Didelės šiluminės masės medinio karkaso sienos gali padėti sumažinti energijos suvartojimą, tačiau daugelis žmonių nežino, kas yra "didelė šiluminė masė".
Didelę šiluminę masę turinčios medžiagos dieną sugeria saulės šilumą, o naktį ją atiduoda spinduliuodamos, taip sušvelnindamos vidaus temperatūrą ir sumažindamos oro kondicionavimo išlaidas. Ši technologija gerokai sumažina oro kondicionavimo poreikį.
Termodinamika
Statybininkams gerai žinomos medienos tvarumo, tvirtumo ir biofiliškumo savybės, tačiau dažnai pamirštama jos šiluminė nauda. Į pastato konstrukciją įtraukiant sunkiąją medieną, jos šiluminė masė padeda reguliuoti patalpų temperatūrą ir kartu mažina energijos suvartojimą bei gerina komforto lygį ištisus metus. Šiluminė masė - tai bet kurios medžiagos gebėjimas sugerti, kaupti ir laikui bėgant palaipsniui atiduoti šilumos energiją.
Didelės šiluminės masės medžiagos, pavyzdžiui, plytų sienos ir plytelių grindys, sugeria saulės spindulių ir vidaus šaltinių, pavyzdžiui, žmonių ir įrangos, energiją, o vakare ir naktį ją vėl lėtai atiduoda, kad reguliuotų namų temperatūrą ir padėtų subalansuoti sezoninius lauko oro temperatūros pokyčius. Šis procesas vadinamas šiluminiu atsilikimu.
Mediena pasižymi išskirtine tūrine šilumine talpa, todėl gali sugerti didelį kiekį šiluminės energijos, o pasikeitus temperatūrai ją lėtai išsklaidyti. Be to, jos higroskopiškumas padeda reguliuoti patalpų drėgmės lygį ir sumažinti pelėsių riziką.
Mediena gali būti efektyvus šilumos akumuliatorius bet kuriuose namuose, nes tankūs medžiai, tokie kaip ąžuolas ir duglaso eglė, tarsi kempinės sugeria ir kaupia šilumą, kol aplinkos temperatūra nukrenta, o vėliau ją išskiria, taupydami energijos sąnaudas ir išmetamųjų teršalų kiekį.
Kad šiluminė masė būtų maksimaliai naudinga, ji turi būti naudojama kartu su tinkamais izoliacija, kad būtų išvengta nepageidaujamų šilumos nuostolių dėl skersvėjų ir oro nutekėjimai. Tinkamas izoliacija taip pat užtikrina, kad šiluminės masės sugeriama šiluma neišeina per skersvėjus ir oro nuotėkius.
Nustatydami kito projekto medienos storį, nepamirškite, kad vardiniai ir faktiniai matmenys gali skirtis dėl medienos apdirbimo būdo. Nominalūs matmenys paprastai reiškia matmenis, kai jie išvežami iš lentpjūvės, o faktiniai matmenys - atsižvelgiant į susitraukimą, atsirandantį medienai džiūstant, taip pat į pjovimo būdus (paprastasis pjovimas, pjovimas plyšiais ar ketvirčiais). Be to, regioniniai standartai gali turėti įtakos nominaliems ir faktiniams matmenims; optimalaus medienos dydžio pasirinkimas gali turėti didžiulę įtaką efektyvumui ir estetikai. Optimalaus dydžio pasirinkimas medienos dydis gali nulemti arba sužlugdyti visą projektą efektyvumą ar estetinę vertę! Efektyvaus medienos dydžio parinkimas gali turėti didelę įtaką bet kurio projekto efektyvumui ir estetinei naudai! Tinkamo medienos dydžio parinkimas gali turėti reikšmingos įtakos tiek efektyvumui, tiek estetinėms savybėms bet kokioje veikloje - naudojant tinkamus medienos dydžius galima gerokai pakeisti projektų efektyvumą ir estetiką tuo pačiu metu.
