Koka karkasa sienas ar lielu siltuma masu var palīdzēt samazināt enerģijas patēriņu; tomēr daudzi cilvēki nezina, kas ir "liela siltuma masa".
Materiāli ar augstu termisko masu absorbē saules siltumu dienas laikā un pēc tam to atdod nakts starojuma laikā, tādējādi mazinot iekšējo temperatūru un samazinot gaisa kondicionēšanas izmaksas. Šī tehnoloģija ievērojami samazina gaisa kondicionēšanas prasības.
Termodinamika
Koka ilgtspēja, izturība un biofīliskās īpašības ir labi zināmas būvniekiem, taču tā siltumtehniskās īpašības bieži vien netiek ņemtas vērā. Iekļaujot ēkas konstrukcijā smagus kokmateriālus, to siltummasa palīdz regulēt iekštelpu temperatūru, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu un uzlabojot komforta līmeni visa gada garumā. Siltummasa ir jebkura materiāla spēja absorbēt, uzkrāt un pakāpeniski atbrīvot siltumenerģiju laika gaitā.
Materiāli ar augstu termisko masu, piemēram, ķieģeļu sienas un flīžu grīdas, absorbē enerģiju no saules gaismas, kā arī no iekšējiem avotiem, piemēram, cilvēkiem un iekārtām, un vakarā un naktī to atkal lēnām izdala, lai regulētu mājas temperatūru un palīdzētu līdzsvarot sezonālās āra gaisa temperatūras izmaiņas. Šo procesu sauc par termisko nobīdi.
Kokmateriāliem piemīt izcila tilpuma siltuma ietilpība, kas ļauj tiem absorbēt lielu daudzumu siltumenerģijas, bet, mainoties temperatūrai, to lēnām izkliedēt. Turklāt tā higroskopiskās īpašības palīdz regulēt mitruma līmeni telpās un līdz minimumam samazina pelējuma risku.
Kokmateriāli var kalpot kā efektīvs siltuma akumulators jebkurā mājoklī, jo tādas blīvas sugas kā ozols un duglāzijas egle darbojas kā sūkļi, kas absorbē un uzkrāj siltumu, līdz apkārtējā temperatūra pazeminās, un vēlāk to izdala, tādējādi ietaupot enerģijas patēriņu un emisijas.
Lai maksimāli izmantotu siltuma masas priekšrocības, tā jāizmanto kopā ar atbilstošu siltumizolāciju. izolācija, lai izvairītos no nevēlamiem siltuma zudumiem caurvēja un gaisa plūsmas dēļ. noplūdes. Pareiza izolācija nodrošina arī to, ka siltums, ko absorbē termiskā masa. neizkļūst caur caurvēju un gaisa noplūdēm.
Nosakot kokmateriālu biezumu nākamajam projektam, ir svarīgi atcerēties, ka nominālie un faktiskie izmēri var atšķirties to apstrādes veida dēļ. Nominālie izmēri parasti attiecas uz izmēriem, kas iegūti, izejot no kokzāģētavas, savukārt faktiskajos izmēros ņem vērā saraušanos, kas rodas koksnei žūstot, kā arī zāģēšanas paņēmienus (gludzāģēšana, ripzāģēšana vai ceturtzāģēšana). Turklāt nominālos un faktiskos izmērus var ietekmēt reģionālie standarti; optimālo kokmateriālu izmēru izvēle var būtiski ietekmēt efektivitāti un estētiku. Optimālā izmēra izvēle kokmateriālu izmērs var ietekmēt vai izjaukt visa projekta. efektivitāti vai estētisko vērtību! Efektīva kokmateriālu izmēra izvēle var būtiski ietekmēt efektivitāti, kā arī estētiskos ieguvumus jebkurā projektā! Piemērotu kokmateriālu izmēru izvēle var būtiski ietekmēt gan efektivitāti, gan estētiskās īpašības jebkurā pasākumā - izmantojot piemērotus kokmateriālu izmērus, var būtiski mainīt projektu efektivitāti un vienlaikus arī estētiskās īpašības.
