Кирпичи превратились в аккумуляторы тепла: дома станут зелёнее и теплее

В суровых климатических условиях вопрос сохранения тепла в домах становится особенно острым. В России зимой каждый градус играет роль: чем меньше теплопотери, тем меньше расходов на отопление и тем выше комфорт жильцов. Ученые Уральского федерального университета совместно с коллегами из Ляонинского технологического университета (Китай) предложили решение — композитные кирпичи с инновационным наполнителем. Их испытания показали, что они удерживают тепло на 15-25% лучше традиционных аналогов.

В чём суть изобретения

Исследователи разработали два вида пустотелых кирпичей:

• обычный образец;

• кирпич с заполнением полостей материалом с изменяемой фазой (PCM).

В качестве наполнителя использовали гексадекан — разновидность парафина. Он обладает рядом преимуществ: эффективно накапливает и отдаёт тепло, химически стабилен, безопасен, а главное — дешевле других PCM.

"Композитные материалы с изменяемой фазой значительно улучшают тепловые характеристики стен", — пояснил заведующий кафедрой систем автоматизированного проектирования объектов строительства УрФУ Владимир Алехин.

Результаты испытаний

Тесты проводили в условиях холодного климата. Установлено: разница температур между внутренней и внешней поверхностями новых кирпичей почти на 6 °C выше по сравнению с обычными.

Также выяснилось:

• интенсивность теплообмена на внутренней поверхности кирпичей с PCM снизилась на 8,57 Вт/м²;

• температура внутренней поверхности была выше на 0,99 °C;

• в средней части кирпича температура выросла на 3,85 °C.

"Кирпичи, заполненные PCM, могут замедлить скорость падения температуры в зданиях, значительно улучшая теплоизоляционные характеристики", — подчеркнула аспирантка УрФУ Хуань Юэ.

Сравнение: обычные и "умные" кирпичи

Советы шаг за шагом: где применить новые кирпичи

1. Использовать при строительстве домов в северных и восточных регионах России.

2. Включать в проекты "зелёного строительства" для снижения энергозатрат.

3. Применять в жилых и общественных зданиях с высокой нагрузкой на отопление.

4. Сочетать с современными утеплителями (минвата, пенополиуретан) для максимального эффекта.

5. Тестировать в комбинации с системами "умный дом" для регулирования микроклимата.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: строить здания только из стандартного кирпича.

• Последствие: большие счета за отопление.

• Альтернатива: использовать материалы с PCM, уменьшающие потери тепла.

• Ошибка: полностью отказываться от инноваций из-за высокой цены.

• Последствие: отставание в энергоэффективности.

• Альтернатива: комбинировать традиционные материалы и кирпичи с PCM.

А что если…

А что если подобные кирпичи станут стандартом в строительстве? Тогда города в холодных регионах смогут существенно снизить нагрузку на энергосистему, а жильцы — на свои кошельки. Возможно, такие технологии помогут сделать отопление более экологичным и уменьшить использование угля и газа.

Плюсы и минусы новой технологии

FAQ

Сколько стоят кирпичи с PCM?
На стадии лабораторных тестов они дороже обычных на 0,5 $, но при массовом производстве разница снизится до 0,2-0,3 $.

Какие материалы используются внутри?
Гексадекан — безопасный и недорогой парафин.

Можно ли их использовать в жарком климате?
Да, PCM также помогают регулировать температуру и в жарких регионах, увеличивая теплоёмкость стен.

В чём отличие от утеплителей?
Утеплитель снижает теплопроводность, а PCM аккумулирует и отдаёт тепло.

Мифы и правда

• Миф: кирпич с наполнителем небезопасен.
  Правда: гексадекан химически стабилен и безопасен.

• Миф: высокая цена делает технологию бесполезной.
  Правда: снижение энергозатрат компенсирует стоимость.

• Миф: PCM полезны только в жарких странах.
  Правда: в холодном климате они не менее эффективны.

3 интересных факта

1. Подобные технологии уже тестируются в Китае, Японии и Алжире.

2. Концепция PCM впервые предложена в строительстве ещё в 1980-х.

3. Гексадекан также используется в фармацевтике и косметологии как безопасный компонент.

Исторический контекст

• В СССР утепление домов решали с помощью многослойных кирпичных кладок и минеральной ваты.

• В 1990-е в Европе начали активно внедрять концепцию "зелёного строительства".

• Сегодня технологии PCM входят в мировой тренд энергоэффективных зданий.