°С). А это значит, что удельная теплоемкость бетона высокая и поэтому, все наружные стенки строения нужно утеплить.

Если применяемый бетон пористый, тогда данная величина составит от 0,35 до 0,75 Вт(м*°С), так как такой вид раствора имеет низкую прочность.

Тяжелый бетон имеет удельную теплоемкость в пределах 1000 Дж/(кг *°С), то есть 0,2 ккал/(кг*°С). При этом этот же но уже объемный показатель тяжелого типа составляет 2500 Дж/(м³*К), а если состав пористый, тогда изменения полностью зависимы от плотности материала.-6, отметим, что у стали он точно такой же.

Что такое удельный вес бетона?

При реставрационных работах, капитальном или точечном ремонте нужно не только приобрести необходимое количество материала, но и сделать расчет по характеристикам.

Такое понятие как удельный вес не используют, но все виды бетона отличаются по примененным компонентам. Хотя чаще всего в качестве наполнителя применяют щебень, гальку и другие материалы, но, даже используя одинаковое их количество, не удается сделать идентичный раствор, так как гранулы одного и того же элемента могут отличаться друг от друга (по форме и размеру). Чем они крупнее, тем больше поры в структуре бетона.

Но при проведении работ строителей интересует, сколько весит материал. Ведь по этому параметру и определяют специфику его применения, так как именно по этой величине рассчитывают конструкции с учетом местного климата и других условий. Например, при возведении фундамента, для определения его типа (с учетом почвы на участке), необходимо знать, сколько составляет удельная масса бетона, то же самое касаемо перекрытий, несущей конструкции и др.

Специалисты чаще применяют такое понятие, как «объемный вес», но данная величина не является постоянной. А вес данного строительного материала полностью зависит от тех компонентов, из которых его готовят. Также сюда нужно приплюсовать и воду, которая необходима для замеса.

Учитывая все эти ингредиенты, различают следующие типы бетона:

тяжелый и особо тяжелый;легкий и особо легкий.

Рассмотрим каждый вид в отдельности.

Тяжелый бетон

Для его приготовления применяют крупнофракционную щебенку или гравий. Таким раствором производят заливку фундаментов, возводят несущую конструкцию. У специалистов имеется приблизительное соотношение ингредиентов, которое может изменяться, а вместе с ней варьирует вес бетона (от 1,8 до 2,5 т/м³).

От их количества зависит вес бетона. А цемент должен быть только высокого качества. Такой вид бетона имеет удельную массу от 2,5 до 3,0 т/м³.

Легкий и особо легкий бетон

Данный раствор образовывает структуру с порами, вес материала варьирует от 0,5 до 1,8 т/м³. Для такого типа бетона в качестве наполнителя применяют пемзу, туф и др.

Максимальный вес 1 м³ особо легкого материала до 0,5 т, а в строительстве он используется как теплоизолятор, во время работ по гидроизоляции шва, стыка или его применяют при заделывании трещин. В качестве наполнителя используют перлиты, вермикулит и др.

Применение бетона

Как определить удельное сопротивление?

Для того чтобы вычислить этот показатель необходимо взять образец – куб с ребрами в 20 см.

Его подключают к переменному току, при этом частота промышленная. Бетон укладывают в форму имеющую размеры 20Х20Х20 см. Дно и противоположные стены конструкции выполняются из материала, который не проводит ток, а другие стороны стальные – пластинчатые электроды.

Напряжение регулируют трансформатором.

К кубу подключают вольтметр (параллельно) и миллиамперметр (последовательно). Их измерительный механизм относится к электромагнитной системе. Также к кубу подсоединен ваттметр имеющий механизм ферродинамической системы.

Подключив данную конструкцию, вычисляют удельное сопротивление бетона, которое определяется формулой:

P = 0,2 V/ I, где P – удельное сопротивление;V – показания вольтметра;I – показания амперметра.

Следует учесть, что при этом ваттметр (его показания) удерживают на начальной величине.

Заключение

Это экспериментальный вариант расчета данной величины.

Отметим, что существуют и другие методы позволяющие произвести вычисление не только удельного сопротивления, но и веса бетона.

Источники:

betonobeton.ru
ostroymaterialah.ru
stroitel5.ru

Теплоемкость бетона

Этот показатель имеет очень важное значение, поскольку именно от него зависит степень изменения характеристик материала под воздействием разных температур. С течением времени вследствие этого мы может наблюдать осадку или, наоборот, набухание материала. Так как бетон применяется при строительстве зданий, то данный фактор должен учитываться как один из самых важных. И делать это нужно еще на стадии проектирования.

Все, что касается теплоемкости бетона, изложено в этой статье. Из нее же вы узнаете о методике определения данного показателя. С помощью таблицы теплоемкости различных материалов, содержащейся здесь, вы сможете узнать об их способности сохранять определенное количество тепла.

От чего зависит величина теплопроводности бетона? Ответ на этот вопрос вы также узнаете, прочитав статью до конца. Также вы узнаете, к чему приводит температурное расширение этого материала, и о том, как избежать превышения этого параметра при применении бетонных конструкций.

Обладание этими знаниями помогает избежать многих досадных ошибок при строительстве сооружений разного типа.

Теплоемкость бетона довольно важный показатель при строительстве любого здания или сооружения. Как правило, такой показатель составляет 0,00001(°С)-1. Обусловлено это тем, что со временем все бетонные конструкции неизбежно претерпевают изменения плотности из-за набухания или усадки. Это происходит даже тогда, когда температура воздуха и уровень влажности вокруг бетона остаются неизменными. Если рассматривать подробно, то сам бетон как каменный материал для строительства формируется из смеси того или иного вида вещества, имеющие вяжущие свойства.

Соотношение между компонентами в бетонной смеси

Изготовление такого искусственного материала проводится в соответствии с количеством вяжущего вещества и воды. При этом воду можно использовать как питьевую, так и любую другую. И именно исходя из предназначения бетонных материалов, строители производят расчеты по определению нужной теплоемкости смеси. Теплоемкость определяется как удельная величина, которая влияет на расстояние усадочных швов, необходимых для надежности самой конструкции. Существуют разные показатели усадки бетона и особая технология исследования его при изготовлении.

Основные свойства бетона

Такой процесс, как усадка или, наоборот, набухание бетона, напрямую зависит от количества цементного вещества, замешанного в растворе при его изготовлении. Со временем после строительства и уже ввода здания в эксплуатацию бетон будет постепенно высыхать и на каждый метр линейного размера давать усадку около 0,3 мм. Приблизительно на такую же величину будет происходить и набухание готового материала. Так, при покупке цементного вещества и изготовлении бетона важно знать, что:

в зависимости от количества самого цемента в заготовленной массе для изготовления цементных плит необходимо обязательно учитывать расстояние усадочных швов;
в среднем усадочный шов должен быть более 1,1 мм на 1 м общих линейных размеров;
для бетона коэффициент расширения от температурных колебаний (удельная теплоемкость) составляет 0,00001(°С)-1, и, например, при повышении или понижении температуры на 40° он расширится до 0,8 мм/м.;
заготовленная смесь для бетона всегда легче, чем уже готовый материал;
он бывает монолитный, тяжелый и пористый, и удельная теплоемкость напрямую зависит от его вида.

Форму, в которую укладывают смесь помещают в адиабатическую камеру, способную поддерживать внутри нужную температуру для измерений.

При этом важно отметить, что температура в адиабатической камере должна быть доведена до температуры самой бетонной массы. Все замеры и записи температурных колебаний фиксируются на ленту регистрирующей и регулирующей аппаратуры. В дальнейшем после проведения испытаний проводят расшифровку лент регистрирующей аппаратуры. Важно отметить, что удельная теплоемкость смеси должна быть исследована не позднее 1 часа после ее изготовления, а такое испытание необходимо проводить не менее 5 суток пока температура в камере не превысит 1°.

Таблица теплоемкости некоторых материалов

Таблица показывает, какое количество тепла может сохранить в себе 1 кубометр материала при его нагреве на 1 градус.

№ по СНИП	Материал	Плотность кг/м3	*Удельная теплоемкость, кДж/кгoC**	*Кол-во теплана 1 градус, кДж/м3oC**
144	Пенополистирол	40	1,34	54
129	Маты минерало-ватные прошивные	125	0,84	105
143	Пенополистирол	100	1,34	134
145	Пенопласт ПХВ-1	125	1,26	158
142	Пенополистирол	150	1,34	201
67	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	300	0,84	252
66	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	400	0,84	336
119	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные	200	2,30	460
65	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	600	0,84	504
64	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	800	0,84	672
70	Газо- и пено- золобетон	800	0,84	672
83	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	800	0,84	672
63	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	1000	0,84	840
69	Газо- и пено- золобетон	1000	0,84	840
118	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные	400	2,30	920
68	Газо- и пено- золобетон	1200	0,84	1008
108	Сосна и ель поперёк волокон	500	2,30	1150
109	Сосна и ель вдоль волокон	500	2,30	1150
92	Керамический пустотный	1400	0,88	1232
112	Фанера клееная	600	2,30	1380
117	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные	600	2,30	1380
91	Кирпич керамический	1600	0,88	1408
47	Бетон на доменных гранулированных шлаках	1800	0,84	1512
84	Кирпичная кладка (кирпич глиняный)	1800	0,88	1584
110	Дуб поперек волокон	700	2,30	1610
111	Дуб вдоль волокон	700	2,30	1610
116	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	800	2,30	1840
2	Бетон на гравии или щебне из природного камня	2400	0,84	2016
1	Железо-бетон	2500	0,84	2100
113	Картон облицовочный	1000	2,30	2300
115	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	1000	2,30	2300
	Вода	1000	4,18	4180

Пример. Сколько тепла будет накоплено в 1 кубометре воды при нагреве ее от 40 градусов до 90 градусов?

Удельная теплоемкость воды при 20o Суд = 4,18 кДж/кг*oС Разница температур Т = 90-40 = 50o Удельный вес г = 1000 кг/м3 Объем v=1 м3 Количество запасенной энергии Э = C*Т*v*г = 4.18*50*1*1000 = 209000 кДж (~58 кВт-час)

сравнение показателей с другими строительными материалами

Используя в строительстве различные материалы, необходимо учитывать все их основные характеристики: именно от них и зависит, насколько крепким, долговечным и теплым получится жилище. Для расчета способности к теплоизоляции обращают внимание на такую величину, как удельная теплоемкость. Бетон считается самым распространенным строительным материалом, сейчас без него не обходится ни одна стройка. Поэтому подробное изучение его основных характеристик поможет оптимально спроектировать конструкцию.

Свойства и описание материала

Бетон неспроста настолько популярен как в частном строительстве, так и в масштабном. Все дело в сочетании в нем практически всех фундаментальных свойств материала, так необходимых для качественной постройки.

