Le pareti a telaio in legno che contengono masse termiche elevate possono contribuire a ridurre il consumo energetico; tuttavia, molti non conoscono il concetto di "massa termica elevata".
I materiali ad alta massa termica assorbono il calore solare durante il giorno e lo rilasciano poi attraverso l'irraggiamento notturno, moderando così le temperature interne e riducendo i costi di climatizzazione. Questa tecnologia riduce notevolmente i requisiti di climatizzazione.
Termodinamica
La sostenibilità, la resistenza e le proprietà biofiliche del legno sono ben note ai costruttori; tuttavia, i suoi benefici termici sono spesso trascurati. Includendo il legno pesante nel progetto di un edificio, la sua massa termica aiuta a regolare le temperature interne, riducendo al contempo il consumo energetico e migliorando i livelli di comfort durante tutto l'anno. Per massa termica si intende la capacità di un materiale di assorbire, immagazzinare e rilasciare gradualmente energia termica nel tempo.
I materiali ad alta massa termica, come le pareti in mattoni e i pavimenti in piastrelle, assorbono l'energia dalla luce solare e da fonti interne come le persone e le apparecchiature, prima di rilasciarla lentamente durante le ore serali e notturne per regolare le temperature domestiche e contribuire a bilanciare le variazioni stagionali delle temperature dell'aria esterna. Questo processo è noto come sfasamento termico.
Il legno vanta un'eccezionale capacità termica volumetrica, che gli consente di assorbire grandi quantità di energia termica prima di dissiparla lentamente al variare della temperatura. Inoltre, la sua natura igroscopica aiuta a regolare i livelli di umidità interna e a ridurre al minimo i rischi di muffa.
Il legno può fungere da efficiente batteria termica in qualsiasi abitazione: specie dense come la quercia e l'abete di Douglas agiscono come spugne per assorbire e immagazzinare il calore fino a quando la temperatura ambiente si abbassa, per poi rilasciarlo in seguito, risparmiando sul consumo energetico e sulle emissioni.
Per massimizzare i suoi benefici, la massa termica deve essere utilizzata insieme a un adeguato isolamento per evitare perdite di calore indesiderate a causa di correnti d'aria e di perdite. Corretto L'isolamento garantisce inoltre che il calore assorbito dalla massa termica non fuoriesce attraverso correnti d'aria e perdite d'aria.
Nel determinare lo spessore del legno per il vostro prossimo progetto, è essenziale ricordare che le dimensioni nominali e quelle effettive possono differire a causa della lavorazione. Le dimensioni nominali si riferiscono in genere a quelle che escono da una cartiera, mentre le dimensioni reali tengono conto del ritiro che si verifica con l'essiccazione del legno e delle tecniche di segagione (segato a piatto, segato a spacco o segato a quarto). Inoltre, gli standard regionali possono influenzare le dimensioni nominali e reali; la scelta di una dimensione ottimale del legno può avere un effetto enorme sull'efficienza e sull'estetica. La scelta di una dimensione ottimale La dimensione del legname può far perdere o perdere l'intero progetto. efficienza o valore estetico! La scelta di un'efficace dimensione del legname può avere importanti ripercussioni sull'efficienza e sui benefici estetici di qualsiasi progetto! La scelta di una dimensione adeguata del legname può avere un impatto significativo sia sull'efficienza che sulle qualità estetiche di qualsiasi progetto - l'uso di dimensioni adeguate del legname può trasformare l'efficienza e l'estetica dei progetti in modo significativo e simultaneo.
Conduttività termica
La capacità del legno di assorbire e immagazzinare energia termica è uno dei principali vantaggi che apporta agli edifici, aiutando a moderare le variazioni di temperatura e agendo come una batteria termica. Inoltre, il legno ha una natura igroscopica che aiuta a gestire i livelli di umidità negli ambienti interni, mitigando i rischi di muffa.
Le proprietà termiche del legno massiccio variano in base alla densità e al contenuto di umidità, il che rende la loro valutazione in situ problematica e lunga. Pertanto, i tipici metodi di laboratorio utilizzati per misurarle comportano l'utilizzo di campioni di piccole dimensioni che devono essere mantenuti a temperatura costante a contatto con piastre metalliche, rendendo le prove in situ poco pratiche; inoltre, questi processi limitano il numero di campioni che possono essere analizzati in uno studio.
È quindi indispensabile sviluppare metodi più efficienti per misurare la conduttività termica dei materiali a base di legno. Un potenziale approccio potrebbe essere quello di esaminare le correlazioni tra la costante dielettrica relativa e la conduttività termica: la costante dielettrica è direttamente legata ai livelli di umidità nei materiali, quindi questa correlazione potrebbe consentire agli utenti di prevedere la conduttività dei materiali senza doverne prima stabilire il tipo.
Come mostrato nella Fig. 6a, un punteggio R2 di 0,87 indica una forte relazione tra la costante dielettrica relativa e le proprietà di conduttività termica misurate della paulownia e le rispettive conduttività termiche. Inoltre, la maggior parte delle incertezze di misurazione rientra entro 10% dalla linea di regressione - indicando che la maggior parte delle letture rientra nell'incertezza di 10% - con valori più grandi che denotano livelli di umidità più elevati, mentre valori più piccoli rappresentano campioni più secchi.
