Теплоемкость бетона: Теплоемкость бетона

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.

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°.

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/кг*oC Кол-во теплана 1 градус, кДж/м3*oC
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

Удельная теплоемкость бетонаИспользуя 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.
  • Свойства и описание бетонаДолговечность. 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 раствораПластичность 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.

Теплоизоляционные характеристики бетонаБетонные 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.

МатериалПлотность, кг/м3Теплоемкость, кДж/кг*С
Пенополистирол40−1001,34
Кирпичная кладка18000,88
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат300−8000,84
Бетон22001,13
Железобетон25000,84
Металлоконструкции78330,46

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 бетонаНатуральные 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.

Легкие и суперлегкие бетоны

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 бетонаУдельная 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 наполнением2100−2300
Бетонные растворы с известняком1900
Гравийные смеси (в зависимости от размера фракции)1800−2100

Бетон с полистироломКроме 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.

Применение в строительстве бетонаБетонные 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.

Теплоемкость бетона Коэффициент расширения бетона

Теплоемкость бетона

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:

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.

  1. Значит, теплоемкость бетона чаще всего от 0.17 и до 0.22 ккал/кг. Как и теплоемкость у многих каменных материалов.
  2. Становится понятно, почему дерево теплое, а бетон холодный, все из за низкой теплоемкости бетона. Теплопроводность дерева 0.6-0.7, что почти в 3 раза больше.
  3. Коэффициент расширения бетона — показывает изменение бетона. Для бетона он равняется 10*10^-6. Почти как и у коэффициента расширения стали (в зависимости от марки они так же изменяются), в связи с чем железобетонные конструкции очень распространены.

Теплоемкость бетона

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.

Значит, теплоемкость бетона чаще всего от 0.17 и до 0.22 ккал/кг. Как и теплоемкость у многих каменных материалов.Становится понятно, почему дерево теплое, а бетон холодный, все из за низкой теплоемкости бетона.

Теплопроводность дерева 0.6-0.7, что почти в 3 раза больше.Коэффициент расширения бетона — показывает изменение бетона. Для бетона он равняется 10*10^-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.

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.

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.

Жидкая бетонная смесь имеет удельную теплоемкость до 1500 Дж/(кг*°С). Отметим, что данный раствор легче, чем тяжелый и тяжелее, чем пористый аналогичный материал.

Удельная теплоемкость бетона

Отсюда можно сделать вывод, что:

    также как и у каменного материала, теплоемкость бетона составляет 0,17 – 0,22 ккал/кг;величина расширения указывает на его изменения, а данный коэффициент равен 10Х10^-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).

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

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

Какая существует теплоемкость бетона?

Оглавление:
  • Показатели температурных изменений
  • Как испытывают бетон на теплоемкость при изготовлении

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.

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

Как испытывают бетон на теплоемкость при изготовлении

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°.

Коэффициент температурного расширения бетона: как рассчитать

Для того чтобы построить прочное здание, специалисты определяют коэффициент линейного расширения бетона. Так строитель может узнать, на сколько изменится в длину материал после нагревания. Такие расчеты позволяют избежать преждевременной деформации постройки, появление трещин и увеличить эксплуатационную стойкость сооружения.

Что это такое?

Термин коэффициент расширения бетона обозначает, как сильно расширяется строительный материал при увеличении температуры.

Понятие связано с теплоемкостью и теплопроводностью раствора. Бетон, который может расширяться, имеет в составе добавки или напрягающий цемент. Таким образом, в результате получается стойкая смесь, которая способна изменяться в размере. Кроме этого, для создания конструкции необходимы швы, поддерживающие блоки. Если возникает слишком большой температурный перепад, то бетон может потрескаться. Для этого стараются правильно подобрать состав материала с высоким коэффициентом, поэтому можно предотвратить появление трещин.

Как рассчитать показатель температурного расширения?