К основным физико-техническим характеристикам этого стройматериала относятся:

Высокая плотность. При наличии требования к повышенной прочности строения бетонный раствор можно усиливать при помощи использования цемента разных марок плотности, а также различных наполнителей — крупного щебня, магнетитовых и лимонитовых пород. Кроме того, крепость изделия можно легко повысить в несколько раз, армировав бетон металлическими прутьями в виде сетки. Чем чаще будет шаг сеточной ячейки, тем прочнее станет конструкция.
Долговечность. Ввиду высокой устойчивости к различным деформациям, эрозии, температурным перепадам, а также химическим веществам можно говорить о хороших показателях долговечности бетонных конструкций.
Устойчивость к крайне низким температурам.
Однородность и вязкость, очень удобные при накладывании раствора на необходимую поверхность. К тому же, однородность бетона напрямую влияет на такой показатель, как прочность.
Стойкость к деформационным воздействиям. Бетон имеет довольно высокие показатели относительно устойчивости к сжатию — в таких условиях он обладает определенным уровнем пружинистости. Чтобы наделить бетонные изделия стойкостью к растяжению, скручиванию и другим видам деформации, его армируют. Это значительно увеличивает его устойчивость в условиях постоянного напряжения.
Высокая огнестойкость бетона. Этот показатель является одним из важнейших при построении жилого массива, так как напрямую влияет на пожароопасность здания. Но огнеупорность бетона очень высока. Под воздействием критически высокой температуры кристаллогидраты цементного камня распадаются, что сопровождается выделением связанной жидкости. Быстро испаряясь, она забирает на себя бо́льшую часть тепла, поэтому бетонные смеси так стойки к высокотемпературному воздействию.
Пластичность бетонного раствора. Эта характеристика обусловливает способность строительной смеси качественно заполнять необходимую форму, не образовывая пустот и раковин. Показатель пластичности зависит от вида используемого цемента, а также от специальных наполнителей.
Водонепроницаемость. При использовании расширяющихся марок основной составляющей бетонного раствора эта характеристика существенно повышается. Бетон с высоким уровнем гидрофобности не пропускает и не впитывает воду и другие жидкости, поэтому часто используется для строительства фундаментов в условиях повышенной сырости, а также при заливке форм для бассейнов и прудов.
Теплоизоляционные характеристики увеличиваются с повышением пористости материала путем добавления пористых наполнителей.

Это лишь основные свойства бетонной смеси, которые позволяют ей удерживать лидерство на рынке строительных материалов.

Теплоизоляционные характеристики

Теплоемкость материала — это величина, характеризующая его способность к поглощению тепла при нагревании и его отдаче при охлаждении. Благодаря этому значению можно рассчитывать, из какого материала лучше построить жилое помещение, насколько оно будет теплым и как долго сможет сохранять тепло при отоплении.

Бетонные смеси, отличающиеся повышенной плотностью, не обладают высокой теплоемкостью. Однако условия, в которых они используются, этого и не требуют. Особо тяжелые бетоны характеризуются очень большим весом, по этой причине они не применяются в индивидуальном строительстве, зато активно используются при сооружении глобальных конструкций гидротехнического назначения или, например, железнодорожных и автомобильных мостов, метро и других стратегических объектов. В этих случаях способность к теплоизоляции не является приоритетом.

Что касается жилых построек, здесь теплоемкость имеет крайне важное значение. В конце концов, этот показатель оказывает прямое влияние на количество стройматериала, используемое для возведения стен. Однако повышение пористости, что является обязательным залогом увеличения теплоизоляционных свойств, непременно повлияет на прочность здания не в лучшую сторону. Чтобы компенсировать уменьшение крепости, в бетонные плиты помещают армирующую сетку. Тогда и прочность остается на высоте, и теплоемкость не страдает.

Таблица показателей

Различные стройматериалы обладают разными показателями теплоемкости и теплопроводности. Это можно использовать при расчете толщины стен.

Так, теплоизоляционные свойства распространенных строительных материалов демонстрирует таблица.

Материал	Плотность, кг/м3	Теплоемкость, кДж/кг*С
Пенополистирол	40−100	1,34
Кирпичная кладка	1800	0,88
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат	300−800	0,84
Бетон	2200	1,13
Железобетон	2500	0,84
Металлоконструкции	7833	0,46

Как видно из таблицы, удельная теплоемкость бетона довольно высока в сравнении с другими материалами, поэтому его использование в строительстве имеет массу преимуществ перед другими материалами.

Способы повышения теплоемкости

Разновидности бетонов с высоким показателем теплоемкости называются легкими или особо легкими. Наполнители, использующиеся для их создания, отличаются пористой структурой и небольшим весом. К ним относятся такие виды:

Натуральные заполнители: включают в себя пемзовые породы, вулканические туфы и шлаки, а также карбонаты — различные кальциты, ракушечники, известняковые туфы.
Искусственно созданные материалы — керамзит, перлит, вермикулит, а также аглопорит, грануляты шлаков и другие.
Промышленные отходы — золошлаки, топливные или металлургические шлаки, а также крупнодисперсные золы.

К самым распространенным, а также суперлегким материалам для заполнения бетонного раствора, относится полистирол. Он представляет собой мелкие шарики. Бетон с полистирольным включением отличается самой высокой теплоемкостью из всех используемых наполнителей, однако этот материал характеризуется снижением других качеств:

Огнеупорность. При воздействии высокой температуры внешние данные бетонополистирола не изменяются, но внутри происходит выгорание полистирольных шариков, что в дальнейшем скажется на увеличении хрупкости сооружения, а также на увеличении теплопередачи.
Прочность. Легкие и суперлегкие бетоны не обладают высокими показателями прочности, однако этот недостаток можно легко компенсировать путем включения в них арматуры. Правда, вес конструкции в этом случае увеличится, но зато повысится деформационная устойчивость и, как следствие, долговечность здания.
Паропроницаемость. Вследствие значительного процента наполняющего материала на бетонополистирол переносится и часть его качеств. Полистирол отличается крайне низкой паропроницаемостью. В случае использования для строительства этого компонента следует позаботиться о хорошей вентиляционной системе.

В противном случае, внутри на стенах постройки будет скапливаться конденсат из-за повышенной влажности, что негативно скажется и на здоровье, и на внутреннем покрытии, например, обоях. Постоянная сырость поспособствует развитию плесени и грибков, от которых не так просто избавиться даже во время капитального ремонта квартиры.

Так как все эти недостатки можно в некоторой степени компенсировать различными способами, то полистиролбетон пользуется значительной популярностью у застройщиков.

Сравнительная характеристика стройматериалов

Для сравнения приведена таблица удельной плотности и веса различных видов бетона, из которой явственно видно, насколько бетон с полистиролом легче остальных разновидностей.

Вид бетона	Удельная плотность, кг/м3
Полистиролбетон (в зависимости от марки цемента и процентного содержания полистирола)	150−600
Особо тяжелые бетоны (магнетитовые, лимонитовые, баритовые и др.)	около 2500
Конструктивные бетоны (с пемзой, керамзитом, аглопоритом, туфом и другими подобными наполнителями)	1500−1800
Тяжелый бетон с гранитовым наполнением	2100−2300
Бетонные растворы с известняком	1900
Гравийные смеси (в зависимости от размера фракции)	1800−2100

Кроме того, теплопроводность полистирола позволяет делать стены более тонкими, что уменьшает трудозатраты на строительство, а также финансовые затраты на транспортировку и погрузку стройматериала.

Бетон и сам имеет хорошую теплоемкость, а в сочетании с полистиролом он является просто незаменимым теплоизоляционным материалом, который может использоваться как самостоятельно, так и для дополнительного утепления помещений.

Применение в строительстве

Бетон и сходные ним по составу смеси использовались еще во времена Римской империи. Тогда, конечно, составляющие несколько отличались от современного материала, однако можно с уверенностью сказать, что и тогда эти конструкции отличались высокой прочностью.

В наше время бетон используется для строительства повсеместно — это едва ли не самый распространенный стройматериал. Учитывая его многочисленные положительные свойства, его лидерство вполне оправдано.

Бетонные смеси применяются для заливки фундаментов любой сложности, из них изготавливают как монолитные заливные конструкции, так и сборные. К сборным относятся плиты для возведения стен и потолочных перекрытий, балки и другие. Железобетонные конструкции, как обладающие повышенной прочностью, применяют в строительстве шахт для укрепления стен горных выработок, метро, мостов, плотин, атомных электростанций и других строений с повышенной нагрузкой и высокими требованиями к надежности и безопасности.

В зависимости от состава существует много разновидностей бетона. Это позволяет подобрать подходящий материал с необходимыми свойствами в любой отрасли промышленности.

Бетоном укрепляют неустойчивые грунты и герметизируют щели, используют для облицовки как внутренних стен помещения, так и фасадов. Асфальтобетонной смесью повышенной прочности выстилают автодороги и взлётно-посадочные полосы. Кроме того, бетон используют для изготовления тротуарной плитки, декоративного искусственного камня для наружной и внутренней отделки. Специальные гидротехнические смеси применяют в строительстве каналов, бассейнов и водохранилищ, а также небольших искусственных водоемов на частных участках.

При проектировании любых строительных работ следует учитывать все характеристики бетонных смесей и требования к конструируемому сооружению. Немаловажным показателем служит теплоемкость бетона в квт, а также теплопроводность, особенно при построении жилых помещений.

Удельная теплоемкость бетона равна. Плотность и удельная теплоемкость кирпича

Способность материала удерживать тепло оценивается его удельной теплоемкостью , т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19 кДж.

Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов

Материал	Плот- ность, кг/м 3	Тепло- емкость, кДж/(кг*K)	Коэффи- циент тепло- провод- ности, Вт/(м*K)	Масса ТАМ для тепло- аккумули- рования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, кг	Отно- ситель- ная масса ТАМ по отно- шению к массе воды, кг/кг	Объем ТАМ для тепло- аккумули- рования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, м 3	Отно- ситель- ный объем ТАМ по отно- шению к объему воды, м 3 /м 3
Гранит, галька	1600	0,84	0,45	59500	5	49,6	4,2
Вода	1000	4,2	0,6	11900	1	11,9	1
Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)	14600 1300	1,92 3,26	1,85 1,714	3300	0,28	2,26	0,19
Парафин	786	2,89	0,498	3750	0,32	4,77	0,4

Для водонагревательных установок и жидкостных систем отопления лучше всего в качестве теплоаккумулирующего материала применять воду, а для воздушных гелиосистем — гальку, гравий и т.п. Следует иметь в виду, что галечный теплоаккумулятор при одинаковой энергоемкости по сравнению с водяным теплоаккумулятором имеет в 3 раза больший объем и занимает в 1,6 раза большую площадь. Например, водяной теплоаккумулятор диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м 3 , в то время как галечный теплоаккумулятор в форме куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м 3 .

