Holzrahmenbauwände, die eine hohe thermische Masse aufweisen, können dazu beitragen, den Energieverbrauch zu senken; viele Menschen sind jedoch nicht damit vertraut, was eine "hohe thermische Masse" ist.
Materialien mit hoher thermischer Masse nehmen tagsüber Sonnenwärme auf und geben sie nachts wieder ab, wodurch die Innentemperaturen gemildert und die Kosten für die Klimatisierung gesenkt werden. Diese Technologie reduziert den Bedarf an Klimaanlagen erheblich.
Thermodynamik
Die Nachhaltigkeit, die Festigkeit und die biophilen Eigenschaften von Holz sind Bauherren wohlbekannt; seine thermischen Vorteile werden jedoch oft übersehen. Durch die Einbeziehung von schwerem Holz in die Konstruktion eines Gebäudes trägt seine thermische Masse zur Regulierung der Innentemperaturen bei, während gleichzeitig der Energieverbrauch gesenkt und das ganzjährige Komfortniveau verbessert wird. Unter thermischer Masse versteht man die Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie zu absorbieren, zu speichern und im Laufe der Zeit wieder abzugeben.
Materialien mit hoher thermischer Masse wie Ziegelwände und Fliesenböden absorbieren Energie aus dem Sonnenlicht sowie aus internen Quellen wie Menschen und Geräten, bevor sie sie am Abend und in der Nacht langsam wieder abgeben, um die Temperatur im Haus zu regulieren und saisonale Schwankungen der Außenlufttemperatur auszugleichen. Dieser Prozess wird als thermische Verzögerung bezeichnet.
Holz verfügt über eine außergewöhnliche volumetrische Wärmekapazität, die es ihm ermöglicht, große Mengen an Wärmeenergie zu absorbieren, bevor es diese bei Temperaturschwankungen langsam wieder abgibt. Außerdem hilft seine hygroskopische Eigenschaft, die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen zu regulieren und das Schimmelrisiko zu minimieren.
Holz kann in jedem Haus als effiziente Wärmebatterie dienen, denn dichte Arten wie Eiche und Douglasie wirken wie Schwämme, die Wärme aufnehmen und speichern, bis die Umgebungstemperatur sinkt, und sie später wieder abgeben, wodurch Energie und Emissionen eingespart werden.
Um ihre Vorteile zu maximieren, muss die thermische Masse zusammen mit geeigneten Isolierung zur Vermeidung unerwünschter Wärmeverluste durch Zugluft und Luft Lecks. Richtig Isolierung sorgt auch dafür, dass die von der thermischen Masse absorbierte Wärme nicht durch Zugluft und Luftlecks entweicht.
Bei der Bestimmung der Holzstärke für Ihr nächstes Projekt sollten Sie unbedingt bedenken, dass sich Nenn- und Ist-Maße aufgrund der Verarbeitung unterscheiden können. Die Nennmaße beziehen sich in der Regel auf die Abmessungen, wie sie aus dem Werk kommen, während die Istmaße die Schwindung, die beim Trocknen des Holzes auftritt, sowie die Sägetechniken (Glatt-, Rift- oder Viertelsägeholz) berücksichtigen. Darüber hinaus können regionale Normen die Nenn- und Istmaße beeinflussen; die Wahl des optimalen Holzmaßes kann enorme Auswirkungen auf Effizienz und Ästhetik haben. Die Wahl eines optimalen Die Größe des Holzes kann über den Erfolg eines ganzen Projekts entscheiden. Effizienz oder ästhetischer Wert! Die Wahl der richtigen Holzgröße kann erhebliche Auswirkungen sowohl auf die Effizienz als auch auf die Ästhetik eines jeden Projekts haben! Die Wahl der richtigen Holzgröße kann erhebliche Auswirkungen sowohl auf die Effizienz als auch auf die Ästhetik eines Projekts haben - die Verwendung geeigneter Holzgrößen kann die Effizienz und die Ästhetik von Projekten gleichzeitig erheblich verändern.
