На главнуюСайт адаптирован для смартфонов, планшетов, ноутбуков, настольных компьютеров...

Главная > Теплотехника. > Теплоемкость.

  Теплоемкость.


Удельная теплоемкость. Что же это такая за величина?

А это, попросту говоря, количество теплоты, которое способен принять, сохранить или отдать 1 килограмм вещества при нагревании или остывании на один градус. Чудесное свойство, которое позволяет аккумулировать тепловую энергию.

Для лучшего понимания возьмем несколько материалов и сравним их показатели.

Вода. Это одно из самых теплоемких веществ. Ее удельная теплоемкость в зависимости от температуры около 4 кДж/(кг*C). А вот чугун, например, в десять раз меньше, 0,482. И бетон тоже меньше - порядка 0,84. А вот еще газобетон, например, D500 - тоже 0,84. Что бетон, что газобетон - парадокс? Нет. Все нормально. Там и там бетон. Килограмм бетона и килограмм газобетона - одно и то же.

Итак, что же получается? Вода - самый лучший тепловой аккумулятор? По цифирям - да. Но на практике - вовсе не лучший. Во-первых, потому, что вода легче этих материалов.

Смотрим: 1 кубометр воды - 1000 кг. При нагревании ее на 1 градус в ней добавится 4000 кДж. А чугуняка с таким же объемом 1 кубометр - это же 7200 килограммов. И в неё при таких же условиях можно добавить на каждый градус 3470 килоджоулей.

А кубометр бетона? Это 2016 килоджоулей. И кубометр газобетона 420 кДж. Что ни возьми - а все таки меньше! Но это только первое условие. Гораздо важнее второе условие: воду больше 100 градусов при нормальном давлении не нагреть.

И вот тут считаем снова. 1 куб воды при нагреве от 20 до 80 градусов (разница 60) сохранит 240000 килоджоулей. А такой же куб чугуна можно нагреть, например, в три раза больше, от 20 до 200 градусов (разница 180). И количество теплоты в нем будет 624600 килоджоулей.

А бетон при тех же условиях сохранит 362880 килоджоулей, а вот газобетон - всего 75600. Так что, есть над чем поразмыслить при выборе теплового аккумулятора.

Ну да ладно. С арифметикой сегодня закончим, далее включаем логику и рассуждаем. А зачем нам, собственно, эта теплоемкость? А мы без нее никак. Оглянемся в своем доме, и во всем, во что упрется глаз, имеется какое-то количество тепла. Все это имеет свою определенную теплоемкость. От тапочек в углу до люстры на потолке, от воды в стакане до воздуха вокруг. Все, абсолютно все обладает теплоемкостью. Правда - разной.

Посмотрим на наши наружные ограждения. Стены, чердачное перекрытие, полы в первом или цокольном этаже. В принципе, все эти ограждения работают одинаково. В них имеется определенный запас тепла, который с наружной поверхности отнимается, а к внутренней при нормальном отоплении добавляется.

Добавляется ровно столько, сколько отнимается. При достижении этого баланса в доме сохраняется определенный микроклимат. Но если система отопления перестает работать, баланс нарушается, поступление тепла уменьшается, и накопленная тепловая энергия в составе ограждения начинает убывать.

В некоторой степени препятствует этому процессу то тепло, которое накоплено во всех предметах внутри дома. Это межкомнатные перегородки, мебель, техника - абсолютно все. Это тепло теперь постепенно отдается наружным ограждениям. При этом температура предметов и воздуха внутри постепенно падает, снижается.

Длительность этого процесса охлаждения напрямую зависит от количества тепла, накопленного как в наружных ограждениях, так и во всем, что находится внутри. От общего количества этого запаса.

Но вот вновь заработало отопление, началось поступление тепла. В равной степени оно отдается как внутренним объектам, так и наружным ограждениям. При этом внутренние нагреваются до нормы гораздо быстрее. У них нет потерь, как у наружных ограждений. Там ведь их никто не отменял.

Из этого может быть только один вывод: наружные ограждения остывают значительно быстрее, чем нагреваются, потому что потери тепла наружу присутствуют и в первом случае, и во втором.