Чтобы определить данный показатель, нужно сделать замер длины изделия до повышенного термического воздействия.

Можно самостоятельно измерить расширение. Для этого измеряется исходная длина. После температура повышается на 1 градус. Стоит помнить, что уровень тепла должен быть одинаковый по всему периметру. После уточняют величину удлинения. Для микроизменений используют микроскоп. Кроме этого, коэффициент теплового расширения бетона можно вычислить по формуле: l=l0(1+α⋅ΔT). В этом уравнении l обозначает расширение, ΔT — температуру, при которой произошли изменения, а l0 — начальная длина.

Температурный показатель

Коэффициент можно найти в таблице, в которой даются средние значения. По табличным данным для бетона этот показатель равен 0,00001 (ºС)-1. Так, при 80 градусах увеличение будет 0,8 мм/м. Но такие табличные данные не являются довольно точными, так как во всех схемах предоставлены усредненные значения. Потому желательно самостоятельно измерять или рассчитывать показатели.

Данный показатель для каждого вида материала будет отличаться.

Теплоемкость

Коэффициент температурного расширения неразрывно связан с теплоемкостью, используемых при строительстве. Под этим термином подразумевает определенное количество тепла, которое нужно смеси для того, чтобы поднять температуру. Так как выделяют несколько типов растворов, то и коэффициент будет меняться от наполнителей. Так, теплоемкость воздушно-сухого бетона равняется 1,35 Вт (м*°С). Это говорит о том, что показатель высокий и потому нужен дополнительный утеплитель. У пористых смесей значение теплоемкости низкое (0,35—0,75 ВТ).

Данный коэффициент зависит и от теплоемкости материала.

Как регулировать?

Значение зависит от таких факторов:

  • температуры;
  • класс;
  • наполнителя.

Заполнитель и цемент имеют разный температурный коэффициент. Потому при нагревании и расширении может происходить деформация и появляются трещины. Для того чтобы это не произошло применяют специальные швы. Кроме этого, увеличивают армирование строительной конструкции. Бетон делят на отдельные блоки. Но эти методы дорогостоящие и не всегда эффективны. Потому для результата используют напрягающие и расширяющие вяжущие.

Бетон Теплоемкость — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рассмотрим конкретный типовой пример решения задачи о распределении температур в неограниченной пластинке. Предположим, что решается задача для бетонной стенки толщиной 2Я = 1 м, коэффициент теплопроводности бетона А, = 1,94 Вт/м град, удельная теплоемкость бетона с = 837 Дж/кг град, плотность у = = 2000 кг/м . На границах стенки постоянно поддерживается температура Т =0. Начальное распределение температур задано в виде Т (х) = 20 sin Найдем распределение температур в степке через 10 и 20 ч.  [c.105]
Теплопроводность ячеистого бетона зависит от его плотности и влажности. Теплоемкость составляет в среднем 0,84 кДж/(кг °С).  [c.313]

Ai, >2, ai, 02 — коэффициенты теплопроводности и температуропроводности бетона и основания с, р — теплоемкость и плотность бетона h — толщина покрытия t,x — текущие время и координата.  [c.281]

Теплоемкость материалов необходимо учитывать при подготовке составляющих бетона, при тепловой обработке изделий и т. п., так как величина теплоемкости определяет необходимое количество тепла, а следовательно, и топлива.  [c.9]

Для воды коэффициент теплоемкости равен 1 ккал/кг град. Коэффициент теплоемкости теплоизоляционных материалов и изделий значительно ниже, чем у воды, так, например, асбест, диатомит, трепел, цемент имеют коэффициент теплоемкости 0,2 ккал/кг град пробка, торф — 0,45 ккал/кг град пористый кирпич, легкий бетон — 0,21 ккал/кг-град.  [c.21]