Šilumos laidumas
Medienos gebėjimas absorbuoti ir kaupti šilumos energiją yra vienas iš pagrindinių pastatų privalumų, nes padeda sušvelninti temperatūros svyravimus ir veikia kaip šiluminis akumuliatorius. Be to, mediena pasižymi higroskopinėmis savybėmis, kurios padeda reguliuoti drėgmės lygį patalpose ir mažina pelėsių riziką.
Medžio masyvo šiluminės savybės priklauso nuo tankio ir drėgmės kiekio, todėl jų įvertinimas in situ bandymų metu yra problemiškas ir užima daug laiko. Todėl joms matuoti taikomi tipiniai laboratoriniai metodai, kai naudojami maži bandiniai, kurie turi būti laikomi pastovioje temperatūroje su metalinėmis plokštelėmis, todėl bandymai in situ yra nepraktiški; be to, šie procesai riboja bandinių, kuriuos galima ištirti vieno tyrimo metu, skaičių.
Todėl būtina sukurti veiksmingesnius medienos medžiagų šilumos laidumo matavimo metodus. Vienas iš galimų metodų - santykinės dielektrinės skvarbos ir šilumos laidumo koreliacijos tyrimas: dielektrinė skvarba yra tiesiogiai susijusi su medžiagų drėgmės kiekiu, todėl ši koreliacija leistų naudotojams prognozuoti medžiagų laidumą, prieš tai nenustačius jų rūšies.
Kaip parodyta 6a pav., 0,87 R2 rodiklis rodo stiprų ryšį tarp išmatuotų paulovnijos santykinės dielektrinės skvarbos ir šiluminio laidumo savybių bei jų atitinkamo šiluminio laidumo. Be to, dauguma matavimo neapibrėžčių patenka į 10% regresijos tiesės ribas - tai rodo, kad dauguma rodmenų yra 10% neapibrėžties ribose - didesnės vertės reiškia didesnį drėgmės kiekį, o mažesnės - sausesnius mėginius.
Nors ši koreliacija teikia vilčių, reikėtų nepamiršti, kad jos poveikiui įtakos gali turėti ir kiti veiksniai, pavyzdžiui, plaušų kryptis ir medienos anatomija. Todėl reikia atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų galima sukurti prietaisą, galintį automatiškai nustatyti medžiagos dielektrinę skvarbą pagal jos šiluminį laidumą.
Atlikdami didesnį tyrimą, kuriame analizuojamas šilumos ir masės perdavimas tarp hibridinių kryžmai klijuotos medienos (CLT) plokščių, sudarytų iš LSL ir raudonosios eglės lamelių, neseniai ištyrėme šių medžiagų šilumos laidumo per storį priklausomybę nuo drėgmės kiekio ir, remdamiesi šiuo tyrimu, sukūrėme prognozuojamąjį LSL ir raudonosios eglės lamelių šilumos laidumo per storį modelį, kai jų drėgnis yra skirtingas.
Tankis
Medienos tankis arba savitasis svoris yra esminis aspektas renkantis statybinę medieną. Šis rodiklis parodo medienos tūrinį tankį vandens (be oro) atžvilgiu. Pavyzdžiui, vieno kubinio metro eukalipto medienos tankis yra 1 kg/m3.
Betono tankis yra 3 kg/m3.
Medienos storis ir jo ryšys su tankiu yra labai svarbus norint suprasti jos mechanines savybes. Atliekant lenkimo, kirpimo, gniuždymo ar tempimo bandymus, mažesnis tankis reiškia silpnesnę medieną, o didesnis tankis lemia didesnį standumą - dėl šios savybės grindys ir gegnės yra atsparios pernelyg dideliems įlinkiams nuo darbinių apkrovų, nesijaučia nestabilios ir nesukuria svyrančios medienos išvaizdos.
Nors komercinės medienos rūšių skirtumai akivaizdūs, vidutinis atskirų gabalų tankis priklauso nuo tokių veiksnių, kaip medžio augimo greitis jį kertant ir jo drėgnumas. Šias savybes taip pat lemia pjovimo būdai ir regioninės taisyklės.
