As paredes com estrutura de madeira que contêm massas térmicas elevadas podem ajudar a reduzir o consumo de energia; no entanto, muitas pessoas não estão familiarizadas com o que constitui uma "massa térmica elevada".
Os materiais com elevada massa térmica absorvem o calor solar durante o dia e libertam-no através da radiação nocturna, moderando assim as temperaturas internas e diminuindo os custos do ar condicionado. Esta tecnologia reduz substancialmente as necessidades de ar condicionado.
Termodinâmica
A sustentabilidade, a resistência e as propriedades biofílicas da madeira são bem conhecidas dos construtores; no entanto, os seus benefícios térmicos são frequentemente ignorados. Ao incluir madeira pesada no projeto de um edifício, a sua massa térmica ajuda a regular as temperaturas interiores, diminuindo simultaneamente o consumo de energia e melhorando os níveis de conforto durante todo o ano. A massa térmica refere-se à capacidade de qualquer material de absorver, armazenar e libertar gradualmente energia térmica ao longo do tempo.
Os materiais de elevada massa térmica, como as paredes de tijolo e os pavimentos de azulejo, absorvem a energia da luz solar e de fontes internas, como as pessoas e o equipamento, antes de a libertarem lentamente durante o entardecer e a noite para regular a temperatura da casa e ajudar a equilibrar as alterações sazonais da temperatura do ar exterior. Este processo é conhecido como desfasamento térmico.
A madeira possui uma capacidade de calor volumétrica excecional, permitindo-lhe absorver grandes quantidades de energia térmica antes de a dissipar lentamente quando as temperaturas mudam. Além disso, a sua natureza higroscópica ajuda a regular os níveis de humidade no interior e a minimizar os riscos de bolor.
A madeira pode servir como uma bateria térmica eficiente em qualquer casa, com espécies densas como o carvalho e o abeto de Douglas a actuarem como esponjas para absorver e armazenar o calor até que a temperatura ambiente desça, libertando-o mais tarde, poupando o consumo de energia e as emissões.
Para maximizar os seus benefícios, a massa térmica deve ser utilizada juntamente com isolamento para evitar perdas de calor indesejadas através de correntes de ar e ar fugas. Correto o isolamento também garante que o calor absorvido pela massa térmica não se escape através de correntes de ar e fugas de ar.
Ao determinar a espessura da madeira para o seu próximo projeto, é essencial lembrar que os tamanhos nominais e reais podem diferir devido à forma como é processada. As dimensões nominais referem-se normalmente às dimensões à saída de uma serração, enquanto as dimensões reais têm em conta a contração que ocorre à medida que a madeira seca, bem como as técnicas de serração (serra plana, serra em fenda ou serra em quarto). Além disso, as normas regionais podem influenciar as dimensões nominais e reais; a escolha de uma dimensão óptima da madeira pode ter um enorme efeito na eficiência e na estética. Escolher uma dimensão óptima O tamanho da madeira pode ser decisivo para o sucesso ou fracasso de um projeto eficiência ou valor estético! A escolha de um tamanho de madeira eficaz pode ter grandes ramificações na eficiência, bem como benefícios estéticos em qualquer projeto! A escolha do tamanho adequado da madeira pode ter impactos significativos tanto na eficiência como nas qualidades estéticas de qualquer empreendimento - a utilização de tamanhos de madeira adequados pode transformar significativamente a eficiência e a estética dos projectos em simultâneo.
Condutividade térmica
A capacidade da madeira para absorver e armazenar energia térmica é uma das principais vantagens que traz aos edifícios, ajudando a moderar as variações de temperatura e actuando como uma bateria térmica. Além disso, a madeira tem uma natureza higroscópica que ajuda a gerir os níveis de humidade no interior, atenuando os riscos de bolor.
As propriedades térmicas da madeira maciça variam com base na sua densidade e teor de humidade, o que torna a sua avaliação em ensaios in-situ problemática e morosa. Por conseguinte, os métodos laboratoriais típicos utilizados para as medir implicam a utilização de pequenas amostras que têm de ser mantidas em contacto constante com placas metálicas, o que torna os ensaios in-situ impraticáveis; além disso, estes processos limitam o número de amostras que podem ser investigadas num estudo.
Como tal, é imperativo que sejam desenvolvidos métodos mais eficientes para medir a condutividade térmica dos materiais à base de madeira. Uma abordagem potencial seria examinar as correlações entre a constante dieléctrica relativa e a condutividade térmica: a constante dieléctrica está diretamente ligada aos níveis de teor de humidade nos materiais, pelo que esta correlação poderia permitir aos utilizadores prever a condutividade dos materiais sem necessidade de estabelecer primeiro o seu tipo.
