Les murs à ossature bois qui présentent une masse thermique élevée peuvent contribuer à réduire la consommation d'énergie ; cependant, de nombreuses personnes ne savent pas ce qu'est une "masse thermique élevée".
Les matériaux à forte masse thermique absorbent la chaleur solaire pendant la journée et la restituent par le biais du rayonnement nocturne, ce qui permet de modérer les températures internes et de réduire les coûts de climatisation. Cette technologie permet de réduire considérablement les besoins en climatisation.
Thermodynamique
La durabilité, la solidité et les propriétés biophiliques du bois sont bien connues des constructeurs, mais ses avantages thermiques sont souvent négligés. En intégrant du bois lourd dans la conception d'un bâtiment, sa masse thermique aide à réguler les températures intérieures tout en diminuant la consommation d'énergie et en améliorant les niveaux de confort tout au long de l'année. La masse thermique désigne la capacité d'un matériau à absorber, stocker et restituer progressivement l'énergie thermique au fil du temps.
Les matériaux à masse thermique élevée, comme les murs en briques et les sols en carrelage, absorbent l'énergie de la lumière du soleil ainsi que des sources internes telles que les personnes et les équipements, avant de la restituer lentement le soir et la nuit pour réguler la température de la maison et aider à équilibrer les variations saisonnières de la température de l'air extérieur. Ce processus est connu sous le nom de décalage thermique.
Le bois possède une capacité thermique volumétrique exceptionnelle qui lui permet d'absorber de grandes quantités d'énergie thermique avant de la dissiper lentement lorsque les températures changent. De plus, sa nature hygroscopique aide à réguler les niveaux d'humidité intérieure et à minimiser les risques de moisissure.
Le bois peut servir de batterie thermique efficace dans n'importe quelle maison, les essences denses comme le chêne et le sapin de Douglas agissant comme des éponges pour absorber et stocker la chaleur jusqu'à ce que les températures ambiantes baissent, puis la restituer plus tard, ce qui permet d'économiser la consommation d'énergie et les émissions.
Pour maximiser ses avantages, la masse thermique doit être utilisée en même temps que les éléments suivants l'isolation pour éviter les pertes de chaleur indésirables dues aux courants d'air et à l'air ambiant les fuites. Les bonnes pratiques l'isolation garantit également que la chaleur absorbée par la masse thermique ne s'échappe pas par les courants d'air et les fuites d'air.
Lorsque vous déterminez l'épaisseur du bois pour votre prochain projet, il est essentiel de se rappeler que les dimensions nominales et réelles peuvent différer en raison de la façon dont le bois est traité. Les dimensions nominales correspondent généralement aux dimensions à la sortie de l'usine, tandis que les dimensions réelles tiennent compte du retrait qui se produit lorsque le bois sèche, ainsi que des techniques de sciage (sciage à plat, sciage en long ou sciage sur quartier). En outre, les normes régionales peuvent influencer les dimensions nominales et réelles ; le choix d'une dimension optimale du bois peut avoir un effet énorme sur l'efficacité et l'esthétique. Le choix d'une taille de bois optimale peut avoir un effet considérable sur l'efficacité et l'esthétique. La taille du bois peut faire ou défaire le succès d'un projet. efficacité ou valeur esthétique ! Le choix d'une taille de bois appropriée peut avoir des répercussions importantes sur l'efficacité et les qualités esthétiques de tout projet ! Le choix de la taille appropriée du bois peut avoir des répercussions importantes sur l'efficacité et les qualités esthétiques de n'importe quel projet. L'utilisation de bois de taille appropriée peut transformer l'efficacité et l'esthétique des projets de manière significative et simultanée.
Conductivité thermique
La capacité du bois à absorber et à stocker l'énergie thermique est l'un des principaux atouts qu'il apporte aux bâtiments, contribuant à modérer les variations de température tout en agissant comme une batterie thermique. De plus, le bois a une nature hygroscopique qui aide à gérer les niveaux d'humidité à l'intérieur tout en atténuant les risques de moisissure.
Les propriétés thermiques du bois massif varient en fonction de sa densité et de son taux d'humidité, ce qui rend leur évaluation in situ problématique et longue. Par conséquent, les méthodes de laboratoire typiques utilisées pour les mesurer impliquent l'utilisation de petits échantillons qui doivent être maintenus à une température constante en contact avec des plaques métalliques, ce qui rend les essais in situ peu pratiques ; en outre, ces processus limitent le nombre de spécimens qui peuvent être examinés dans une étude.
Il est donc impératif de mettre au point des méthodes plus efficaces pour mesurer la conductivité thermique des matériaux à base de bois. Une approche possible consisterait à examiner les corrélations entre la constante diélectrique relative et la conductivité thermique : la constante diélectrique est directement liée aux niveaux d'humidité des matériaux, de sorte que cette corrélation pourrait permettre aux utilisateurs de prédire la conductivité des matériaux sans avoir à en déterminer le type.
Comme le montre la figure 6a, une valeur R2 de 0,87 indique une forte relation entre la constante diélectrique relative et les propriétés de conductivité thermique mesurées du paulownia, et leurs conductivités thermiques respectives. En outre, la plupart des incertitudes de mesure se situent dans les 10% de la ligne de régression - la plupart des lectures se situant dans les 10% d'incertitude - les valeurs les plus élevées indiquant des niveaux de teneur en eau plus élevés tandis que les valeurs les plus faibles représentent des échantillons plus secs.
