高い熱質量を含む木造枠組壁は、エネルギー消費を抑えるのに役立つ。しかし、多くの人は、何が「高い熱質量」なのかよく知らない。
高い熱質量を持つ素材は、日中に太陽熱を吸収し、夜間の放射によって熱を放出する。この技術により、空調の必要性が大幅に削減される。
熱力学
木材の持続可能性、強度、生物親和性といった特性は建築業者にとってよく知られていますが、その熱的な利点は見落とされがちです。重量のある木材を建物の設計に取り入れることで、その熱質量が室内温度を調整すると同時に、エネルギー消費を抑え、年間を通して快適なレベルを向上させることができます。熱質量とは、熱エネルギーを吸収し、蓄え、徐々に放出する能力のこと。
レンガの壁やタイルの床のような熱容量の大きい素材は、太陽光や人や設備などの内部からエネルギーを吸収し、夕方から夜にかけて再びゆっくりとエネルギーを放出する。このプロセスはサーマルラグとして知られている。
木材は優れた体積熱容量を誇り、大量の熱エネルギーを吸収した後、気温が変化するとゆっくりと放熱します。さらに、吸湿性があるため、室内の湿度を調整し、カビのリスクを最小限に抑えることができます。
オークやダグラス・ファーのような密度の高い樹種は、スポンジのように周囲の温度が下がるまで熱を吸収して蓄え、後で放出することでエネルギー消費と排出を節約する。
サーマルマスの利点を最大限に生かすには、適切な方法でサーマルマスを使用する必要がある。 隙間風や空気による不要な熱損失を防ぐ断熱材 リーク適切な 断熱材はまた、サーマルマスが吸収する熱を確実に逃がす。 隙間風や空気漏れを防ぐ。
次のプロジェクトで使用する木材の厚さを決める際、加工方法によって呼び寸法と実寸が異なる場合があることを覚えておく必要があります。呼び寸法は通常、製材所から出荷された時の寸法を指し、実寸は木材の乾燥に伴う収縮や製材技術（平挽き、柾目、柾目）を考慮したものです。さらに、地域の規格が呼び寸法と実寸に影響することもあります。最適な木材のサイズを選ぶことは、効率と美観に大きな影響を与えます。最適なサイズを選ぶ 木材のサイズは、プロジェクト全体の成否を左右する。 効率か美的価値か効果的な木材のサイズを選択することは、どんなプロジェクトにおいても、効率だけでなく美観にも大きな影響を与えます！適切な木材のサイズを選択することは、どのような努力においても効率と美観の両方に大きな影響を与えることができます - 適切な木材のサイズを利用することは、同時にプロジェクトの効率と美観を大きく変えることができます。
熱伝導率
熱エネルギーを吸収・蓄積する木材の能力は、建物にもたらす大きな資産のひとつであり、熱電池の役割を果たしながら温度変化を緩和するのに役立つ。さらに、木材には吸湿性があり、室内の湿度レベルを管理し、カビのリスクを軽減するのに役立ちます。
無垢材の熱特性は、その密度と含水率の両方に基づいて変化するため、その場試験による評価は問題が多く、時間がかかる。そのため、熱特性の測定に使用される典型的な実験室での方法は、金属板と一定の温度で接触させなければならない小さな試料を使用することを必要とし、in-situ試験を非現実的なものにしている。さらに、このようなプロセスでは、1回の研究で調査できる試料の数が制限される。
そのため、木材をベースとした材料の熱伝導率をより効率的に測定する方法を開発することが不可欠である。誘電率は材料の含水率レベルと直接結びついているため、この相関関係を利用すれば、まず材料の種類を確定することなく、材料の伝導率を予測することができる。
図6aに示すように、R2スコア0.87は、桐の比誘電率および熱伝導率の測定値と、それぞれの熱伝導率との間に強い関係があることを示しています。さらに、ほとんどの測定の不確かさが回帰直線の10%以内に収まっていることから、ほとんどの測定値が10%以内の不確かさであることがわかります。値が大きいほど含水率が高いことを示し、値が小さいほど乾燥した試料であることを示しています。