Плотность аккумулирования теплоты в значительной степени зависит от метода аккумулирования и рода теплоаккумулирующего материала. Она может быть аккумулирована в химически связанном виде в топливе. При этом плотность аккумулирования соответствует теплоте сгорания, кВт*ч/кг:

нефть — 11,3;
уголь (условное топливо) — 8,1;
водород — 33,6;
древесина — 4,2.

При термохимическом аккумулировании теплоты в цеолите (процессы адсорбции — десорбции) может аккумулироваться 286 Вт*ч/кг теплоты при разности температур 55°C. Плотность аккумулирования теплоты в твердых материалах (скальная порода, галька, гранит, бетон, кирпич) при разности температур 60°C составляет 1417 Вт*ч/кг, а в воде — 70 Вт*ч/кг. При фазовых переходах вещества (плавление — затвердевание) плотность аккумулирования значительно выше, Вт*ч/кг:

лед (таяние) — 93;
парафин — 47;
гидраты солей неорганических кислот — 40130.

К сожалению, лучший из приведенных в таблице 2 строительных материалов — бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж/(кг*K), удерживает лишь ¼ того количества тепла, которое хранит вода того же веса. Однако плотность бетона (кг/м 3) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце таблицы 2 приведены плотности этих материалов. Умножив удельную теплоемкость на плотность материала, получим теплоемкость на кубический метр. Эти величины приведены в третьем столбце таблицы 2. Следует отметить, что вода, несмотря на то, что обладает наименьшей плотностью из всех приведенных материалов, имеет теплоемкость на 1 м 3 выше (2328,8 кДж/м 3), чем остальные материалы таблицы, в силу ее значительно большей удельной теплоемкости. Низкая удельная теплоемкость бетона в значительной степени компенсируется его большой массой, благодаря которой он удерживает значительное количество тепла (1415,9 кДж/м 3).

Общая тепловая емкость песчаной горной породы использующейся в качестве строительного материала. Что такое коэффициент «С»: (уд.) удельная теплоемкость ПЕСКА (песчаного материала). Чем отличаются эти виды теплофизических характеристик природного мелкозернистого материала, почему нельзя обойтись одним физическим параметром, описывающим тепловые свойства и зачем понадобилось вводить коэффициент «умножать сущности, усложняя жизнь нормальным людям»?

Не удельной, а общей тепловой емкостью, в общепринятом физическом смысле, называется способность вещества нагреваться. По крайней мере так говорит нам любой учебник по теплофизике — это классическое определение теплоемкости (правильная формулировка). На самом деле это интересная физическая особенность. Мало знакомая нам по бытовой жизни «сторона медали». Оказывается, что при подведении тепла извне (нагреве, разогреве), не все вещества одинаково реагируют на тепло (тепловую энергию) и нагреваются по разному. Способность ПЕСКА кварцевого намывного природного получать, принимать, удерживать и накапливать (аккумулировать) тепловую энергию называется теплоемкостью ПЕСКА речного . А сама , является физической характеристикой горной породы, описывающей теплофизические свойства строительной песчаной смеси. При этом, в разных прикладных аспектах, в зависимости от конкретного практического случая, для нас важным может оказаться что-то одно. Например: способность вещества принимать тепло или способность накапливать тепловую энергию или «талант» удерживать ее. Однако, не смотря на некоторую разницу, в физическом смысле, нужные нам свойства будут описаны теплоемкостью песчаного материала .

Небольшая, но очень «гадкая загвоздка» имеющая принципиальный характер заключается в том, что способность нагреваться — тепловая емкость мелкозернистой песчаной породы , непосредственно связана не только с химическим составом, молекулярной структурой вещества, но и с его количеством (весом, массой, объемом). Из-за такой «неприятной» связи, общая теплоемкость песчаного материала становится слишком неудобной физической характеристикой вещества. Так как, один измеряемый параметр, одновременно описывает «две разные вещи». А именно: действительно характеризует теплофизические свойства ПЕСКА , однако, «попутно» учитывает еще и его количество. Формируя своеобразную интегральную характеристику, в которой автоматически связана «высокая» теплофизика и «банальное» количество вещества (в нашем случае: строительного сыпучего материала).

Ну зачем нам нужны такие теплофизические характеристики сыпучего материала, у которых явно прослеживается «неадекватная психика»? С точки зрения физики, общая теплоемкость песчаной породы (самым неуклюжим способом), пытается не только описать количество тепловой энергии способной накопиться в мелкозернистом строительном материале, но и «попутно сообщить нам» о количестве кварцевого ПЕСКА . Получается абсурд, а не внятная, понятная, стабильная, корректная теплофизическая характеристика песчаной горной породы . Вместо полезной константы, пригодной для практических теплофизических расчетов , нам «подсовывают» плавающий параметр, являющийся суммой (интегралом) количества тепла принятого ПЕСКОМ и его массой или объемом мелкозернистой горной породы.

Спасибо конечно, за такой «энтузиазм», однако количество ПЕСКА речного намывного я могу измерить и самостоятельно. Получив результаты в гораздо более удобной, «человеческой» форме. Количество ПЕСКА кварцевого сухого мне хотелось бы не «извлекать» математическими методами и расчетами по сложной формуле из общей теплоемкости песчаного материала для строительных работ , при различных температурах, а узнать вес (массу) в граммах (гр, г), килограммах (кг), тоннах (тн), кубах (кубических метрах, кубометрах, м3), литрах (л) или миллилитрах (мл). Тем более, что умные люди давно придумали вполне подходящие для этих целей измерительные инструменты. Например: весы или другие приборы.

Особенно «раздражает плавающий характер» параметра: общая теплоемкость ПЕСКА строительного . Его нестабильное, переменчивое «настроение». При изменении «размера порции или дозы», теплоемкость ПЕСКА при различных температурах сразу меняется. Больше количество горной породы, физическая величина, абсолютное значение теплоемкости песчаного материала — увеличивается. Меньше количество горной породы, значение тепловой емкости песчаной смеси уменьшается. «Безобразие» какое-то получается! Другими словами, то что мы «имеем», ни как не может считаться константой, описывающей теплофизические характеристики ПЕСКА при различных температурах . А нам желательно «иметь» понятный, постоянный коэффициент, справочный параметр, характеризующий тепловые свойства кварцевой песчаной смеси, без «ссылок» на количество сыпучего строительного материала (вес, массу, объем). Что делать?

Здесь нам на помощь приходит очень простой, но «очень научный» метод. Он сводится к не только к приставе «уд. — удельная» , перед физической величиной, но к изящному решению, предполагающему исключение из рассмотрения количества вещества. Естественно, «неудобные, лишние» параметры: массу или объем ПЕСКА кварцевого исключить совсем невозможно. Хотя бы по той причине, что если не будет количества намывной песчаной смеси, то не останется и самого «предмета обсуждения». А вещество должно быть. Поэтому, мы выбираем некоторый условный стандарт массы сыпучей породы или объема песчаного материала, который можно считать единицей, пригодной для определения величины нужного нам коэффициента «С». Для веса ПЕСКА кварцевого мытого , такой единицей массы песчаной смеси, удобной в практическом применении, оказался 1 килограмм (кг).

Теперь, мы нагреваем один килограмм ПЕСКА на 1 градус, а количество тепла (тепловой энергии) , нужное нам для того чтобы нагреть сыпучий песчаный материал на один градус — это и есть наш корректный физический параметр, коэффициент «С» , хорошо, достаточно полно и понятно описывающий одно из теплофизических свойств ПЕСКА при различных температурах . Обратите внимание на то, что теперь мы имеем дело с характеристикой описывающей физическое свойство вещества, но не пытающейся «дополнительно поставить нас в известность» о его количестве. Удобно? Нет слов. Совершенно другое дело. Кстати, теперь мы уже говорим не про общую тепловую емкость песчаной смеси . Все изменилось. ЭТО УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПЕСКА речного мытого , которую иногда называют по другому. Как? Просто МАССОВАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПЕСКА кварцевого . Удельная (уд.) и массовая (м.) — в данном случае: синонимы, они и означают здесь нужный нам коэффициент «С» .

Таблица 1. Коэффициент: удельная теплоемкость ПЕСКА (уд.). Массовая тепловая емкость ПЕСКА речного. Справочные данные для сыпучих строительных материалов естественного происхождения: горная порода, песчаная смесь.

Принято считать, что любой песок подходит для проведения строительных работ. Но это не так. Во-первых, необходимо применять только специальные строительные виды. Во-вторых, необходимо учитывать их индивидуальные особенности.

Удельный вес и теплоемкость этого материала играют немаловажную роль при выборе одного из его видов, о них и будет рассказано в этой статье.

Его удельные характеристики зависят от вида материала. Существует несколько его разновидностей. По происхождению подразделяется на природный и искусственный. Первый вид в зависимости от места добычи имеет следующие разновидности:

Карьерный

Карьерный песок добывается в результате разрушения горных пород. Его зерна могут быть от 0,16 до 3,2 мм. Из-за особенностей добычи Получается невысокого качества, так как содержит множество примесей в виде глины и пыли.

Дробленый

Получается за счет разрушения и измельчения горных пород. Этот процесс происходит на специальном оборудовании, поэтому добыча этого песка отражается на его высокой стоимости. Из-за получаемой неправильной формы песчинки хорошо связываются между собой и другими строительными веществами. При добавлении такого материала уменьшается расход бетона.

Применение : Его используют для бетонных конструкций, при заливке дорог и тропинок, а также в качестве наполнителя для сухих смесей.

Вышеперечисленные разновидности песка различаются окраской. Так, карьерный имеет желтый и коричневый оттенок, а речной встречается кремового и серого цвета.

Искусственный

Считается таковым, потому как проходит специальную обработку, после которой получается материал, отличающийся по свойствам от своего оригинала. Создается дроблением природных камней.

Кварцевый

Является самым востребованным из всех искусственных видов. Его получают в результате измельчения белого кварца. После определенной обработки производится однородный состав без примесей. Эта его особенность дает возможность рассчитать точные размеры будущей конструкции.

Применение : кварцевый вид широко используется в отделочных и декоративных работах, иногда его добавляют при создании цементного раствора, но это происходит крайне редко. Обычно он входит в состав красок, шпатлевки и дренажных фильтров.

Существует также формовочный песок, его используют во время формовки в металлических моделях.

Определение величины

Это величина равна массе, помещающейся в единице объема. Проще говоря — плотность. Чаще всего в справочной литературе измеряется в г/см 3 или кг/ м 3 .