Tankio ir DBH koreliacija yra intriguojanti, o tai rodo, kad lentpjūvės produkcija yra neigiamai susijusi su medyno tankiu, o teigiamai - su baziniu plotu ir bendru medienos tūriu. Tai galima paaiškinti tuo, kad iš didesnio tankio medžių tam tikro aukščio ir bazinio ploto medynų gaunamas vienodas pjautinės ir energetinės medienos kiekis.
Mediena yra veiksmingas izoliatorius dėl savo ląstelinės struktūros, kuri leidžia kaupti šilumą, sugeriant orą į savo poras ir veikiant kaip energijos saugykla, o mažėjant temperatūrai ją lėtai atpalaiduojant. Šis poveikis dar labiau sustiprėja naudojant tankią medieną, pavyzdžiui, ąžuolą ir Daglaso eglę, kurių tankūs celiuliozės pluoštai sukuria veiksmingą šilumos perdavimo barjerą, išlaikantį šilumą konstrukcijose ir užtikrinantį žmonėms komfortą žiemą. Mediniai pastatai dėl šių medinės izoliacijos savybių užtikrina aukščiausią gyvenimo žiemą komfortą.
Drėgmės kiekis
Drėgmė yra natūraliai beveik visose medžiagose esanti medžiaga, prasiskverbianti į jų molekulines struktūras ir daranti didžiulę įtaką jų fizikinėms savybėms; net minimalus drėgmės kiekis gali pakeisti svorį, šiluminį plėtimąsi, amalgamaciją ir elektrinį laidumą.
Maisto produktų gamybai būtina tiksli drėgmės kontrolė, o netinkamas jos kiekis gali turėti pražūtingų padarinių. Per didelis arba per mažas drėgmės kiekis gali turėti neigiamos įtakos visiems maisto produktų fizinių savybių aspektams - nuo išvaizdos ir aromato iki skonio ir tekstūros, taip pat gamyboje naudojamoms mašinoms, nes dėl kondensato kaupimosi reikia brangiai kainuojančių remonto prastovų.
Gamybininkai, norėdami stebėti produkcijos kokybę, labai pasikliauja tiksliais drėgmės kiekio matavimo metodais - spektroskopiniais, cheminiais, elektrinio laidumo ir termogravimetriniais metodais ar prietaisais. Norint gauti geriausius rezultatus, labai svarbu, kad tyrimams atrinkti mėginiai tiksliai atspindėtų visą tiriamą partiją - tam reikėtų naudoti atsitiktinai atrinktus ir iš visos partijos surinktus mėginius, o ne atrinkti atskiras vietas, iš kurių būtų imami mėginiai.
Taip pat labai svarbu turėti bandymo prietaisą, galintį vienu metu matuoti ir drėgmės kiekį, ir vandens aktyvumą. Geras drėgmės matuoklis turėtų gebėti atlikti abu šiuos veiksmus, įkraudamas konkrečios tiriamos medžiagos izotermos modelius, kad naudotojas nereikėtų atlikti sudėtingų skaičiavimų.
Labai svarbu greitai gauti bandymo rezultatus, kad juos būtų galima pritaikyti gamybos vietoje ir atlikti koregavimus, kol produkto kokybė nepablogėjo, taip užtikrinant maksimalų našumą ir išvengiant brangių gamybos pertraukų ar produkto nuostolių, kurie sumažintų prastovos išlaidas ir padidintų našumą.
"Decagon" šį iššūkį išsprendė naudodama "AquaLab" serijos 4TE Duo drėgmės analizės prietaisą, kuriame vandens aktyvumui produktuose matuoti naudojamas atšaldytas veidrodis, o po to šie duomenys paverčiami drėgmės kiekiu pagal izotermos modelius. Tai vienintelis rinkoje drėgmės analizės prietaisas, siūlantis abu matavimus, todėl sutaupoma ir laiko, ir pastangų, atsisakant sudėtingų skaičiavimo procesų.