Более совершенной является конструкция стены с отверстиями на нижнем и верхнем уровнях для циркуляции воздуха. При этом существенно улучшается передача теплоты в помещения. Регулирование движения воздуха можно осуществлять с помощью поворотных заслонок. Может также использоваться вентилятор небольшой мощности. При использовании пассивной гелиосистемы с теплоаккумулирующей стеной Тромба расстояние между нею и внутренней стеной здания ограничено, так как эффект лучистого отопления распространяется на расстояние 5—7 м. Бетонная или каменная теплоаккумулирующая стена может быть заменена на так называемую водяную стену, состоящую из установленных друг на друга резервуаров (бочек) с водой, причем эта система даже более эффективна (КПД достигает 35 %), поскольку вода имеет высокую удельную теплоемкость. Однако этот тип пассивных систем не подходит для районов с холодным климатом с преобладанием пасмурных дней в зимний период.  [c.70]

Ниже приведены теплоемкости, которые имеют некоторые материалы (кдж1кг-град) сталь —0,48 вода —4,19 бетон — 0,88 кирпичная кладка — 0,92 и дерево — 2,7.  [c.289]

Предусмотреть эти процессы и принять соответствующие технические решения без предварительных расчетов весьма сложно, так как для этого необходима полная информация о происходящих в природе изменениях (изменение температуры и влажности внешней среды, солнечной радиации, скорости ветра и т.д.). Кроме того, необходимо знать такие характеристики материалов покрытия (бетон, асфальт) и основания, как теплопроводность, влагопроводность, температуропроводность, коэффициенты переноса тепла и переноса вещества, удельная теплоемкость и массоемкость материалов, удельная теплота фазовых превращений, интенсивность внутренних источников тепла и влаги и др., а также законы изменения этих свойств в зависимости от изменения температуры и влажности в широких пределах — от повышенных температур вплоть до низких отрицательных.  [c.80]


Практика показывает, что наибольшее число грубых ошибок наблюдается в тех случаях, когда архитектор решает задачу солнцезащиты неком-п.лексно и на последних стадиях проектирования. Наиболее распространенной ошибкой является применение массивных и теплоемких затеняющих экранов, монолитно связанных с основной ограждающей конструкцией (незащищенные лоджии, бетонные пространственные структуры). Такие конструкции аккумулируют солнечное тепло и путем теплообмена с остеклением дополнительно передают его в помещение. Нередки случаи применения солнцезащитных устройств без учета ориентации здания по сторонам горизонта и использования солнцезащитного стекла, уменьшающего лишь тепловую радиацию Солнца и не устраняющего его слепящее действие. В таких общественных зданиях, как школа,  [c.106]

Стены (см.) должны удовлетворять условиям устойчивости и прочности, быгь малотеплопроводными, достаточно теплоемкими, воздухопроницаемыми, сухими и экономичными. Толстые массивные стены заменяются в настоящее время легкими Большое применение имеют каркасные стены, состоящие из металлического, каменного или желевобегон-ного каркаса, с заполнением его различными материалами-заполнителями — в виде листов, плиг или отдельных легких камней. Легкий бетон, облегченные кирпичи и теплый раствор при кладке иа обыкновенного кирпича — все это весь.ма распространенные стеновые материалы. Ж. 3. в большинстве случаев делаются из древесины. Облегчение и упрощение междуэтажных перекрытий (см.) достигается сокращением длины перекрываемых пролетов, а следовательно и размеров балок, уменьшением толщины пиломатериалов, идущих на изготовление чистых и черных полов и для подшивки. При устройстве перекрытий по железным балкам заполнение между ними делается такое же, как и при деревянных балках, или же огнестойкое — бетонное, железобетонное, а также из легких и прочных плит. К недостаткам огнестойких перекрытий относится их большая звукопроводность, устранение которой вызывает значительные затраты.  [c.25]