Удельный вес песка зависит от количества, содержащихся в нем примесей и влУажности материала. Большое содержание воды увеличивает удельный вес, приходящийся на единицу объема. Также этот показатель будет зависеть от места хранения песка, которое бывает:

естественного залегания;
расположение материала насыпом;
искусственного уплотнения.

Один и тот же вид песка при этих условиях будет иметь разные значения.

По ГОСТ 8736-77 указано, что удельный вес строительного песка может колебаться от 1150 до 1700 кг/м 3 .

В таблице для примера приведено несколько значений отдельных его разновидностей.

Вид песка	Удельный вес в кг/1 м 3
Речнойнамывнойуплотнительный	1200-1700
	1650
	1590
Карьерный	1500
Морской	1620
Кварцевый	1600-1700
Мокрый	1920

Теплоемкость

Это способность материала принимать, накапливать и удерживать энергию. Теплоемкость является показателем теплофизических свойств песка. Способность нагреваться зависит от химического состава, структуры и количества применяемого материала. Поэтому общий показатель будет зависеть от его сухости. Важен для цементных составов и при бетонировании стен.

Разновидность песка	Удельная теплоемкость в кДж/кг на 1 0
Мокрый кварцевый	2,09
Речной сухой	0,8
Карьерный	0,84
Морской	0,88

Строительный песок является универсальным материалом, без которого не обходится ни одно строительство. Это экологически чистое составляющее растворов и смесей. Устойчив к горению и не подвержен гниению. При выборе его вида с высокой удельной теплопроводностью бетонная конструкция с ним станет аккумулировать тепло и в помещении будет создан оптимальный микроклимат. Это состояние может сохраняться достаточно длительное время. Использование песка с высоким показателем удельного веса поможет сэкономить на цементе.

Песок считается самым распространенным материалом , который используется во всех сферах жизнедеятельности человека особенно в строительстве. Вряд ли найдется современное здание, где бы ни применялся песок, как составляющий материал. Его используют для бетонной смеси или обычного раствора для кладки кирпичной стены.

Достоинства

Песок обладает рядом достоинств, благодаря которым здание эксплуатируется долгие годы. К основным можно отнести:

сейсмоустойчивость;
хорошо переносит резкие перепады температур, от сильных морозов до жаркого климата;
низкое сжатие материала, помогает размещать на нем тяжелое основание, а заодно дополнительно амортизировать всю постройку. Это особо актуально в районах с частыми землетрясениями;
водопроницаемость, которая позволяет проводить очистку многих жидкостей;
широкий спектр применения в других областях.

Для удобства определения теплоемкости материала, в данном случае песка, используются готовые таблицы, в которых приведены расчеты. Их и применяют строители для проведения вычислений.

Теплопроводность также является важным значением, учитываемым при планировании теплоизоляционных работ. Подбор правильного материала очень важен, от него зависит, какое количество тепловой энергии вам придется затрачивать на обогрев готового помещения.

Главная проблема, это низкая теплоемкость песочного материала и готовое помещение, особенно если это жилой дом, требует дополнительной теплоизоляции. Теплопроводность зависит от плотности самого материала. Еще одним важным моментом является влажность песка.

Как указано в таблице ниже, при ее повышении увеличивается и теплопроводность песочного материала.

Табличное выражение основных параметров теплопроводности песка

Данная таблица поможет как начинающим строителям, так и тем, кто не новичок в этом деле, быстро и точно рассчитать необходимое количество песочного материала для будущей застройки.

Если используется строительный вид песка стандартного ГОСТ образца, то при массе 1600 кгм3 теплопроводность будет составлять 0,35 Вт м*град., а теплоемкость 840 Джкг*град.

Если используется влажный речной песок, то параметры будут такие: масса от 1900 кгм3 имеет теплопроводность 0,814 Вт м*град, а теплоемкость 2090 Джкг*град.

Все эти данные взяты из различных пособий о физических величинах и теплотехнических таблиц, где приведены многие показатели именно для строительных материалов. Так что полезным будет иметь такую книжечку у себя.

Какой песок лучше всего использовать для изготовления бетона?

Повсеместное использование песка в строительных работах позволяет расширить круг применения. Он является универсальным средством для приготовления различного вида раствора:

для бетонных смесей;
на ;
стен;
укладку стен блоками или кирпичом ;
заливку несущих пли;
изготовление монолита.

Перечислять можно еще, главное понять суть. Но при возведении различного рода конструкций используется песок с различным составом и свойствами.

Уникальное свойство, перехода из рыхлого состояния в плотное. Позволяет использовать этот материал для защитной и естественной амортизации основы строения.

Если выделять производственную составляющую бетона, то здесь строительные организации да и частные строители отдают предпочтение именно речному песку. Его свойства позволяют начать использование без дополнительных манипуляций вроде промывки, как например карьерного.

Самым чистым среди добываемых песков является тот, который добывается со дна действующих рек. Он проходит дополнительный промывочную обработку и может сразу же использоваться по назначению. Однородная масса и отсутствие лишних примесей делают этот вид песка самым востребованным, несмотря на стоимость.

Особенный материал и требует точного расчета пропорций составляющих, а его качество зависит от наличия глинистых пород в песке. Ведь свойства глины в обволакивании песчинок добытого материала, что напрямую воздействует на качественное сцепление песка с другими составляющими бетонной смеси, в числе которых цемент.

По характеристикам песок еще делится на классы :

первый класс;
второй класс;
специальные пески.

Каждая из перечисленных групп используется для применения бетонных изделий, но только для узкого круга. Так, например, первый класс используется для отливки бетона, чьими основными характеристиками является:

качество;
высокая сопротивляемость к внешним воздействиям;
резкие перепады температуры, в числе которых морозостойкость.

Пески, относящиеся ко второму классу, применяются лишь для изготовления материалов, не требующих повышенной влагостойкости, например для плитки или облицовочных конструкций.

Специальные песчаные смеси необходимы при возведении бетонных или железобетонных конструкций. Подобные смеси позволяют усилить ряд показателей на сжатие и устойчивость к перепадам атмосферных сред.

Более подробно о свойствах и применении песка смотрите на видео:

Заключение

Песок — это уникальный природный материал, который помогает решать многие строительные вопросы. Свойства данного материала позволяют использовать его при возведении сложнейших конструкций.

А благодаря низкой теплоемкости этот материал идеально подходит для возведения помещений, где требуется поддерживать низкие температуры без резких перепадов.

Испокон веков песок использовался человеком, и считался самым надежным строительным материалом, который создала природа. Многообразие видов и сфер применения, помогает заранее продумать, какими свойствами будет обладать построенное здание.

Величина или класс бетона, который подвержен модификации, называют коэффициентом или постоянной необходимой для расширения состава. Она составляет 0,00001 (°С)-¹. Значит, что при изменении температуры на 60°С, расширение составит 0,6 мм/м. Поэтому для любого бетонного сооружения необходимы так называемые температурные швы.

Для нашей страны эта величина на 1 мм составляет 1,1 мм. Исходя из этих данных, 0,3 мм указывает на усадку, +0,6 – коэффициент температуры. В СНИП – е рассмотрены большие размеры, но при этом необходимо учесть тот факт, что изменение на 80°С может повлечь за собой появление трещин в бетоне, имеющим жесткий заполнитель. Поэтому берут во внимание разницу коэффициента расширения и наполнителя (внутреннего).

Теплоемкость бетонного состава

Что такое удельный вес бетона?

При реставрационных работах, капитальном или точечном ремонте нужно не только приобрести необходимое количество материала, но и сделать расчет по характеристикам. Такое понятие как удельный вес не используют, но все виды бетона отличаются по примененным компонентам. Хотя чаще всего в качестве наполнителя применяют щебень, гальку и другие материалы, но, даже используя одинаковое их количество, не удается сделать идентичный раствор, так как гранулы одного и того же элемента могут отличаться друг от друга (по форме и размеру). Чем они крупнее, тем больше поры в структуре бетона.

Учитывая все эти ингредиенты, различают следующие типы бетона:

тяжелый и особо тяжелый;
легкий и особо легкий.

Рассмотрим каждый вид в отдельности.

Тяжелый бетон

Особо тяжелый материал применяют редко, только во время строительства специальных промышленных объектов. В качестве крупного заполнителя используют гематит, барит и др. Иногда в состав раствора добавляют железную руду и чугунную дробь. От их количества зависит вес бетона. А цемент должен быть только высокого качества. Такой вид бетона имеет удельную массу от 2,5 до 3,0 т/м³.

Легкий и особо легкий бетон

Как определить удельное сопротивление?

Для того чтобы вычислить этот показатель необходимо взять образец – куб с ребрами в 20 см. Его подключают к переменному току, при этом частота промышленная. Бетон укладывают в форму имеющую размеры 20Х20Х20 см. Дно и противоположные стены конструкции выполняются из материала, который не проводит ток, а другие стороны стальные – пластинчатые электроды.

Напряжение регулируют трансформатором. К кубу подключают вольтметр (параллельно) и миллиамперметр (последовательно). Их измерительный механизм относится к электромагнитной системе. Также к кубу подсоединен ваттметр имеющий механизм ферродинамической системы.

Подключив данную конструкцию, вычисляют удельное сопротивление бетона, которое определяется формулой:

P = 0,2 V/ I, где P – удельное сопротивление;
V – показания вольтметра;
I – показания амперметра.

Следует учесть, что при этом ваттметр (его показания) удерживают на начальной величине.

Заключение

Это экспериментальный вариант расчета данной величины.

Теплоаккумулирующая способность материалов | | Mensh.ru

Теплоаккумулирующая способность материалов, то есть способность материала удерживать тепло, оценивается удельной теплоемкостью, т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19 кДж.

Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов
Материал	Плотность, кг/м³	Теплоемкость, кДж/(кг*K)	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*K)	Масса ТАМ для теплоаккумулирования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, кг	Относительная масса ТАМ по отношению к массе воды, кг/кг	Объем ТАМ для теплоаккумулирования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, м³	Относительный объем ТАМ по отношению к объему воды, м³/м³
Гранит, галька	1600	0,84	0,45	59500	5	49,6*	4,2
Вода	1000	4,2	0,6	11900	1	11,9	1
Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)*	14600^т 1300^ж	1,92^т 3,26^ж	1,85^т 1,714^ж	3300	0,28	2,26	0,19
Парафин*	786^т	2,89^т	0,498^т	3750	0,32	4,77	0,4

Для водонагревательных установок и жидкостных систем отопления лучше всего в качестве теплоаккумулирующего материала применять воду, а для воздушных гелиосистем — гальку, гравий и т.п. Следует иметь в виду, что галечный теплоаккумулятор при одинаковой теплоаккумулирующей способности по сравнению с водяным теплоаккумулятором имеет в 3 раза больший объем и занимает в 1,6 раза большую площадь. Например, водяной теплоаккумулятор диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м³, в то время как галечный теплоаккумулятор в форме куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м³.

