Що таке теплова маса?

Що таке теплова маса?
Теплова (термальна) маса описує здатність матеріалу поглинати, зберігати і виділяти тепло. Наприклад, вода і бетон володіють високою здатністю зберігати тепло і тому вони матеріали з високою тепловою масою. У пінопласту навпаки дуже мала теплоємність і тому він має низьку теплову масу.

Можна собі уявити термальну масу як свого роду тепловий акумулятор. Коли тепло надходить у вигляді сонячної радіації або теплого повітря, маса нагрівається до моменту встановлення термодинамічної рівноваги або до зникнення джерела енергії. Після цього, термальна маса починає віддавати тепло.

Як теплова маса впливає на комфортність житла?
Хоча поняття «термальна маса» почало використовуватися недавно (і навіть у багатьох випадках не представлено в нормативних документах), розумні будівельники використовували цю концепцію вже тисячі років тому. Саме тому ми бачимо масивні стіни древніх споруд Персії, арабських країн або цивілізацій доколумбової Америки.

Давайте подивимося, як працюють масивні стіни в якості термальної маси. У момент сходу Сонця температура повітря мінімальна як зовні, так і всередині приміщення. У холодну пору року в цей же час починає найбільше інтенсивно працювати система опалення. Таким чином, за рахунок спалюваного палива і сонячної радіації починає нагріватися повітря в приміщенні. Але нагріваються також і стіни. Причому, стіни нагріваються набагато повільніше оскільки їх питома теплоємність в сотні разів більша ніж у повітря. Якщо завбачливо створені сприятливі умови (наприклад, великі вікна орієнтовані на південь), то нагрівання стін проходить протягом усього короткого зимового дня. Після заходу Сонця в приміщенні залишається два головних джерела тепла: система опалення і нагріті стіни. Тобто, ми хочемо, що б повітря залишався теплим якомога триваліший час і термальна маса забезпечує це.

Жарким літом картина діаметрально протилежно. Ми хочемо, що б повітря в будинку залишався більш прохолодним у порівнянні з зовнішньою температурою. Термальна маса допомагає і тут. Адже вона охолоджує внутрішнє повітря нагріваючись сама при цьому. Саме тому в старих церквах завжди прохолодно. Там стіни настільки товсті, що вони не встигають прогрітися навіть у найспекотніші дні.

Основним результатом роботи термальною маси є згладжування максимумів і мінімумів добового ходу внутрішньої температури. По черзі поглинаючи і віддаючи тепло, теплова маса не дозволяє внутрішньому повітрю швидко нагрівається і швидко остигати. Це є одним з ключових факторів, що впливають на нашу оцінку комфортності будинку!

Чому каркасні будинки погані?
Різні типи широко розрекламованих каркасних будинків володіють однією безперечною недоліком - вони практичні не мають термальної маси. На практиці це означає, що сонечко буде швидко нагрівати кімнати через вікна до дуже високих температур, але після його заходу відразу ж доведеться вмикати опалення. Від опалення повітря буде також дуже швидко нагріватися і практично відразу ж охолоджуватись після його відключення. Комфортними такі умови назвати важко. Як ліквідувати цей недолік буде описано в наступній замітці.