По сравнению с другими строительными материалами (железом, кирпичом, бетоном) коэф. линейного расширения Д. вдоль волокон значительно меньше (в 5—10 раз), что является весьма пенной особенностью Д., позволяющей отказаться в деревянных конструкциях от темп-рных швов. Способность поглощать тепло называется теплоемкостью и характеризуется удельной теплоемкостью. Теплоемкость абсолютно сухой Д. почти не зависит от породы и в пределах темп-ры от О до 160° в среднем равна 0,327, т. е. в три раза меньше, чем для поды (Dunlap). Колебания удельной теплоемкости для Д. разньсх пород не выходят из пределов 3%. Большое влияние на теплоемкость Д. оказывает ее влажность во влажной Д. об[цая теплоемкость складывается из теплоемкости древесного вещества и воды, а т. к. теплоемкость воды больше воздуха, к-рый она заменяет в Д., то теплоемкость Д. увеличивается с возрастанием влажности. Теплоемкость Д. имеет большое значение в тех случаях, когда Д. подвергается нагреванию. Напр, при расчете сушильных, парильных и варочных устройств необходимо знать теплоемкость Д., т. к. от этого зависит количество тепла, теряемого с выгружаемым материалом. Равным образом при сухой перегонке  [c.100]

Вибрированный бетон имеет объемный вес 2400 кг/м . Коэффициент теплопроводности бетона примем =1,4 ккал1м-ч-град, учитывая его высокую влажность. Принимая влажность бетона равной 5%, по формуле (14) получим значение его удельной теплоемкости равным  [c.102]


Тепловая масса для аккумулирования тепла

Стены для тромба и тепловая масса

Многие очень энергоэффективные или «пассивные дома» используют различные виды накопителей «пассивной солнечной энергии». Самым простым, наверное, является «Стена тромба». Стена Trombe поглощает и выделяет большое количество тепла без значительного изменения температуры, поэтому она должна иметь высокую тепловую массу или теплоемкость .

В одной статье в Википедии говорится, что если бы для стены Тромба использовать резервуар с водой вместо бетона, он мог бы хранить в пять раз больше тепла.Возможно ли это, учитывая, что рок будет намного тяжелее? Как и любой дизайнер солнечных домов, мы можем ответить на этот вопрос с помощью простых вычислений.

Тепловые мощности

Когда солнце поставляет тепловую энергию на стену Тромба, происходит повышение температуры. В этом случае никаких химических изменений или фазовых переходов не происходит, поэтому повышение температуры пропорционально количеству подводимой тепловой энергии. Если q — количество подаваемого тепла, а температура повышается с T 1 до T 2 , тогда

\ [q = C * (T_ {2} — T_ {1}) \]

ИЛИ

\ [q = C * (\ треугольник T) \]


, где коэффициент пропорциональности C называется теплоемкостью стены.Знак q в этом случае равен +, потому что образец поглотил тепло (изменение было эндотермическим), и (Δ T ) определяется обычным способом.

Если нас интересует сравнение стенок Тромба переменной массы, количество тепла, необходимое для повышения температуры, пропорционально массе, а также повышению температуры. То есть

\ [q = C * m * (T_2 — T_1) \]

ИЛИ

\ [q = C * m * (\ треугольник T) \]

Новая константа пропорциональности C — теплоемкость на единицу массы.Это называется удельной теплоемкостью (или иногда удельной теплоемкостью), где слово , удельная означает «на единицу массы».

Удельная теплоемкость обеспечивает удобный способ определения тепла, добавляемого к материалу или отводимого от него, путем измерения его массы и изменения температуры. Как упоминалось [| ранее], Джеймс Джоуль установил связь между теплом , энергией и интенсивностью температурой , измеряя изменение температуры воды, вызванное энергией, выделяемой падающей массой.\ circ C} \)

При 15 ° C точное значение удельной теплоемкости воды составляет 4,184 Дж К –1 г –1 , а при других температурах оно изменяется от 4,178 до 4,218 Дж К –1 г –1 . Обратите внимание, что удельная теплоемкость выражается в единицах г (а не в базовой единице — кг), и, поскольку шкала Цельсия и Кельвина имеют одинаковую градуировку, можно использовать либо o C, либо K.