Вернемся к запасу тепла. Как его увеличить? Ну понятно же, что кирпичные стены и бетонные имеют гораздо бОльший запас, нежели стены каркасного дома. Кстати, газобетон тоже недалеко ушел от каркасника, практически наравне с брусовыми деревянными стенами.

А внутренний запас? А внутренний, если уж кардинально, это только кирпичная печь в доме. Только она одна, будучи разогретой до высоких температур, может как-то конкурировать со всей общей теплоемкостью наружных ограждений.

Кстати, не могу не вспомнить о тех заявлениях, где сравнивают плиту на грунте со встроенной в нее системой теплого пола с русской печью. Красивая фраза о якобы тепловом аккумуляторе, на которую многие ведутся.

Эта плита, лежащая на грунте, этот "аккумулятор" в кавычках не что иное, как наружное ограждение. И у этого ограждения, как и у всех, есть куда отдать свой запас тепла - наружу, в грунт. Ровно также, как это делает любое наружное ограждение.

Отличается эта плита только тем, что она может быть прогрета немного больше, чем остальные наружные ограждения. Насколько больше? Немного, максимум на 10 градусов. И если посчитать, сколько тепла сохранилось в этой плите при этих дополнительных 10 градусах, то это ничтожная доля в сравнеинии с общей теплоемкостью дома.

Остывает плита на эти 10 градусов, как в дом, так и в грунт, и далее ведет себя точно также, как все наружные ограждения, остывая вместе с ними и со скоростью, обусловленной ее сопротивлением теплопередаче.

Я для интереса посчитал для нашего дома, который мы построили, какова может быть доля этого дополнительного тепла в плите в сравнении со всем остальным запасом. Это и газобетон в наружных стенах, и сама эта плита без дополнительных 10 градусов, и деревянные перекрытия, и внутренний запас - все тепло, кроме дополнительного.

Так вот, для нашего газобетонного дома это дополнительное тепло составляет не более 15 процентов. А вот для дома с каменными стенами и железобетонными перекрытиями - так там вообще 4-5 процентов.

Так что, эта дополнительная доля тепла в бетонной стяжке ТП ничтожна для того, чтобы как-то ощутимо влиять на поддержание микроклимата сколь-нибудь длительное время.

И точно также, как и все теплоемкие наружные ограждения, нагреть эту плиту, восстановить потерянный запас тепла, да еще с плюсом этих дополнительных 10 градусов - задача та еще, требующая немало времени и энергии, потому как потери в грунт не исчезают в любом случае.

Так какой же дом таки лучше? А никакой. Все они одинаковы в этом смысле.

Вся эта проблема с теплоемкостью ограждений выеденного яйца не стоит. Если, конечно, в доме имеется независимая от внешних факторов система отопления, благодаря которой не возникает критических ситуаций.

А если полностью независимую сделать нет возможности, то достаточно продублировать ее. Затраты на ее дублирование в любом случае меньше, нежели обойдется возведение кирпичных стен с железобетонными перекрытиями только ради того, что вдруг, может быть, когда-то чего-то там.

А как продублировать? Если газовый котел, и вдруг перестал поступать газ - включаем электрический котел. Но еще лучше, если параллельно ему установлена какая-нибудь, например, твердотопливная буржуйка.

А если кирпичный котел с водяным тепловым аккумулятором - то проблем еще меньше. Для работы циркуляционных насосов в системе достаточен самый маломощный недорогой бензиновый генератор.

Ну, а для чего же тогда с арифметикой было? Да так, для интереса да понимания, где истина, а где лукавство.

Есть что сказать?
Общаемся в комментариях к этому ролику на YouTube:





Сопротивление теплопередаче.
Расчет теплопотерь.
Цокольный этаж. Теплопотери.
Теплый пол как аккумулятор тепла.
Утепление газобетона.
Главная > Теплотехника. > Теплоемкость.

© 2010 - 2020 GoAndSee.ru
Копирование материалов сайта допустимо с указанием прямой работающей ссылки на источник.