Si cette corrélation est encourageante, il ne faut pas oublier que son effet peut également être influencé par d'autres facteurs tels que la direction du grain et l'anatomie du bois. Il convient donc de poursuivre les recherches afin de mettre au point un instrument capable de déterminer automatiquement la constante diélectrique d'un matériau à partir de sa conductivité thermique.
Dans le cadre d'une étude plus vaste analysant le transfert de chaleur et de masse entre des panneaux hybrides de bois lamellé-croisé (CLT) constitués de lamelles de LSL et d'épicéa rouge, nous avons récemment étudié la relation entre la conductivité thermique à travers l'épaisseur de ces matériaux et la teneur en humidité, en utilisant cette recherche pour créer un modèle prédictif de la conductivité thermique à travers l'épaisseur entre les lamelles de LSL et d'épicéa rouge avec différentes teneurs en humidité.
Densité
La densité du bois, ou poids spécifique, est un élément essentiel dans le choix du bois de construction. Ce ratio mesure la densité volumétrique du bois par rapport à l'eau (hors air). À titre d'exemple, un mètre cube d'eucalyptus a une densité de 1 kg/m3.
Par comparaison, le béton a une densité de 3 kg/m3.
L'épaisseur du bois et sa relation avec la densité sont essentielles pour comprendre ses propriétés mécaniques. Lorsqu'il est soumis à des essais de flexion, de cisaillement, de compression ou de tension, une densité plus faible signifie un bois plus faible, tandis qu'une densité plus élevée se traduit par une plus grande rigidité. Cette propriété permet aux planchers et aux chevrons de résister à une déflexion excessive sous l'effet des charges de travail, sans être instables et sans donner l'impression d'un affaissement du bois.
Bien que les différences entre les essences commerciales soient évidentes, la densité moyenne des pièces individuelles dépend de facteurs tels que la vitesse de croissance de l'arbre au moment de son abattage et son taux d'humidité. Les techniques de sciage et les réglementations régionales jouent également un rôle dans l'élaboration de ces caractéristiques.
La densité et le DHP présentent une corrélation intrigante, suggérant que la production des scieries est négativement corrélée à la densité du peuplement, alors qu'elle est positivement liée à la surface terrière et au volume total de bois. Cela peut s'expliquer par le fait que les arbres à forte densité produisent des quantités égales de bois de scierie et de bois d'énergie à partir d'une hauteur et d'une surface terrière données.
Le bois est un isolant efficace grâce à sa structure cellulaire qui lui permet d'emmagasiner la chaleur en absorbant l'air dans ses pores, agissant comme un entrepôt d'énergie tout en la libérant lentement lorsque les températures diminuent. Cet effet est encore amplifié par les bois denses tels que le chêne et le sapin de Douglas, dont les fibres cellulosiques denses créent une barrière de transfert thermique efficace, conservant la chaleur à l'intérieur de leurs structures et assurant le confort des personnes tout au long de l'hiver. Grâce à ces propriétés de l'isolation en bois, les bâtiments en bois offrent un confort de vie hivernal optimal.
Teneur en eau
L'humidité est une substance naturelle présente dans presque tous les matériaux, dont elle imprègne les structures moléculaires et exerce une influence considérable sur leurs caractéristiques physiques. Le poids, la dilatation thermique, l'amalgame et la conductivité électrique peuvent tous être modifiés par des quantités d'humidité même minimes.
La production alimentaire nécessite un contrôle précis de l'humidité, et des niveaux inappropriés peuvent avoir des effets dévastateurs. Des niveaux d'humidité excessifs ou insuffisants peuvent avoir des effets négatifs sur tous les aspects des caractéristiques physiques d'un aliment - de l'apparence à la saveur, en passant par le goût et la texture - ainsi que sur les machines utilisées dans la production, en créant une accumulation de condensation qui nécessite des temps d'arrêt pour des réparations coûteuses.
Les producteurs dépendent fortement de méthodes précises de mesure de la teneur en eau pour contrôler la qualité de la production, que ce soit par des méthodes ou des instruments spectroscopiques, chimiques, de conductivité électrique ou thermogravimétriques. Pour obtenir les meilleurs résultats, il est essentiel que les échantillons sélectionnés pour les tests soient représentatifs de l'ensemble du lot testé. Pour ce faire, il convient d'utiliser des échantillons prélevés au hasard sur l'ensemble du lot plutôt que de sélectionner des zones particulières pour le prélèvement des échantillons.
Il est également essentiel de disposer d'un instrument d'essai capable de mesurer simultanément la teneur en eau et l'activité de l'eau. Un bon humidimètre doit être capable de faire les deux en chargeant des modèles d'isothermes spécifiques au matériau testé, ce qui évite à l'utilisateur de faire des calculs complexes.
Il est essentiel d'obtenir rapidement un résultat de test afin de l'appliquer au point de production et de procéder à des ajustements avant que la qualité du produit ne se détériore, ce qui garantit une productivité maximale tout en évitant des arrêts de production coûteux ou des pertes de produits qui permettraient de réduire les coûts d'immobilisation et d'améliorer la productivité.
Decagon a relevé ce défi avec son instrument d'analyse d'humidité AquaLab Series 4TE Duo, qui utilise un miroir réfrigéré pour mesurer l'activité de l'eau des produits avant de convertir ces données en teneur en eau via des modèles isothermes. C'est le seul instrument d'analyse de l'humidité sur le marché qui offre les deux mesures, ce qui permet d'économiser du temps et des efforts en éliminant les processus de calcul fastidieux.