Пример \ (\ PageIndex {1} \): тепловая энергия в воде

Если солнце поднимает температуру до 3 м х 6 м х 0.5 \ text {кДж} \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \): тепловая энергия в бетоне

Если солнце повышает температуру стены с тромбом 3 м x 6 м x 0,5 м из бетона (типичный D = 2,3 г / см 3 ) с 25,0 o C до 35,0 o C, сколько тепловой энергии составляет хранится, учитывая, что удельная теплоемкость бетона (см. ниже) составляет 0,880 JK –1 г –1 ?


Решение : \ (\ text {V} = \ text {3 m} * \ text {6 m} * \ text {0.5 \ text {кДж} \).

Примечание

Обратите внимание, что вода может поглотить примерно в 2 раза больше тепла при том же объеме и таком же изменении температуры. Однако при той же массе вода может поглощать в 4,18 / 0,880 = 4,75 раза больше тепла. Расчет на основе массы должен быть основанием для утверждения Википедии.

Удельная теплоемкость строительных материалов

(Обычно интересует строителей и проектировщиков солнечных батарей)

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) Удельная теплоемкость строительных материалов

Вещество Фаза c p
Дж / (г · К)
Асфальт цельный 0.920
Кирпич цельный 0,840
Бетон цельный 0,880
Стекло, диоксид кремния цельный 0,840
Стекло, корона цельный 0,670
Стекло, кремень цельный 0,503
Стекло, пирекс цельный 0.753
Гранит цельный 0,790
Гипс цельный 1.090
Мрамор, слюда цельный 0,880
Песок цельный 0,835
Почва цельный 0,800
Дерево цельный 0.420
Вещество Фаза c p
Дж / (г · К)

Таблица \ (\ PageIndex {2} \) Удельная теплоемкость (25 ° C, если не указано иное)

Вещество фаза C p (см. Ниже)
Дж / (г · К)
воздух, (на уровне моря, сухой, 0 ° C) газ 1.0035
аргон газ 0,5203
с
.

Тепловая масса — Energy Education

Рис. 1. Схема стены тромба, эта установка будет использовать тепловую массу на дальней правой стене для улавливания тепла. [1]

Термическая масса относится к материалу внутри здания, который может помочь уменьшить колебания температуры в течение дня; тем самым снижая потребность в отоплении и охлаждении самого здания. Термомассы достигают этого эффекта за счет поглощения тепла в периоды высокой солнечной инсоляции и выделения тепла, когда окружающий воздух начинает охлаждаться.При использовании в технологиях пассивного солнечного нагрева и охлаждения тепловая масса может играть большую роль в сокращении энергопотребления зданий.

Свойства термической массы

Идеальный материал для тепловой массы будет иметь:

Теплоемкость вещества — это количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры объекта на заданную величину. Единица СИ для теплоемкости — Джоуль на Кельвин ( Дж / К ). Общее количество энергии, запасаемой системой тепловой массы, пропорционально размеру системы или материала, поэтому удельная теплоемкость ( Дж / м 2 K ), теплоемкость на единицу массы и объемная теплоемкость ( Дж / м 3 K ), теплоемкость на единицу объема, являются общими показателями, используемыми для определения материала с хорошей теплоемкостью.

Термомассовые материалы

Ниже приведена таблица стандартных строительных материалов, их теплоемкости, плотности и удельной теплоемкости. Как упоминалось ранее, хороший материал для термической массы должен иметь высокую объемную теплоемкость.