нефть — 11,3;
уголь (условное топливо) — 8,1;
водород — 33,6;
древесина — 4,2.

лед (таяние) — 93;
парафин — 47;
гидраты солей неорганических кислот — 40130.

Таблица 2. Сравнение удельной теплоемкости и плотности различных материалов на основе равных объемов
Материал	Удельная теплоемкость, кДж/(кг*K)	Плотность, кг/м³	Теплоемкость, кДж/(м³*K)
Вода	4,19	1000	4187
Металлоконструкции	0,46	7833	3437
Бетон	1,13	2242	2375
Кирпич	0,84	2242	1750
Магнетит, железная руда	0,68	5125	3312
Базальт, каменная порода	0,82	2880	2250
Мрамор	0,86	2880	2375

К сожалению, лучший из приведенных в таблице 2 строительных материалов — бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж/(кг*K), удерживает лишь ¼ того количества тепла, которое хранит вода того же веса. Однако плотность бетона (кг/м³) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце таблицы 2 приведены плотности этих материалов. Умножив удельную теплоемкость на плотность материала, получим теплоемкость на кубический метр. Эти величины приведены в третьем столбце таблицы 2. Следует отметить, что вода, несмотря на то, что обладает наименьшей плотностью из всех приведенных материалов, имеет теплоемкость на 1 м³ выше (2328,8 кДж/м³), чем остальные материалы таблицы, в силу ее значительно большей удельной теплоемкости. Низкая удельная теплоемкость бетона в значительной степени компенсируется его большой массой, благодаря которой он удерживает значительное количество тепла (1415,9 кДж/м³).

Таблица удельной теплоемкости строительных материалов

Создание оптимального микроклимата и расход тепловой энергии на отопление частного дома в холодное время года во многом зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, из которых возведена данная постройка. Одной из таких характеристик является теплоемкость. Это значение необходимо учитывать при выборе стройматериалов для конструирования частного дома. Поэтому далее будет рассмотрена теплоемкость некоторых строительных материалов.

Свойства и классификация строительных материалов.

Определение и формула теплоемкости

Каждое вещество в той или иной степени способно поглощать, запасать и удерживать тепловую энергию. Для описания этого процесса введено понятие теплоемкости, которая является свойством материала поглощать тепловую энергию при нагревании окружающего воздуха.

Чтобы нагреть какой-либо материал массой m от температуры t_нач до температуры t_кон, нужно будет потратить определенное количество тепловой энергии Q, которое будет пропорциональным массе и разнице температур ΔТ (t_кон-t_нач). Поэтому формула теплоемкости будет выглядеть следующим образом: Q = c*m*ΔТ, где с — коэффициент теплоемкости (удельное значение). Его можно рассчитать по формуле: с = Q/(m* ΔТ) (ккал/(кг* °C)).

Условно приняв, что масса вещества равна 1 кг, а ΔТ = 1°C, можно получить, что с = Q (ккал). Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, которая расходуется на нагревание материала массой 1 кг на 1°C.

Вернуться к оглавлению

Использование теплоемкости на практике

Таблица теплоемкости строительных материалов.

Строительные материалы с высокой теплоемкостью используют для возведения теплоустойчивых конструкций. Это очень важно для частных домов, в которых люди проживают постоянно. Дело в том, что такие конструкции позволяют запасать (аккумулировать) тепло, благодаря чему в доме поддерживается комфортная температура достаточно долгое время. Сначала отопительный прибор нагревает воздух и стены, после чего уже сами стены прогревают воздух. Это позволяет сэкономить денежные средства на отоплении и сделать проживание более уютным. Для дома, в котором люди проживают периодически (например, по выходным), большая теплоемкость стройматериала будет иметь обратный эффект: такое здание будет достаточно сложно быстро натопить.

Значения теплоемкости строительных материалов приведены в СНиП II-3-79. Ниже приведена таблица основных строительных материалов и значения их удельной теплоемкости.

Таблица 1

Материал	Плотность, кг/м³	Удельная теплоемкость, кДж/(кг*°C)
Пенополистирол	40	1,34
Минвата	125	0,84
Газо- и пенобетон	650	0,84
Гипсовые листы	800	0,84
Дерево	500	2,3
Клееная фанера	600	2,3
Керамический кирпич	1600	0,88
Бетон	2300	0,84
Железобетон	2500	0,84
Кирпичная кладка	1800	0,88

Кирпич обладает высокой теплоемкостью, поэтому идеально подходит для строительства домов и возведенияия печей.

Говоря о теплоемкости, следует отметить, что отопительные печи рекомендуется строить из кирпича, так как значение его теплоемкости достаточно высоко. Это позволяет использовать печь как своеобразный аккумулятор тепла. Теплоаккумуляторы в отопительных системах (особенно в системах водяного отопления) с каждым годом применяются все чаще. Такие устройства удобны тем, что их достаточно 1 раз хорошо нагреть интенсивной топкой твердотопливного котла, после чего они будут обогревать ваш дом на протяжении целого дня и даже больше. Это позволит существенно сэкономить ваш бюджет.

Вернуться к оглавлению

Теплоемкость строительных материалов

Какими же должны быть стены частного дома, чтобы соответствовать строительным нормам? Ответ на этот вопрос имеет несколько нюансов. Чтобы с ними разобраться, будет приведен пример теплоемкости 2-х наиболее популярных строительных материалов: бетона и дерева. Теплоемкость бетона имеет значение 0,84 кДж/(кг*°C), а дерева — 2,3 кДж/(кг*°C).

На первый взгляд можно решить, что дерево — более теплоемкий материал, нежели бетон. Это действительно так, ведь древесина содержит практически в 3 раза больше тепловой энергии, нежели бетон. Для нагрева 1 кг дерева нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но при остывании оно также отдаст в пространство 2,3 кДж. При этом 1 кг бетонной конструкции способен аккумулировать и, соответственно, отдать только 0,84 кДж.

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м² бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м² данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м³*0,3 м³ = 690 кг. 1 м² деревянной стены будет весить: 500 кг/м³*0,3 м³ = 150 кг.

Таблица сравнения теплопроводности бревна с кирпичной кладкой.

Далее нужно посчитать, какое количество тепловой энергии будет содержаться в этих стенах при температуре 22°C. Для этого нужно теплоемкость умножить на температуру и вес материала:

для бетонной стены: 0,84*690*22 = 12751 кДж;
для деревянной конструкции: 2,3*150*22 = 7590 кДж.

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м³ древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Вернуться к оглавлению

Использование различных материалов в строительстве

Вернуться к оглавлению

Дерево

Для комфортного проживания в доме очень важно, чтобы материал обладал высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.

В этом отношении древесина является оптимальным вариантом для домов не только постоянного, но и временного проживания. Деревянное здание, не отапливаемое длительное время, будет хорошо воспринимать изменение температуры воздуха. Поэтому обогрев такого здания будет происходить быстро и качественно.

http://ostroymaterialah.ru/www.youtube.com/watch?v=3TP5Liv9V00

В основном в строительстве используют хвойные породы: сосну, ель, кедр, пихту. По соотношению цены и качества наилучшим вариантом является сосна. Что бы вы ни выбрали для конструирования деревянного дома, нужно учитывать следующее правило: чем толще будут стены, тем лучше. Однако здесь также нужно учитывать ваши финансовые возможности, так как с увеличением толщины бруса значительно возрастет его стоимость.

Вернуться к оглавлению

Кирпич

Данный стройматериал всегда был символом стабильности и прочности. Кирпич имеет хорошую прочность и сопротивляемость негативным воздействиям внешней среды. Однако если принимать в расчет тот факт, что кирпичные стены в основном конструируются толщиной 51 и 64 см, то для создания хорошей теплоизоляции их дополнительно нужно покрывать слоем теплоизоляционного материала. Кирпичные дома отлично подходят для постоянного проживания. Нагревшись, такие конструкции способны долгое время отдавать в пространство накопившееся в них тепло.

http://ostroymaterialah.ru/www.youtube.com/watch?v=1hbfkbFtePQ

Выбирая материал для строительства дома, следует учитывать не только его теплопроводность и теплоемкость, но и то, как часто в таком доме будут проживать люди. Правильный выбор позволит поддерживать уют и комфорт в вашем доме на протяжении всего года.

Теплоемкость твердых материалов и жидкостей

Название	Cp_ж кДж/(кг °С)	Название	Cp_ж кДж/(кг °С)
Асбест	0,80	Мрамор	0,80
Асбоцемент (плиты)	0,96	Панели легкие строительные	1,47…1,88
Асфальт	0,92	Парафин	2,19
Базальт	0,84	Песчаник глиноизвестковый	0,96
Бакелит	1,59	Песчаник керамический	0,75-0,84
Бетон	1,00	Песчаник красный	0,71
Бумага сухая	1,34	Пластмасса	1.67…2.09
Волокно минеральное	0,84	Полистирол	1,38
Гипс	1,09	Полиуретан	1,38
Глина	0,88	Полихлорвинил	1,00
Гранит	0,75	Пробка	1,26…2,51
Графит	0,84	Пробка, крошка	1,38
Грунт песчаный	1.1…3.2	Резина твердая	1,42
Дерево, дуб	2,40	Сера ромбическая	0,71
Дерево, пихта	2,70	Слюда	0,84
Древесно-волокнистая плита	2,30	Солидол	1,47
Земля влажная	2,0	Соль каменистая	2.1…3.0
Земля сухая	0,84	Соль каменная	0,92
Земля утрамбованная	1,0-3,0	Соль поваренная	0,88
Зола	0,80	Стекло	0,75-0,82
Известь	0,84	Стекловолокно	0,84
Кальцит	0,80	Тело человека	3,47
Камень	0.84..1,26	Торф	1,67…2,09
Каолин (белая глина)	0,88	Уголь бурый (О…1ОО °С )
Картон сухой	1,34	20% воды	2,09
Кварц	0,75	60% воды	3,14
Кизельгур (диатомит)	0,84	в брикетах	1,51
Кирпич	0,84	Уголь древесный	0,75… 1,17
Кирпичная стена	0,84… 1,26	Уголь каменный (0…100°С)	1,17… 1,26
Кожа	1,51	Фарфор	0,80
Кокс (0…100°С)	0,84	Хлопок	1,30
(0…1000°C)	1,13	Целлюлоза	1.55
Лед (0°С)	2.11	Цемент	0,80
(-10°С)	2,22	Чугун	0,55
(-20 °С)	2,01	Шерсть	1,80
(-60 °С )	1,64	Шифер	0,75
Лед сухой (твердая CO₂)	1,38	Щебень	0,75…1,00

Название	Cp_ж кДж/(кг °С)	Название	Cp_ж кДж/(кг °С)
Ацетон	2,22	Масло минеральное	1,67…2,01
Бензин	2,09	Масло смазочное	1,67
Бензол (10°С)	1,42	Метиленхлорид	1,13
(40С)	1,77	Метил хлорид	1,59
Вода чистая (0°С)	4,218	Морская вода (18°С)
(10°С)	4,192	0,5% соля	4,10
(20°С)	4,182	3% соля	3,93
(40°С)	4,178	6% соли	3,78
(60°С)	4,184	Нефть	0,88
(80°С)	4,196	Нитробензол	1,47
(100°С)	4,216	Парафин жидкий	2,13
Глицерин	2,43	Рассол (-10°С)
Гудрон	2,09	20% соли	3,06
Деготь каменноугольный	2,09	30% соли	2,64…2,72
Дифенил	2,13	Ртуть	0,138
Довтерм	1,55	Скипидар	1,80
Керосин бытовой	1,88	Спирт метиловый (метанол)	2,47
Керосин бытовой (100 °С)	2,01	Спирт нашатырный	4,73
Керосин тяжелый	2,09	Спирт этиловый (этанол)	2,39
Кислота азотная 100%-я	3,10	Толуол	1.72
Кислота серная 100%-я	1,34	Трихлорэтилен	0,93
Кислота соляная 17%-я	1,93	Хлороформ	1,00
Кислота угольная (-190°С)	0,88	Этиленгликоль	2,30
Клей столярный	4,19	Эфир кремниевой кислоты	1,47

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Тепловая масса

Тепловая масса — это свойство, которое позволяет строительным материалам поглощать, накапливать и позднее выделять значительное количество тепла. Ранние цивилизации использовали свойства термальной массы в каменных и сырцовых конструкциях, чтобы обеспечить жизнь в очень жарком и сухом климате много веков назад. Здания, построенные из бетона и кирпича, обладают одинаковым преимуществом энергосбережения из-за присущей им тепловой массы. Эти материалы поглощают энергию медленно и удерживают ее гораздо дольше, чем менее массивные материалы.Это задерживает и снижает передачу тепла через компонент создания тепловой массы, что приводит к трем важным результатам:

Меньше всплесков требований к нагреву и охлаждению, поскольку масса замедляет время отклика и смягчает колебания температуры в помещении.
Для климата с большим дневным перепадом температуры массивное здание с термической массой потребляет меньше энергии, чем аналогичное здание с небольшой массой, из-за пониженной теплопередачи через массивные элементы.
Тепловая масса может сместить потребность в энергии в периоды непиковой нагрузки, когда тарифы на коммунальные услуги ниже.Поскольку электростанции предназначены для обеспечения мощности при пиковых нагрузках, смещение пиковой нагрузки может уменьшить количество требуемых электростанций.

Тепловая масса бетона имеет следующие преимущества и характеристики:

Задерживает пиковые нагрузки
Уменьшает пиковые нагрузки
Уменьшает общие нагрузки во многих климатических условиях и местах
Лучше всего работает в коммерческих зданиях
Хорошо работает в для жилых помещений
Лучше всего работает, когда масса обнажена на внутренней поверхности
Хорошо работает независимо от размещения массы

Масса хорошо работает в коммерческих приложениях, задерживая пиковую летнюю нагрузку, которая обычно составляет около 3 p.м. позже, когда офисы начнут закрываться. В качестве примера можно привести крупномасштабное отключение электроэнергии на северо-востоке Соединенных Штатов в 15:00. в августе 2003 г., поскольку электростанции не могли удовлетворить потребности в потреблении эксплуатационных и тепловых, вентиляционных и кондиционирующих (HVAC) нагрузок. Увеличение массы в строительстве зданий отложило бы этот спрос на HVAC на более поздний срок и, возможно, предотвратило бы эту проблему пиковой мощности.

Демпфирование и эффект запаздывания Тепловая масса

ASHRAE Standard 90.1 – Энергетический стандарт для зданий, за исключением малоэтажных жилых домов , Международный кодекс энергосбережения и большинство других энергетических кодексов признают преимущества тепловой массы и требуют меньшей изоляции для массивных стен.

В некоторых климатических условиях здания с тепловой массой обладают лучшими тепловыми характеристиками, чем здания с низкой массой, независимо от уровня изоляции в здании с низкой массой. Наибольшая экономия энергии достигается при значительном изменении теплового потока внутри стены в течение дня.Таким образом, масса имеет наибольшее преимущество в климате с большими дневными колебаниями температуры выше и ниже точки равновесия здания (от 55 до 65 градусов по Фаренгейту). В этих условиях массу можно охладить с помощью естественной вентиляции в течение ночи, а затем дать ей возможность поглотить тепло или «плавать» в течение более теплого дня. Когда температура наружного воздуха достигает пика, внутри здания остается прохладно, потому что тепло еще не проникло в массу. Хотя немногие климатические условия подходят для этого идеала, тепловая масса ограждающих конструкций зданий все же улучшит характеристики в большинстве климатов.Часто выгоды больше весной и осенью, когда условия наиболее близки к «идеальному» климату, описанному выше. В климате с преобладанием тепла тепловая масса может использоваться для эффективного сбора и хранения солнечной энергии или для хранения тепла, выделяемого механической системой, чтобы позволить ей работать в непиковые часы.

Термическое сопротивление (значения R) и коэффициент теплопередачи (коэффициенты U) не учитывают влияние тепловой массы и сами по себе неадекватны для описания свойств теплопередачи строительных узлов со значительным количеством тепловой массы.Только компьютерные программы, такие как DOE-2 и EnergyPlus , которые учитывают почасовую теплопередачу на годовой основе, подходят для определения потерь энергии в зданиях с массивными стенами и крышами. Тепловой поток через стену зависит от удельного веса (плотности) материала, теплопроводности и удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость и теплоемкость

Удельная теплоемкость определяется как количество тепловой энергии (в британских тепловых единицах (btu)), необходимое для повышения температуры одного фунта материала на один градус Фаренгейта.Удельная теплоемкость описывает способность материала накапливать тепловую энергию. Обычно можно принять, что удельная теплоемкость бетона и кладки составляет 0,2 британских тепловых единицы на фунт градусов Фаренгейта (британских тепловых единиц / фунт · ° F). ( ASHRAE Handbook of Fundamentals , 2005)

Теплоемкость (HC) — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры массы на один градус по Фаренгейту. Теплоемкость указана на квадратный фут площади стены (БТЕ / фут ² · ° F) и включает все слои в стене.Для однослойной стены HC рассчитывается путем умножения плотности материала на его толщину (в футах) на удельную теплоемкость материала. Теплоемкость многослойной стены — это сумма теплоемкостей каждого слоя.

Значения теплоемкости, термического сопротивления и теплопередачи для бетона и кирпичной кладки представлены в Приложении A к стандарту ASHRAE Standard 90.1-2004 . Значения теплопроводности представлены в Справочнике по основам ASHRAE. Исследования теплового массового моделирования выделены в разделе «Энергетические модели» в меню «Инструменты». Полные отчеты также перечислены здесь как ресурсы.

Бетон: выбор для устойчивого дизайна

Вклад бетона в устойчивое развитие

Бетон — это наиболее широко используемый строительный материал на земле. Он имеет 2000-летний опыт оказания помощи в построении Римской империи для построения современных обществ. Благодаря своей универсальности, красоте, прочности и долговечности бетон используется в большинстве типов строительства, включая дома, здания, дороги, мосты, аэропорты, метро и водохозяйственные сооружения.А с учетом сегодняшнего повышенного внимания и спроса на экологичное строительство бетон лучше по сравнению с другими строительными материалами. Бетон является экологически чистым строительным материалом из-за его многих экологически чистых свойств. Производство бетона является ресурсоэффективным, а его ингредиенты требуют небольшой обработки. Большинство материалов для бетона закупаются и производятся на месте, что сводит к минимуму затраты на транспортировку. Бетонные строительные системы сочетают изоляцию с высокой тепловой массой и низким уровнем проникновения воздуха, чтобы сделать дома и здания более энергоэффективными.Бетон имеет долгий срок службы для зданий и транспортной инфраструктуры, что увеличивает период между реконструкцией, ремонтом и обслуживанием, а также связанным с этим воздействием на окружающую среду. Бетон, когда он используется в качестве тротуара или внешней облицовки, помогает минимизировать эффект городского теплового острова, тем самым уменьшая энергию, необходимую для обогрева и охлаждения наших домов и зданий. Бетон содержит вторичные промышленные побочные продукты, такие как летучая зола, шлак и микрокремнезем, что помогает снизить количество энергии, углеродный след и количество отходов.

Ссылки

Энергопотребление односемейных домов с различными внешними стенами (2001), Дж. Гайда, R&D Серийный № 2518, 50 страниц
Доступно бесплатно. Типичный односемейный дом площадью 2450 квадратных футов с текущим дизайном был смоделирован с учетом энергопотребления в 25 населенных пунктах США и Канады. Места были выбраны так, чтобы соответствовать разным климатическим условиям. Программное обеспечение для моделирования энергопотребления с использованием DOE 2.Для моделирования использовалась вычислительная машина 1E.

Справочник ASHRAE — основы, 2014 г. ASHRAE
Том 2014 года Справочника ASHRAE охватывает основные принципы и предоставляет важные данные для проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, включая общую инженерную информацию, основные материалы, расчеты нагрузки и энергии, а также проектирование воздуховодов и трубопроводов.

Radiant Flooring Guide, Radiant Panel Association
Доступно для бесплатной загрузки.Эта публикация призвана помочь домовладельцам и строительным дизайнерам понять свой выбор. Он включает в себя информацию о том, как работают лучистые полы, как включить лучистый пол в свой дизайн, гидравлический (горячая вода) и / или электрический, каталог продукции, галерею излучающих систем, справочник ресурсов, выбор напольных покрытий для лучистых полов: дерево, декоративный бетон. , плитка, камень, мрамор, ковролин, ламинат, эластичный пол.

Стандарт 90.1-2013 — Энергетический стандарт для зданий, кроме малоэтажных жилых домов (2013) ASHRAE
Этот стандарт устанавливает минимальные требования к энергоэффективному проектированию большинства зданий, за исключением малоэтажных жилых домов.Он подробно предлагает минимальные требования к энергоэффективности для проектирования и строительства новых зданий и их систем, новых частей зданий и их систем, а также новых систем и оборудования в существующих зданиях, а также критерии для определения соответствия этим требованиям. . Это незаменимый справочник для инженеров и других специалистов, занимающихся проектированием зданий и строительных систем.