Wärmeleitfähigkeit
Die Fähigkeit von Holz, Wärmeenergie zu absorbieren und zu speichern, ist einer der größten Vorteile von Holz in Gebäuden, da es hilft, Temperaturschwankungen auszugleichen und gleichzeitig als Wärmebatterie dient. Außerdem hat Holz eine hygroskopische Eigenschaft, die dazu beiträgt, die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen zu regulieren und das Schimmelrisiko zu mindern.
Die thermischen Eigenschaften von Massivholz hängen sowohl von seiner Dichte als auch von seinem Feuchtigkeitsgehalt ab, was die Bewertung dieser Eigenschaften bei In-situ-Tests problematisch und zeitaufwändig macht. Typische Labormethoden zu ihrer Messung erfordern daher die Verwendung kleiner Proben, die in konstantem Temperaturkontakt mit Metallplatten gehalten werden müssen, was die In-situ-Prüfung unpraktisch macht; darüber hinaus begrenzen diese Verfahren die Anzahl der Proben, die in einer Studie untersucht werden können.
Daher müssen unbedingt effizientere Methoden zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Holzwerkstoffen entwickelt werden. Ein möglicher Ansatz wäre die Untersuchung von Korrelationen zwischen der relativen Dielektrizitätskonstante und der Wärmeleitfähigkeit: Die Dielektrizitätskonstante steht in direktem Zusammenhang mit dem Feuchtigkeitsgehalt von Materialien, so dass diese Korrelation es den Nutzern ermöglichen könnte, die Leitfähigkeit von Materialien vorherzusagen, ohne zunächst deren Art bestimmen zu müssen.
Wie in Abb. 6a gezeigt, weist ein R2-Wert von 0,87 auf eine starke Beziehung zwischen den gemessenen Eigenschaften der relativen Dielektrizitätskonstante und der Wärmeleitfähigkeit von Paulownia und ihren jeweiligen Wärmeleitfähigkeiten hin. Darüber hinaus liegen die meisten Messunsicherheiten innerhalb von 10% der Regressionslinie, was bedeutet, dass die meisten Messwerte innerhalb einer Unsicherheit von 10% liegen, wobei größere Werte einen höheren Feuchtigkeitsgehalt anzeigen, während kleinere Werte trockenere Proben darstellen.
Diese Korrelation ist zwar ermutigend, doch ist zu bedenken, dass ihre Wirkung auch durch andere Faktoren wie Faserrichtung und Holzanatomie beeinflusst werden kann. Daher müssen weitere Forschungsarbeiten durchgeführt werden, um ein Gerät zu entwickeln, das die Dielektrizitätskonstante eines Materials automatisch anhand seiner Wärmeleitfähigkeit bestimmen kann.
Im Rahmen einer größeren Studie zur Analyse des Wärme- und Stofftransfers zwischen hybriden Brettsperrholzplatten (CLT), die aus LSL- und Rotfichtenlamellen bestehen, haben wir kürzlich die Beziehung zwischen der Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien über die Dicke und dem Feuchtigkeitsgehalt untersucht und auf dieser Grundlage ein Vorhersagemodell für die Wärmeleitfähigkeit über die Dicke zwischen LSL- und Rotfichtenlamellen mit verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten erstellt.
Dichte
Die Holzdichte oder das spezifische Gewicht ist ein wesentlicher Faktor bei der Auswahl von Bauholz. Dieses Verhältnis misst die volumetrische Dichte von Holz im Verhältnis zu Wasser (ohne Luft). So hat beispielsweise ein Kubikmeter Eukalyptus eine Dichte von 1 kg/m3.
Zum Vergleich: Beton hat eine Dichte von 3 kg/m3.
Die Dicke des Holzes und ihre Beziehung zur Dichte ist für das Verständnis seiner mechanischen Eigenschaften von wesentlicher Bedeutung. Bei Biege-, Scher-, Druck- oder Zugversuchen bedeutet eine geringere Dichte ein schwächeres Holz, während eine höhere Dichte zu einer größeren Steifigkeit führt - diese Eigenschaft macht Fußböden und Dachsparren widerstandsfähig gegen eine übermäßige Durchbiegung durch Arbeitslasten, ohne dass sie sich instabil anfühlen und den Anschein eines durchhängenden Holzes erwecken.
Obwohl es zwischen den einzelnen Holzarten deutliche Unterschiede gibt, hängt die durchschnittliche Dichte der einzelnen Stücke von Faktoren wie der Wuchsgeschwindigkeit und dem Feuchtigkeitsgehalt des Baumes ab, als er gefällt wurde. Auch Sägetechniken und regionale Vorschriften spielen eine Rolle bei der Ausprägung dieser Merkmale.
Dichte und DBH weisen eine interessante Korrelation auf, die darauf hindeutet, dass die Sägewerksproduktion negativ mit der Bestandsdichte und positiv mit der Grundfläche und dem Gesamtholzvolumen korreliert ist. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass Bäume mit höherer Dichte bei gegebener Höhe und Grundfläche die gleiche Menge an Sägewerks- und Energieholz produzieren.
Holz ist aufgrund seiner Zellstruktur ein wirksamer Dämmstoff, der die Wärme speichert, indem er Luft in seine Poren aufnimmt und wie ein Energiespeicher wirkt, während er sie bei sinkenden Temperaturen langsam wieder abgibt. Dieser Effekt wird bei dichten Hölzern wie Eiche und Douglasie noch verstärkt, da ihre dichten Zellulosefasern eine wirksame Wärmedurchgangsbarriere bilden, die die Wärme in der Struktur hält und den Menschen den ganzen Winter über ein angenehmes Gefühl vermittelt. Aufgrund dieser Eigenschaften der Holzdämmung bieten Holzbauten den ultimativen Wohnkomfort im Winter.
Feuchtigkeitsgehalt
Feuchtigkeit ist eine natürlich vorkommende Substanz, die in fast allen Materialien zu finden ist. Sie durchdringt die molekularen Strukturen und hat einen enormen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften der Materialien: Gewicht, Wärmeausdehnung, Verschmelzung und elektrische Leitfähigkeit können schon durch minimale Mengen an Feuchtigkeit verändert werden.
Die Herstellung von Lebensmitteln erfordert eine genaue Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts, und ein falscher Wert kann verheerende Auswirkungen haben. Ein zu hoher oder unzureichender Feuchtigkeitsgehalt kann sich negativ auf alle Aspekte der physikalischen Eigenschaften eines Lebensmittels auswirken - von Aussehen und Aroma über Geschmack und Textur - sowie auf die in der Produktion eingesetzten Maschinen, da sich Kondenswasser bildet, das teure Reparaturen und Ausfallzeiten erfordert.
Die Hersteller verlassen sich bei der Überwachung der Produktionsqualität in hohem Maße auf genaue Methoden zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts, sei es durch spektroskopische, chemische, elektrische Leitfähigkeits- und thermogravimetrische Methoden oder Instrumente. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist es entscheidend, dass die für die Prüfung ausgewählten Proben die gesamte zu prüfende Charge genau repräsentieren. Um dies zu erreichen, sollten Proben aus der gesamten Charge nach dem Zufallsprinzip gezogen und gesammelt werden, anstatt einzelne Bereiche für die Probenahme auszuwählen.
Ebenso wichtig ist ein Prüfgerät, das sowohl den Feuchtigkeitsgehalt als auch die Wasseraktivität gleichzeitig messen kann. Ein gutes Feuchtigkeitsmessgerät sollte beides können, indem es für das zu prüfende Material spezifische Isothermenmodelle auflädt, so dass der Benutzer keine komplizierten Berechnungen anstellen muss.
Ein schnelles Testergebnis ist unerlässlich, um es am Ort der Produktion anzuwenden und Anpassungen vorzunehmen, bevor sich die Produktqualität verschlechtert. Dies garantiert maximale Produktivität und verhindert kostspielige Produktionsunterbrechungen oder Produktverluste, die die Ausfallkosten senken und die Produktivität steigern würden.
Decagon hat sich dieser Herausforderung mit dem Feuchtemessgerät AquaLab Serie 4TE Duo gestellt, das mit einem gekühlten Spiegel die Wasseraktivität von Produkten misst und diese Daten anschließend mit Hilfe von Isothermenmodellen in ihren Feuchtigkeitsgehalt umrechnet. Es ist das einzige Feuchtemessgerät auf dem Markt, das beide Messungen anbietet, was Zeit und Mühe spart, da umständliche Berechnungsprozesse entfallen.