Избранные теплоемкости различных материалов [2]
Материал Теплоемкость ( Дж / К ) Плотность ( кг / м 3 ) Объемная теплоемкость
Мощность ( МДж / м 3 K )
Вода 4.18 1000 4,18
Гипс 1.09 1602 1,746
Воздух 1,0035 1,204 0,0012
Бетон 0,88 2371 2,086
Кирпич 0,84 2301 2,018
Известняк 0,84 2611 2.193
Гранит 0,79 2691 2,125
Дерево 0,42 550 0,231

Вода имеет очень привлекательные тепловые свойства и может быть привлекательным материалом для пассивных солнечных элементов; однако потенциальные проблемы с утечкой воды и повреждениями не позволяют его широко использовать в качестве носителя для хранения тепла. Бетон и кирпич обладают относительно высокой объемной теплоемкостью и являются обычными строительными материалами.При правильном использовании с солнечной стеной или стеной с тромбом потребление энергии для отопления и охлаждения здания может быть значительно снижено.

Материалы фазового перехода

Традиционные материалы с термальной массой используют физическое тепло для хранения и выделения пассивной энергии солнечного излучения. В материалах с фазовым переходом используется скрытый накопитель тепла, и они могут поглощать такое же количество солнечной энергии, используя гораздо меньший объем материала. [3] При повышении температуры материал меняет фазу с твердой на жидкую, это эндотермическая реакция, поэтому он поглощает тепло.Когда окружающая среда остывает (ночью), материал превращается из жидкого в твердое в результате экзотермической реакции, выделяющей накопленное тепло в здание. Использование материалов с фазовым переходом — относительно новая концепция в строительной науке, существует множество различных материалов, используемых для самых разных приложений.

Тепловая масса и климат

В теплую погоду тепловая масса может поглощать тепло, полученное от солнечного света. Это сделает внутреннее пространство более комфортным и значительно снизит потребность в охлаждении и стоимость кондиционирования воздуха.Ночью, когда здание охлаждается, накопленная тепловая энергия затем выделяется во внутреннее пространство здания, что снижает потребность в тепле. Тепловая масса наиболее выгодна в климате, где есть большие колебания между дневной и ночной температурой окружающей среды. В областях с высокими ночными температурами все еще можно использовать тепловую массу, тогда здание необходимо проветривать ночью более прохладным ночным воздухом для отвода накопленной тепловой энергии. [4]

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons.(6 августа 2015 г.). Стена для тромба [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Illust_passive_solar_d2_319pxW.gif
  2. ↑ Build Green Canada. (28 августа 2015 г.). Описание тепловой массы [Online]. Доступно: http://www.buildgreen.ca/2008/09/an-explanation-of-thermal-mass/
  3. ↑ Ф. Кузник, Д. Давид, К. Йоханнес и Ж.-Ж. Ру, «Обзор материалов с фазовым переходом, интегрированных в стены зданий», Renew. Sustain. Энергия Rev., т. 15, нет. 1. С. 379–391, январь 2011 г.
  4. ↑ Г. П. Хенце, Т. Х. Ле, А. Р. Флорита и К. Фельсманн, «Анализ чувствительности оптимального контроля тепловой массы здания», J. Sol. Energy Eng., Т. 129, нет. 4, стр. 473, 2007. 129, вып. 4, стр. 473, 2007.
,

Таблица удельной теплоемкости

Таблица удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость Таблица производительности

Вещество Удельная теплоемкость
при 25 o C дюйм Дж / г o C
H 2 газ 14.267
He газ 5,300
H 2 O (л) 4,184
литий 3,56
спирт этиловый 2.460
этиленгликоль 2.200
лед @ 0 o C 2,010
пар @ 100 o C 2.010
масло растительное 2.000
натрия 1,23
воздух 1.020
магний 1.020
алюминий 0,900
Бетон 0.880
стекло 0,840
калий 0,75
сера 0.73
кальций 0,650
утюг 0,444
никель 0.440
цинк 0,39
медь 0,385
латунь 0.380
песок 0,290
серебро 0,240
банка 0.21
свинец 0,160
ртуть 0,14
золото 0,129

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *