Каждый строитель и домовладелец хотя бы раз задумывался о том, как выбрать оптимальный кирпич для возведения теплых и надежных стен. Ведь теплоемкость этого материала напрямую влияет на энергоэффективность здания. Давайте разберемся вместе, что скрывается за этим термином и как его правильно определять.
Основные понятия и определения
Теплоемкость показывает, какое количество теплоты нужно передать материалу, чтобы нагреть единицу его массы на один градус. Чем выше этот показатель, тем больше энергии может аккумулировать в себе вещество. Для кирпича используют понятие удельной теплоемкости - то есть теплоемкости, отнесенной к 1 кг материала.
Удельная теплоемкость кирпичей измеряется в Дж/(кг·°C) или кДж/(кг·°C). Эта величина показывает, сколько энергии (в джоулях) нужно затратить, чтобы нагреть 1 кг кирпича на 1°C.
Теперь давайте разберем, чем отличаются разные виды кирпича по этому важному показателю.
Керамический кирпич
Самый распространенный строительный материал. Его удельная теплоемкость составляет 0,7 – 0,9 кДж/(кг·°C). Это довольно высокий показатель.
Силикатный кирпич
Более дешевый аналог керамического кирпича. Обладает теплоемкостью в пределах 0,75 – 0,85 кДж/(кг·°C).
Облицовочный кирпич
Используется для декоративной отделки фасадов. Его теплоемкость составляет 880 Дж/(кг·град).
| Вид кирпича | Удельная теплоемкость |
| Керамический | 0,7 – 0,9 кДж/(кг·°C) |
| Силикатный | 0,75 – 0,85 кДж/(кг·°C) |
| Облицовочный | 880 Дж/(кг·град) |
Как видно из таблицы, наибольшей теплоемкостью обладает керамический кирпич. А силикатный кирпич уступает ему в этом параметре.
Факторы, влияющие на теплоемкость
На величину удельной теплоемкости кирпича оказывают влияние такие факторы:
- Пористость материала
- Температура окружающей среды
- Содержание влаги в материале
Чем выше пористость кирпича, тем ниже его плотность и соответственно теплоемкость. При увеличении температуры теплоемкость кирпича также растет.
Например, чему равна удельная теплоемкость кирпича при 100°С и при 1500°С? Для шамотного кирпича эти значения составляют 840 Дж/(кг·град) и 1250 Дж/(кг·град) соответственно. То есть при нагреве теплоемкость шамота возрастает почти в 1,5 раза!
Аналогично на теплоемкость влияет и влажность - чем выше процент влаги в материале, тем большую энергию он может аккумулировать. Поэтому перед закладкой кирпича в кладку его обязательно высушивают.
Как определить теплоемкость кирпича
Существует несколько способов определения удельной теплоемкости:
- Лабораторные испытания образцов
- Расчетные методы
- Использование справочных данных для типовых материалов
Для практического применения в строительстве обычно пользуются типовыми значениями из справочников и ГОСТов для данного вида кирпича. У каждого производителя в паспорте материала также приводятся основные физические характеристики, в том числе и теплоемкость.
При возведении ответственных объектов рекомендуется проводить выборочные лабораторные испытания кирпича из партии, чтобы удостовериться, что его свойства соответствуют заявленным параметрам.
Зависимость теплопроводности кирпича от теплоемкости
Теплопроводность характеризует способность материала проводить тепло. Этот показатель напрямую зависит от теплоемкости.
Чем выше удельная теплоемкость кирпича, тем активнее в нем будут протекать процессы переноса тепловой энергии, то есть выше будет и теплопроводность материала.
Коэффициент теплопроводности разных кирпичей
Давайте сравним значения коэффициента теплопроводности для разных видов кирпича:
- Керамический кирпич - 0,7-0,9 Вт/(м*К)
- Силикатный кирпич - 0,8 Вт/(м*К)
- Керамзитобетонный кирпич - 0,2 Вт/(м*К)
- Шамотный кирпич - 0,9 Вт/(м*К)
Как видно, самой низкой теплопроводностью обладает поризованный керамзитобетонный кирпич. А самая высокая теплопроводность у керамического и шамотного кирпича.
Выбор кирпича с нужной теплопроводностью
При выборе материала для кладки несущих стен важно обращать внимание не только на прочностные характеристики, но и на теплофизические.
Если вам нужно возвести максимально энергоэффективное здание, выбирайте кирпич с минимальным коэффициентом теплопроводности. Например, керамзитобетон или шлакобетон. А в сочетании с эффективным утеплителем можно добиться почти нулевого энергопотребления дома на отопление.
Как сохранить теплоемкость кирпича при эксплуатации
Чтобы кирпич как можно дольше сохранял заявленную производителем теплоемкость, рекомендуется:
- Исключить попадания влаги в кладку
- Периодически обрабатывать стены гидрофобизирующими составами
- Не допускать механических повреждений стен
При правильном уходе кирпичные стены будут надежно сохранять тепло в помещении на протяжении десятков лет.
Сравнение теплоемкости кирпича и воды
Для сравнения можно привести теплоемкость такого хорошо известного вещества как вода. Ее удельная теплоемкость составляет 4,2 кДж/(кг·°C).
Как видим, теплоемкость кирпича воды примерно в 4-5 раз ниже. Но зато в отличие от жидкости кирпич может долговечно аккумулировать тепловую энергию в своей структуре и постепенно отдавать ее в окружающую среду.
Применение кирпичей с высокой теплоемкостью
Материалы с большой удельной теплоемкостью особенно эффективны в конструкциях, где нужно достичь высокой теплоаккумулирующей способности.
Например, такой кирпич идеален для систем с аккумуляцией тепла, таких как теплые полы, бани и камины. Он дольше сохраняет энергию и постепенно отдает ее, создавая стабильный микроклимат в помещении.
Особенности кладки из высокотеплоемкого кирпича
При работе с кирпичом, обладающим высокой теплоемкостью, есть ряд нюансов.
- Нужно очень качественно выполнять растворные швы, чтобы исключить все сквозные щели
- Желательно использовать специальные теплоизолирующие растворы
- Кладку необходимо тщательно утеплить с внешней стороны, чтобы не растерять аккумулированное в кирпичах тепло
Благодаря этому вся полезная энергия будет оставаться внутри помещения и эффективно согревать его.
Как рассчитать толщину стены из высокотеплоемкого кирпича
Толщина несущей кирпичной стены зависит от таких факторов:
- Климатические условия в регионе строительства
- Требуемое сопротивление теплопередаче стены
- Тип здания и его этажность
- Нагрузки, которые будет испытывать стена
Все необходимые расчеты по определению толщины выполняет проектировщик. Но для индивидуального дома можно воспользоваться упрощенной формулой:
d = 1 / α + δинт + δут
где:
d - толщина стены, м
α - коэффициент теплопроводности кирпича, Вт/(м2 *°C)
δинт - толщина внутренней штукатурки, м
δут - толщина утеплителя, м
Оптимальная теплоемкость кирпича для разных регионов
Выбирая материал для строительства дома, важно учитывать климат в вашем регионе.
В северных районах, где зимой температура может опускаться ниже -30°С, лучше брать кирпич с максимально высокой теплоемкостью - 0,9 кДж/(кг·°C) и выше.
В средней полосе оптимально подойдет керамический кирпич со значением 0,7-0,8 кДж/(кг·°C). А для южных регионов достаточно 0,5-0,6 кДж/(кг·°C).
Кроме того, обязательно учитывайте пористость и плотность материала.
Методы повышения теплоемкости кирпичной кладки
Если вы хотите максимально увеличить теплоаккумулирующую способность стен дома, можно применить следующие методы:
- Добавлять керамзит в раствор для кладки
- Использовать композитные теплоаккумулирующие кирпичи со вставками из графита, металла или керамики
- Установить в стены специальные емкости-аккумуляторы
Это позволит намного повысить теплоемкость кладки и снизить потребление энергии на отопление здания.