Siltumvadītspēja
Koka spēja absorbēt un uzkrāt siltumenerģiju ir viena no galvenajām priekšrocībām, ko tas sniedz ēkām, palīdzot mazināt temperatūras svārstības un vienlaikus darbojoties kā siltuma akumulators. Turklāt koksnei piemīt higroskopiskas īpašības, kas palīdz regulēt mitruma līmeni iekštelpās, vienlaikus mazinot pelējuma risku.
Masīvkoka siltumtehniskās īpašības mainās atkarībā gan no tā blīvuma, gan mitruma satura, tāpēc to novērtēšana in situ testos ir problemātiska un laikietilpīga. Tāpēc tipiskās laboratorijas metodes, ko izmanto šo īpašību mērīšanai, ir saistītas ar nelielu paraugu izmantošanu, kas jāuztur pastāvīgā temperatūras kontaktā ar metāla plāksnēm, padarot testēšanu in situ nepraktisku; turklāt šie procesi ierobežo paraugu skaitu, ko var izpētīt vienā pētījumā.
Tāpēc ir obligāti jāizstrādā efektīvākas metodes koksnes materiālu siltumvadītspējas mērīšanai. Viena no iespējamām pieejām būtu korelācijas izpēte starp relatīvo dielektrisko konstanti un siltuma vadītspēju: dielektriskā konstante ir tieši saistīta ar mitruma saturu materiālos, tāpēc šī korelācija varētu ļaut lietotājiem prognozēt materiālu vadītspēju, iepriekš nenosakot to veidu.
Kā parādīts 6.a attēlā, R2 rādītājs 0,87 norāda uz ciešu saistību starp izmērīto paulovnijas relatīvo dielektrisko konstanti un siltumvadītspējas īpašībām un to attiecīgajām siltumvadītspēju. Turklāt lielākā daļa mērījumu nenoteiktību ietilpst 10% robežās no regresijas līnijas regresijas līnijas - tas norāda, ka lielākā daļa rādījumu ir 10% nenoteiktības robežās -, lielākas vērtības apzīmē augstāku mitruma satura līmeni, bet mazākas vērtības - sausākus paraugus.
Lai gan šī korelācija ir iepriecinoša, jāatceras, ka tās ietekmi var ietekmēt arī citi faktori, piemēram, šķiedru virziens un koksnes anatomija. Tāpēc ir jāveic turpmāki pētījumi, lai izstrādātu instrumentu, kas spēj automātiski noteikt materiāla dielektrisko konstanti pēc tā siltumvadītspējas.
Plašākā pētījumā, kurā analizēta siltuma un masas pārnese starp hibrīdiem šķērsām līmētas koksnes (CLT) paneļiem, kas sastāv no LSL un sarkanās egles loksnēm, mēs nesen izpētījām šo materiālu caurlaidības siltuma caurlaidības atkarību no mitruma satura, izmantojot šo pētījumu, lai izveidotu prognozējošu modeli caurlaidībai caur LSL un sarkanās egles loksnēm ar dažādu mitruma saturu.
Blīvums
Koka blīvums jeb īpatnējais svars ir būtisks apsvērums, izvēloties būvmateriālus. Ar šo rādītāju mēra koksnes tilpuma blīvumu attiecībā pret ūdeni (izņemot gaisu). Piemēram, viena kubikmetra eikalipta blīvums ir 1 kg/m3.
Salīdzinājumam, betona blīvums ir 3 kg/m3.
Koksnes biezums un tā saistība ar blīvumu ir būtiska, lai izprastu tās mehāniskās īpašības. Veicot lieces, bīdes, saspiešanas vai stiepes testus, mazāks blīvums nozīmē vājāku kokmateriālu, savukārt lielāks blīvums nodrošina lielāku stingrību - šī īpašība padara grīdas un spāres noturīgas pret pārmērīgu darba slodžu radītu novirzi, neradot nestabilitātes sajūtu un neveidojot sagāztu kokmateriālu izskatu.
Lai gan komerciālo kokmateriālu sugu atšķirības ir acīmredzamas, atsevišķu gabalu vidējais blīvums ir atkarīgs no tādiem faktoriem kā koka augšanas ātrums nociršanas laikā un tā mitruma saturs. Šīs īpašības nosaka arī zāģēšanas paņēmieni un reģionālie noteikumi.