Руководство для инженеров: Экономичные системы бетонных полов (2005)
В этом 6-страничном бюллетене представлена информация о монолитных железобетонных системах перекрытий.Публикация содержит рекомендации по выбору различных систем перекрытий практически для любых пролетов и условий нагрузки. Акцент делается на выборе экономичной системы перекрытий для различных ситуаций. Также включены средства проектирования для предварительной оценки толщины. Покрытые системы полов: плоская плита, плоская плита, односторонняя балка, широкая модульная балка, двусторонняя балка и ленточная балка. Кроме того, включена информация о откидной панели, деталях опалубки, стандартных размерах опалубки для односторонней и двусторонней конструкции балок.

Комфорт и тишина в бетонных домах , IS305 , (2005)
В этом документе подчеркиваются преимущества сочетания массы бетона с изоляционными свойствами изоляционных форм. Вместе они создают дом, который снижает проникновение внешнего шума, одновременно улучшая тепловые характеристики дома. PDF.

Тепловая масса — Национальная ассоциация сборного железобетона

Сборный бетон может выдерживать тепло.

Автор: Claude Goguen, P.E., LEED AP

Семь миллиардов человек на планете с ограниченными ресурсами означает, что энергосбережение не является обязательным. Растущее население нашей планеты создает постоянно растущий спрос на ограниченные энергоресурсы. В современном мире каждый инженер и архитектор, участвующий в проектировании новых конструкций, ищет способы повысить эффективность отопления и охлаждения зданий. А поскольку системы HVAC ¹ зданий используют около 30% всех U.S. energy, существует повышенный спрос на экологически чистые и энергоэффективные конструкции зданий.

Новые и экологически чистые энергетические технологии, такие как солнечные панели, ветряные турбины и геотермальные системы, набирают популярность, но один метод экономии энергии существует уже очень давно: использование материала оболочки здания с высокой тепловой массой. Спрос на энергию — это не просто ее использование, это обеспечение комфортной температуры в помещении, когда и где мы этого хотим. Конструкции, в которых используются преимущества исключительных тепловых свойств сборного железобетона, могут обеспечить высокий уровень обслуживания и комфорт пассажиров с меньшими затратами энергии.

Сборный железобетон — это тяжеловес с точки зрения энергоэффективности
Что такое тепловая масса? Это свойство материала поглощать тепловую энергию. Сборный железобетон имеет высокую тепловую массу, поскольку для изменения его температуры требуется много тепловой энергии. Пиломатериалы намного легче нагреть и поэтому имеют меньшую тепловую массу. Материалы с высокой термальной массой, такие как сборный железобетон, действуют как тепловые губки, поглощая тепло летом, чтобы сохранить прохладу внутри здания, и накапливают тепло от солнца, чтобы медленно отводить его ночью, когда наружная температура падает.

Тепловая масса сборного железобетона

служит для выравнивания суточных перепадов внутренней температуры и, таким образом, снижения энергопотребления системы HVAC здания. Чем больше мы можем минимизировать или сгладить разницу температур внутри здания, тем больше энергии мы сохраним.

Когда температура наружного воздуха достигает пика в летнее время, внутри здания из сборного железобетона остается прохладно, потому что требуется время, чтобы тепло проникло в бетон с его высокой тепловой массой. Эта теплопередача приводит к задержке во времени, показанной на прилагаемой диаграмме.По мере того, как это тепло передается, температура также снижается, что называется «демпфированием». Естественно более низкие ночные температуры охлаждают сборную бетонную массу (ограждающую конструкцию здания) и позволяют сборному железобетону снова поглощать тепло на следующий день. Высокая тепловая масса сборного железобетона эффективно задерживает и сводит к минимуму влияние колебаний наружной температуры на климат в помещении. Следовательно, это повышает энергоэффективность сооружения, что предусмотрено Законом о национальной энергетической политике 1992 года для коммерческих зданий.

Измерение тепловой массы
Так как же количественно определить тепловую массу — способность материала поглощать, накапливать и выделять тепловую энергию? Американское общество инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ASHRAE) 90.1-2010, «Энергетический стандарт для зданий, за исключением малоэтажных жилых домов», количественно определяет тепловые массовые эффекты на основе теплоемкости стены. Теплоемкость определяется как вес стены на квадратный фут, умноженный на удельную теплоемкость материала.

Удельная теплоемкость описывает способность материала накапливать тепловую энергию или количество тепловой энергии (в британских тепловых единицах), необходимое для повышения температуры одного фунта материала на один градус по Фаренгейту. Обычно предполагается, что удельная теплоемкость бетона и кирпичной кладки составляет 0,2 БТЕ / фунт · F.

Термическую массу не следует путать со значением R, также известным как тепловое сопротивление. R-значение выражается как толщина материала, деленная на теплопроводность. Коэффициент теплопроводности, k , является мерой скорости, с которой тепло проводится через единицу площади однородного материала единичной толщины при разнице температур в один градус.

R-значения и U-факторы (коэффициент теплопередачи) не учитывают влияние тепловой массы и сами по себе неадекватны для описания свойств теплопередачи строительных конструкций со значительным количеством тепловой массы, таких как сборные железобетонные здания.

Тепловые массовые свойства сборного железобетона также могут помочь проектам получить кредиты LEED. Оценка 1 LEED-NC ² Energy & Atmosphere (EA) за оптимизацию энергетических характеристик потенциально может обеспечить до 10 баллов за снижение затрат на электроэнергию по сравнению со стандартом ASHRAE Standard 90.1-2010.

Высокая термическая масса сборного железобетона — это лишь одно из его многочисленных преимуществ; но это важный актив для проектировщиков, которые стремятся сократить расходы на электроэнергию, связанные с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и при этом обеспечить комфорт жителям здания. Для получения дополнительной информации о тепловой массе сборного железобетона свяжитесь с техническим персоналом NPCA по телефону [электронная почта защищена] или по телефону
(800) 366-7731.

² LEED-NC означает «Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании нового строительства».

Claude Goguen, P.E., LEED AP, является директором отдела технических услуг NPCA.

Удельная теплоемкость материалов

Таблица удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость материалов от воды до урана указана ниже в алфавитном порядке.
Ниже этой таблицы представлена версия изображения для просмотра в автономном режиме.

Материал	Дж / кг. K	Британских тепловых единиц / фунт ° F	Дж / кг. ° C	кДж / кг.K
Алюминий	887	0,212	887	0,887
Асфальт	915	0,21854	915	0,915
Кость	440	0,105	440	0,44
Бор	1106	0,264	1106	1,106
Латунь	920	0.220	920	0,92
Кирпич	841	0,201	841	0,841
Чугун	554	0,132	554	0,554
Глина	878	0,210	878	0,878
Уголь	1262	0,301	1262	1,262
Кобальт	420	0.100	420	0,42
Бетон	879	0,210	879	0,879
Медь	385	0,092	385	0,385
Стекло	792	0,189	792	0,792
Золото	130	0,031	130	0,13
Гранит	774	0.185	774	0,774
Гипс	1090	0,260	1090	1,09
Гелий	5192	1,240	5192	5,192
Водород	14300	3,415	14300	14,3
Лед	2090	0,499	2090	2,09
Утюг	462	0.110	462	0,462
Свинец	130	0,031	130	0,13
Известняк	806	0,193	806	0,806
Литий	3580	0,855	3580	3,58
Магний	1024	0,245	1024	1,024
Мрамор	832	0.199	832	0,832
Меркурий	126	0,030	126	0,126
Азот	1040	0,248	1040	1,04
Дуб	2380	0,568	2380	2,38
Кислород	919	0,219	919	0,919
Платина	150	0.036	150	0,15
Плутоний	140	0,033	140	0,14
Кварцит	1100	0,263	1100	1,1
Резина	2005	0,479	2005	2,005
Соль	881	0,210	881	0,881
Песок	780	0.186	780	0,78
Песчаник	740	0,177	740	0,74
Кремний	710	0,170	710	0,71
Серебро	236	0,056	236	0,236
Почва	1810	0,432	1810	1,81
Нержавеющая сталь 316	468	0.112	468	0,468
Пар	2094	0,500	2094	2,094
сера	706	0,169	706	0,706
торий	118	0,028	118	0,118
Олово	226	0,054	226	0,226
Титан	521	0.124	521	0,521
Вольфрам	133	0,032	133	0,133
Уран	115	0,027	115	0,115
Вандий	490	0,117	490	0,49
Вода	4187	1.000	4187	4,187
цинк	389	0.093	389	0,389

Таблицы удельной теплоемкости обычных материалов [/ caption]

Предыдущая статьяЦель градиренСледующая статьяЧто сейчас? Основы электричества

Удельная теплоемкость бетона больше, чем у почвы. Учитывая этот факт, ожидаете ли вы, что бейсбольное поле высшей лиги или окружающая его автостоянка будут сильнее остывать вечером после солнечного дня?

Ключ к этой проблеме заключается в определении удельной теплоемкости.@ «C» #.

Предполагая, что стоянка и почва получают одинаковое количество тепла от солнца в данный солнечный день, можно сделать вывод, что температура бетона на повысится на на меньшую величину, на , чем температура пачкаться.

В конце дня бетон будет на ° C ниже температуры , чем грунт.

Когда наступает ночь, действует тот же принцип. Бетон будет терять на тепла меньше, чем на , чем почва, а это означает, что бейсбольное поле на охладится больше, чем на парковке.

Другими словами, перепад температуры будет на больше, чем на для почвы, чем для бетона, при том же количестве тепла, добавляемого в течение дня и отводимого в течение ночи.

(PDF) Экспериментальное исследование удельной теплоемкости бетона при высоких температурах и ее влияние на накопление тепловой энергии

Энергия 2017,10, 33 14 из 14

Благодарности:

Эта работа была поддержана научными исследованиями Инициативы Университета Цинхуа Программа

(№20151080439) и Национального фонда естественных наук Китая (№ 51579133).

Вклад авторов:

Цзянвен Пан и Фэн Джин разработали эксперименты; Renxin Zou разработал и провел

экспериментов; Цзяньвен Пань и Ренксин Цзоу проанализировали данные и написали статью.

Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

Laing, D .; Steinmann, W .; Tamme, R .; Рихтерб, К. Твердотельный накопитель тепла для параболоцилиндров

установок.Sol. Энергия 2006,80, 1283–1289. [CrossRef]

Laing, D .; Steinmann, W.D .; Fiss, M .; Tamme, R .; Бренд, Т .; Бахл, К. Разработка

для накопления тепла в твердой среде и анализ концепций эксплуатации модульного накопителя для электростанций с параболическим желобом. J. Sol. Energy Eng.