この相関関係は心強いものですが、その効果は木目の方向や木材の解剖学的構造など、他の要因にも影響される可能性があることも忘れてはなりません。したがって、熱伝導率から材料の誘電率を自動的に決定できる装置を開発するためには、さらなる研究が必要である。
LSLとレッドスプルースの薄板からなるハイブリッドCLTパネル間の熱および物質移動を解析する大規模研究の一環として、我々は最近、これらの材料の厚さ方向の熱伝導率と含水率の関係を調査し、この研究を用いて、様々な含水率のLSLとレッドスプルースの薄板間の厚さ方向の熱伝導率の予測モデルを作成した。
密度
木材の密度または比重は、建築用材を選択する際に不可欠な考慮事項である。この比重とは、水（空気を除く）に対する木材の体積密度を表すものです。例えば、1立方メートルのユーカリの密度は1kg/m3です。
コンクリートの密度は3kg/m3である。
木材の厚みと密度との関係は、その機械的特性を理解する上で不可欠です。曲げ試験、せん断試験、圧縮試験、引張試験を行った場合、密度が低いと木材は弱くなり、密度が高いと剛性が高くなります。この特性により、床や垂木は使用荷重による過度のたわみに強くなり、不安定に感じたり、木材がたるんでいるように見えたりすることはありません。
商業用木材の樹種による違いは明らかだが、個々の木材の平均密度は、伐採時の木の成長速度や含水率などの要因に左右される。製材技術や地域の規制もまた、これらの特性を形成する上で一役買っている。
密度とDBHには興味深い相関関係があり、製材生産量は立木密度と負の相関関係がある一方で、基底面積と総木材量とは正の相関関係があることを示唆している。これは、密度が高い樹木ほど、一定の樹高と基底面積から同量の製材用材とエネルギー用材が生産されるためと考えられる。
木材はその細胞構造により、気孔に空気を吸収することで熱を蓄え、エネルギーの貯蔵庫のような役割を果たしながら、気温が下がるとゆっくりと熱を放出するため、効果的な断熱材となる。この効果は、オーク材やダグラス・ファー材のような高密度の木材ではさらに大きくなり、高密度のセルロース繊維が効果的な熱伝導バリアとなるため、構造体内の熱を逃がさず、冬の間も快適さを保つことができる。木造建築は、このような木造断熱材の特性により、究極の冬の快適性を提供する。
含水率
水分は、ほとんどすべての材料に自然に存在する物質であり、その分子構造に浸透し、その物理的特性に多大な影響を及ぼす。重量、熱膨張率、アマルガム、電気伝導率はすべて、わずかな量の水分によっても変化する。
食品製造には正確な水分管理が必要であり、不適切な水分レベルは壊滅的な影響を及ぼす可能性があります。水分の過不足は、外観や風味、味や食感など食品の物理的特性のあらゆる側面に悪影響を及ぼすだけでなく、結露の発生によって生産に使用される機械にも悪影響を及ぼし、高価な修理のためのダウンタイムが必要となります。
生産者は、生産品質をモニターするために、分光法、化学法、電気伝導度法、熱重量測定法など、正確な含水率測定法に大きく依存している。最良の結果を得るためには、試験用に選択されたサンプルが、試験されるバッチ全体を正確に表していることが極めて重要である。これを達成するためには、サンプルを採取する特定のエリアを選択するのではなく、バッチ全体から無作為に抽出・採取されたサンプルを使用すべきである。
また、含水率と水分活性の両方を同時に測定できる試験機が不可欠です。優れた水分計は、ユーザーが複雑な計算をしなくても済むように、試験される材料に特化した等温線モデルをロードすることによって、両方の測定ができる機能を備えていなければなりません。
迅速な検査結果は、生産時点でそれを適用し、製品の品質が劣化する前に調整を行うために不可欠であり、最大限の生産性を保証すると同時に、コストのかかる生産休止や製品ロスを防ぎ、ダウンタイムコストを削減し、生産性を向上させる。
デカゴンはアクアラボシリーズ4TEデュオ水分分析装置でこの課題に取り組みました。この装置はチルドミラーを使用して製品の水分活性を測定し、そのデータを等温モデルによって含水率に変換します。両方の測定が可能な市場で唯一の水分分析装置であるため、面倒な計算プロセスを省き、時間と労力の両方を節約することができます。