Sebbene questa correlazione sia incoraggiante, va ricordato che il suo effetto può essere influenzato anche da altri fattori, come la direzione delle venature e l'anatomia del legno. Pertanto, è necessario effettuare ulteriori ricerche per sviluppare uno strumento in grado di determinare automaticamente la costante dielettrica di un materiale a partire dalla sua conduttività termica.
Nell'ambito di uno studio più ampio che analizza il trasferimento di calore e massa tra pannelli ibridi di legno lamellare (CLT) costituiti da lamine di LSL e abete rosso, abbiamo recentemente analizzato la relazione tra la conduttività termica passante di questi materiali e il contenuto di umidità, utilizzando questa ricerca per creare un modello predittivo della conduttività termica passante tra lamine di LSL e abete rosso con vari contenuti di umidità.
Densità
La densità del legno o peso specifico è una considerazione essenziale nella scelta del legname da costruzione. Questo rapporto misura la densità volumetrica del legno rispetto all'acqua (esclusa l'aria). Ad esempio, un metro cubo di Eucalipto ha una densità di 1 kg/m3.
In confronto, il calcestruzzo ha una densità di 3 kg/m3.
Lo spessore del legno e la sua relazione con la densità sono essenziali per comprenderne le proprietà meccaniche. Quando viene sottoposto a prove di flessione, taglio, compressione o tensione, una densità minore significa un legno più debole, mentre una densità maggiore determina una maggiore rigidità: questa proprietà rende i solai e le travi resistenti all'eccessiva flessione dovuta ai carichi di lavoro, senza dare la sensazione di instabilità e creare l'aspetto di legname cedevole.
Sebbene le differenze tra le specie commerciali di legname siano evidenti, le densità medie dei singoli pezzi dipendono da fattori quali la velocità di crescita dell'albero al momento dell'abbattimento e il suo contenuto di umidità. Anche le tecniche di segagione e le normative regionali contribuiscono a determinare queste caratteristiche.
La densità e il DBH presentano un'interessante correlazione, suggerendo che la produzione di segheria è negativamente correlata alla densità del popolamento, mentre è positivamente correlata all'area basale e al volume totale del legname. Ciò può essere spiegato dal fatto che gli alberi a densità più elevata producono quantità uguali di legno da segheria e da energia a partire da condizioni di altezza e area basale date.
Il legno è un efficace isolante grazie alla sua struttura cellulare che gli permette di immagazzinare calore assorbendo l'aria nei suoi pori, agendo come un deposito di energia e rilasciandola lentamente quando le temperature si abbassano. Questo effetto è ulteriormente amplificato con legni densi come la quercia e l'abete di Douglas, dove le dense fibre di cellulosa creano un'efficace barriera di trasferimento termico, trattenendo il calore all'interno delle strutture e mantenendo le persone a proprio agio durante l'inverno. Gli edifici in legno offrono il massimo comfort abitativo invernale grazie a queste proprietà dell'isolamento in legno.
Contenuto di umidità
L'umidità è una sostanza naturale presente in quasi tutti i materiali, che pervade le loro strutture molecolari e ha un'enorme influenza sulle loro caratteristiche fisiche; il peso, l'espansione termica, l'amalgama e la conducibilità elettrica possono essere alterati anche da quantità minime di umidità.
La produzione di alimenti richiede un controllo accurato dell'umidità e livelli impropri possono avere effetti devastanti. Livelli di umidità eccessivi o insufficienti possono avere un impatto negativo su tutti gli aspetti delle caratteristiche fisiche di un alimento, dall'aspetto al sapore, passando per il gusto e la consistenza, nonché sui macchinari utilizzati per la produzione, creando accumuli di condensa che richiedono costosi tempi di fermo per le riparazioni.
I produttori fanno molto affidamento su metodi accurati di misurazione del contenuto di umidità per monitorare la qualità della produzione, sia attraverso metodi o strumenti spettroscopici, chimici, di conducibilità elettrica e termogravimetrici. Per ottenere risultati ottimali, è fondamentale che i campioni selezionati per l'analisi rappresentino accuratamente l'intero lotto in esame; a tal fine, è opportuno utilizzare campioni estratti a caso e raccolti da tutto il lotto, anziché selezionare singole aree da cui raccogliere i campioni.
È inoltre essenziale disporre di uno strumento di prova in grado di misurare contemporaneamente il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua. Un buon misuratore di umidità dovrebbe essere in grado di fare entrambe le cose caricando modelli isotermici specifici per il materiale da testare, eliminando calcoli complessi da parte dell'utente.
Un risultato rapido del test è essenziale per poterlo applicare al punto di produzione e apportare modifiche prima che la qualità del prodotto si deteriori, garantendo la massima produttività e prevenendo costose pause di produzione o perdite di prodotto che ridurrebbero i costi di fermo e aumenterebbero la produttività.
Decagon ha affrontato questa sfida con lo strumento per l'analisi dell'umidità AquaLab Series 4TE Duo, che utilizza uno specchio freddo per misurare l'attività dell'acqua dei prodotti prima di convertire questi dati nel loro contenuto di umidità tramite modelli isotermici. È l'unico strumento per l'analisi dell'umidità sul mercato che offre entrambe le misurazioni, consentendo di risparmiare tempo e fatica eliminando i complicati processi di calcolo.