2008,130, 1–5. [CrossRef]

Laing, D .; Lehmann, D .; Fiss, M .; Бахл, К. Результаты испытаний бетонных аккумуляторов тепловой энергии для параболических

желобных электростанций.J. Sol. Energy Eng.-Trans. ASME 2009, 131, 0410074. [CrossRef]

Laing, D .; Bahl, C .; Бауэр, Т .; Fiss, M .; Breidenbach, N .; Хемпель, М. Высокотемпературный твердотельный тепловой накопитель

Накопитель энергии для солнечных тепловых электростанций. Proc. IEEE 2012,100, 516–524. [CrossRef]

Gil, A .; Medrano, M .; Martorell, I .; Lázaro, A .; Dolado, P .; Залба, Б .; Кабеза, Л.Ф. Современное состояние накопителей тепловой энергии с высокой температурой

для производства электроэнергии.Часть 1 — Концепции, материалы и моделирование.

Продлить. Поддерживать. Energy Rev.2010, 14, 31–55. [CrossRef]

Salomoni, V.A .; Majorana, C.E .; Giannuzzi, G.M .; Miliozzi, A .; di Maggio, R .; Girardi, F .; Mele, D .;

Лючентини, М. Тепловое аккумулирование явного тепла с использованием бетонных модулей на солнечных электростанциях. Sol. Энергетика

2014,103, 303–315. [CrossRef]

Skinner, J.E .; Штрассер, M.N .; Brown, B.M .; Сельвам, Р.П. Испытания высокоэффективного бетона как теплоносителя

, аккумулирующего энергию при высоких температурах.J. Sol. Energy Eng.-Trans. ASME 2014,136, 0210042.

John, E .; Hale, M .; Сельвам П. Бетон как средство хранения тепловой энергии для систем хранения солнечной энергии с термоклином

. Sol. Энергия 2013,96, 194–204. [CrossRef]

Wu, C .; Pan, J .; Чжун, В .; Джин, Ф. Испытание высокой термоциклической устойчивости низкопрочного бетона как материала для аккумулирования тепловой энергии

. Прил. Sci. 2016,6, 271. [CrossRef]

10.

Zhang, Y.П.; Jiang, Y .; Цзян, Ю. Простой метод, метод T-истории, определения теплоты плавления,

удельной теплоты и теплопроводности материалов с фазовым переходом. Измер. Sci. Technol. 1999,10, 201–205.

11.

Pomianowski, M .; Heiselberg, P .; Jensen, R.L .; Cheng, R .; Чжан, Ю. Новый экспериментальный метод для определения

удельной теплоемкости неоднородного бетонного материала с включенным микрокапсулированным ПКМ.

Cem. Concr. Res. 2014, 22–34.[CrossRef]

12.

Choktaweekarn, P .; Saengsoy, W .; Тангтермсирикул, С. Модель для прогнозирования удельной теплоемкости

зольного бетона. ScienceAsia 2009, 35, 178–182. [CrossRef]

13.

De Schutter, G .; Таэрве, Л. Удельная теплота и температуропроводность твердеющего бетона. Mag. Concr. Res.

1995

47, 203–208. [CrossRef]

14.

Bentz, D.P .; Peltz, M.A .; Duran-Herrera, A .; Вальдес, П.; Хуарес, К.А. Тепловые свойства крупнотоннажных зольных растворов и бетонов

. J. Build. Phys. 2011,34, 263–275. [CrossRef]

15.

Long, H .; Lu, Y .; Kang, J .; Nie, G .; Ma, B .; Fu, L. Измерение удельной теплоемкости изоляционного кирпича при высоких температурах

полуоткрытым динамическим методом, основанным на гибридном принципе. Литейный

2011

, 60, 1222–1225.

16.

Национальное бюро стандартов (NBS). Сертификат Национального бюро стандартов Стандартный эталонный материал 720,

Синтетический сапфир (Al2O3); U.S. Министерство торговли: Вашингтон, округ Колумбия, США, 1982.

2016 авторами; лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе

, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution

(CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Термические свойства бетона

Термические свойства бетона вызывают особую озабоченность в конструкциях, где температурные перепады могут возникать из-за окружающей среды или по любой другой причине.Знания о тепловом расширении бетона необходимы при проектировании массивных бетонных конструкций, таких как плотина, массовый ремонт, взлетно-посадочные полосы аэропортов, тротуары портов, деформационные и усадочные швы, при обеспечении движения опор моста как по горизонтали, так и по вертикали, а также проектирование статически неопределимых конструкций, подверженных колебаниям температуры.

Плотина Хиракуд

Тепловые свойства бетона основаны на параметрах.
Удельная теплоемкость
Теплопроводность
Теплопроводность
Линейный коэффициент теплового расширения
Удельная теплоемкость
Теплоемкость на единицу массы вещества.Удельная теплоемкость представляет собой теплоемкость бетона и мало зависит от минералогических свойств заполнителя. Она значительно увеличивается при увеличении влажности бетона. Удельная теплоемкость увеличивается с повышением температуры и уменьшением плотности бетона. Удельная теплоемкость бетона обычно находится в диапазоне от 0,20 до 0,30 ккал / кг / C.
Теплопроводность
Теплопроводность — это скорость, с которой тепло передается через материал единичной площади и толщины, когда существует единичная разница температур между двумя поверхностями.
Теплопроводность обычного обычного бетона зависит от его состава, и когда бетон насыщен, проводимость обычно колеблется от 1,4 до 0,5 ккал / м / ч / C. Степень насыщения бетона является важным фактором, потому что проводимость воды примерно в 24-26 раз больше, чем у воздуха.
Температуропроводность
Температуропроводность — это мера скорости, с которой изменяется температура в пределах массы. Коэффициент диффузии () связан с теплопроводностью (k) следующим соотношением.
𝛿 = k / c.
Где
c = удельная теплоемкость (ккал / кг / ° C)
ϼ = плотность бетона (кг / м ³)
k = теплопроводность
Влияние на диффузию по влажности бетона и типу породы, используемой в бетоне.
Линейный коэффициент теплового расширения
Коэффициент теплового расширения бетона зависит от состава смеси и значений коэффициента расширения цементного теста и заполнителя.Для обычного затвердевшего бетона этот коэффициент немного уменьшается с возрастом, но этого не происходит при отверждении бетона под действием пара высокого давления. Для обычного бетона значение коэффициента теплового расширения варьировалось от 9 × 10 ^-6 на ° C до 12 × 10 ^-6 на ° C.
Коэффициент расширения 1: 6 Бетон, сделанный из различных заполнителей
ТИП ЗАПОЛНИТЕЛЯ Бетон с воздушным отверждением
10 ± 6 на ° C Бетон с твердым воздухом 10 ± 6 на ° C Бетон с воздушным отверждением и бетон
, увлажненный
10 ± 6 на ° C
Гравий 13.1 12,2 11,7
Гранит 9,5 8,6 7,7
Кварцит 12,8 12,2 902 11,7 902 902 902 11,7 902 902
Песчаник 11,7 10,1 8,6
Известняк 7,4 6,1 5,9
Портлендский камень 7.4 6,1 6,5
Доменный шлак 10,6 9,2 8,8
Формованный шлак 12,1 9,2 Также Бетон 9,2 8,5
Вода: идеальная термальная масса
Что, если бы я сказал вам, что знаю о строительном продукте, который:
Имеет в три раза большую теплоаккумулирующую способность, чем бетон.
Весит вдвое меньше кирпича.
Совершенно нетоксичен.
Полностью прозрачный.
Огнестойкий по своей природе.
широко доступен в США практически по нулевой цене (по крайней мере, на данный момент).
Верно. Я говорю о воде. Нектар жизни.
На протяжении всей истории пассивного солнечного отопления существует множество свидетельств новаторских мыслителей, использующих воду в качестве тепловой массы.Стив Баер использовал 55-галлонные бочки с водой в своей резиденции Zomehouse в Корралесе, штат Нью-Мексико, в начале 1970-х годов. По всему юго-западу США с конца 1960-х по 1980-е годы покойный Гарольд Хей увенчивал металлические крыши прозрачными полиэтиленовыми мешками для воды. Пионеры солнечной энергетики Джон Рейнольдс и Кен Хаггард незаметно использовали скрытые пассивные резервуары для воды с солнечным подогревом в различных коммерческих структурах с 1990-х годов.
Во всех этих проектах дальновидные дизайнеры и инженеры использовали воду, руководствуясь одним и тем же принципом: она имеет превосходные свойства как тепловая масса.
Рассмотрим физику.
«Дом Атаскадеро» был построен в 1973 году и имеет один из прудов на крыше Гарольда Хэя.
Расположение: Атаскадеро, Калифорния
Изображение собственности Университета Невады, Лас-Вегас
Электропроводность
Thermal Проводимость измеряет тепло (в британских тепловых единицах или БТЕ), передаваемое через дюйм толщины вещества за один час, когда разница температур между каждой стороной вещества составляет один градус по Фаренгейту.Это измерение производится на квадратный фут вещества.
Когда проводимость воды сравнивается с другими распространенными термически массивными материалами, мы видим, что вещество передает больше БТЕ, чем бетон (рис. 1).
Рис.1: Сравнение проводимости
Примечание. Значение «проводимости» для воды учитывает эффекты теплопередачи внутренней конвекции.

Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость определяется как количество тепла (БТЕ), необходимое для повышения температуры одного устройства (т.е.е., один фунт) массы, равной одному градусу температуры (° F).
Вода требует в четыре раза больше тепла для повышения температуры, чем бетон или кирпич (рис. 2). Это означает, что вода способна «поглощать» больше тепла, чем другие типичные типы термической массы.
Рис. 2: Сравнение удельной теплоемкости
Плотность
Плотность — это просто масса единицы объема вещества, другими словами, вес в фунтах на кубический фут.
Вода имеет примерно половину плотности кирпича или примерно 40% плотности бетона (рис. 3). Интересно, что вода и саман примерно одинаковы по весу.
Рис.3: Сравнение плотности
Тепловая мощность
Теплоемкость — произведение плотности и теплоемкости. Теплоемкость является лучшим показателем способности вещества аккумулировать тепло, чем удельная теплоемкость, поскольку последняя не принимает во внимание объем.Теплоемкость указывает количество тепла, которое может храниться в веществе на единицу объема (т. Е. На кубический фут).
Как указано ниже, вода превосходит бетон, кирпич, саман и гипс по теплоемкости (рис. 4).
Рис.4: Сравнение теплоемкости
Емкость накопителя тепла
Наконец, даже теплоемкость не может определить, насколько хорошо вещество будет отводить тепло от своей поверхности и распределять тепло по себе.
Навигация по записям
Цемент какой марки нужен для фундамента: марки цемента, особенности выбора, способы приготовления, расход смеси на м2
Самому построить дом монтаж перекрытия второго этажа дома полистиролбетон: плюсы, минусы, параметры и этапы строения
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Блок
Дверные перемычки
Колонна
Несущие колонны
Перемычка
Плита
Разное
Раствор
Ригель
Строительные блоки
Строительные плиты
Строительные растворы
Строительные ригели
Уроки строительства

2019 © Все права защищены.