Blīvumam un DBH ir intriģējoša korelācija, kas liecina, ka zāģmateriālu ražošana ir negatīvi saistīta ar mežaudžu blīvumu, bet pozitīvi - ar pamatplatību un kopējo koksnes apjomu. To var izskaidrot ar to, ka lielāka blīvuma koki dod vienādu zāģmateriālu un enerģētiskās koksnes daudzumu no noteikta augstuma un pamatplatības.
Koksne ir efektīvs izolators, pateicoties tās šūnu struktūrai, kas ļauj tai uzkrāt siltumu, absorbējot gaisu tās porās un darbojoties kā enerģijas krātuve, bet, pazeminoties temperatūrai, to lēnām atbrīvojot. Šo efektu vēl vairāk pastiprina blīvi kokmateriāli, piemēram, ozols un Duglas egle, kuru blīvās celulozes šķiedras rada efektīvu siltuma pārneses barjeru, saglabājot siltumu to konstrukcijās un nodrošinot cilvēkiem komfortu visu ziemu. Pateicoties šīm koka siltumizolācijas īpašībām, koka ēkas nodrošina maksimālu dzīves komfortu ziemā.
Mitruma saturs
Mitrums ir dabiska viela, kas sastopama gandrīz visos materiālos, tā iekļūst to molekulārajās struktūrās un būtiski ietekmē to fizikālās īpašības; pat minimāls mitruma daudzums var izmainīt svaru, termisko izplešanos, amalgamāciju un elektrovadītspēju.
Pārtikas ražošanā ir nepieciešama precīza mitruma kontrole, un nepareizs mitruma līmenis var radīt postošas sekas. Pārmērīgs vai nepietiekams mitruma līmenis var nelabvēlīgi ietekmēt visus pārtikas produktu fizikālo īpašību aspektus, sākot no izskata un aromāta, garšas un tekstūras, kā arī ražošanā izmantotās iekārtas, jo rodas kondensāta veidošanās, kas prasa dārgus remonta pārtraukumus.
Ražotāji ļoti paļaujas uz precīzām mitruma satura mērīšanas metodēm, lai uzraudzītu produkcijas kvalitāti, izmantojot spektroskopiskās, ķīmiskās, elektrovadītspējas un termogravimetriskās metodes vai instrumentus. Lai iegūtu labākos rezultātus, ir ļoti svarīgi, lai testēšanai atlasītie paraugi precīzi reprezentētu visu testējamo partiju - lai to panāktu, jāizmanto nejauši atlasīti un savākti paraugi no visas partijas, nevis jāizvēlas atsevišķas vietas paraugu ņemšanai.
Būtisks ir arī testēšanas instruments, ar kuru var vienlaicīgi mērīt gan mitruma saturu, gan ūdens aktivitāti. Labam mitruma mērītājam jābūt iespējai veikt abus šos mērījumus, ielādējot testējamajam materiālam specifiskus izotermu modeļus, tādējādi novēršot lietotāja sarežģītus aprēķinus.
Lai to varētu piemērot ražošanas vietā un veikt korekcijas, pirms produkta kvalitāte pasliktinās, ir svarīgi ātri iegūt testēšanas rezultātus, tādējādi garantējot maksimālu ražīgumu un vienlaikus novēršot dārgus ražošanas pārtraukumus vai produkta zudumus, kas samazinātu dīkstāves izmaksas un palielinātu ražīgumu.
Decagon šo problēmu ir atrisinājis ar AquaLab 4TE Duo sērijas mitruma analīzes instrumentu, kas izmanto atdzesētu spoguli, lai izmērītu ūdens aktivitāti produktos, un pēc tam, izmantojot izotermiskos modeļus, šos datus pārvērš mitruma saturā. Tā kā tas ir vienīgais mitruma analīzes instruments tirgū, kas piedāvā abus mērījumus, tiek ietaupīts gan laiks, gan pūles, novēršot apgrūtinošus aprēķinu procesus.