Como mostrado na Fig. 6a, um R2 de 0,87 indica uma forte relação entre a constante dieléctrica relativa medida da paulownia e as propriedades de condutividade térmica, e as suas respectivas condutividades térmicas. Além disso, a maioria das incertezas de medição está dentro de 10% da linha de regressão da linha de regressão - indicando a maioria das leituras dentro de 10% de incerteza - com valores maiores denotando níveis mais altos de teor de humidade, enquanto valores menores representam amostras mais secas.
Embora esta correlação seja encorajadora, deve também ser lembrado que o seu efeito pode também ser afetado por outros factores como a direção do grão e a anatomia da madeira. Por conseguinte, é necessária mais investigação para desenvolver um instrumento capaz de determinar automaticamente a constante dieléctrica de um material a partir da sua condutividade térmica.
Como parte de um estudo mais amplo que analisa a transferência de calor e massa entre painéis híbridos de madeira laminada cruzada (CLT) constituídos por lâminas de LSL e abeto vermelho, investigámos recentemente a relação entre a condutividade térmica através da espessura destes materiais e o teor de humidade, utilizando esta investigação para criar um modelo preditivo para a condutividade térmica através da espessura entre lâminas de LSL e abeto vermelho com vários teores de humidade.
Densidade
A densidade da madeira ou peso específico é uma consideração essencial na seleção da madeira de construção. Este rácio mede a densidade volumétrica da madeira em relação à água (excluindo o ar). A título de exemplo, um metro cúbico de eucalipto tem uma densidade de 1 kg/m3.
Comparativamente, o betão tem uma densidade de 3 kg/m3.
A espessura da madeira e a sua relação com a densidade são essenciais para compreender as suas propriedades mecânicas. Quando submetida a ensaios de flexão, cisalhamento, compressão ou tensão, uma densidade mais baixa significa uma madeira mais fraca, enquanto que densidades mais elevadas resultam numa maior rigidez - esta propriedade torna os pavimentos e as vigas resistentes a uma deflexão excessiva das cargas de trabalho sem se sentirem instáveis e sem criarem o aspeto de madeiras descaídas.
Embora as diferenças entre as espécies de madeira comercial sejam evidentes, as densidades médias das peças individuais dependem de factores como a rapidez com que a árvore estava a crescer quando foi cortada e o seu teor de humidade. As técnicas de serração e os regulamentos regionais também desempenham um papel na formação destas caraterísticas.
A densidade e o DAP têm uma correlação intrigante, sugerindo que a produção para serração está negativamente correlacionada com a densidade do povoamento, enquanto está positivamente relacionada com a área basal e o volume total de madeira. Isto pode ser explicado pelo facto de árvores de maior densidade produzirem quantidades iguais de madeira para serração e de madeira para energia a partir de determinadas condições de altura e área basal.
A madeira é um isolante eficaz devido à sua estrutura celular que lhe permite armazenar calor absorvendo o ar nos seus poros, actuando como um armazém de energia e libertando-o lentamente à medida que as temperaturas diminuem. Este efeito é ainda mais acentuado com madeiras densas como o carvalho e o abeto de Douglas, onde as suas densas fibras de celulose criam uma barreira de transferência térmica eficaz, mantendo o calor dentro das suas estruturas e mantendo as pessoas confortáveis durante o inverno. Os edifícios de madeira oferecem o máximo conforto para viver no inverno devido a estas propriedades de isolamento da madeira.
Teor de humidade
A humidade é uma substância natural que se encontra em quase todos os materiais, impregnando as suas estruturas moleculares e tendo uma enorme influência nas suas caraterísticas físicas; o peso, a expansão térmica, a amálgama e a condutividade eléctrica podem ser alterados mesmo por quantidades mínimas de humidade.
A produção de alimentos requer um controlo preciso da humidade, e níveis inadequados podem ter efeitos devastadores. Níveis de humidade excessivos ou deficientes podem ter impactos adversos em todos os aspectos das caraterísticas físicas de um alimento - desde a aparência e sabor, passando pelo gosto e textura - bem como na maquinaria utilizada na produção, criando a acumulação de condensação que exige tempos de paragem para reparações dispendiosas.
Os produtores dependem fortemente de métodos precisos de medição do teor de humidade para monitorizar a qualidade da produção, quer através de métodos ou instrumentos espectroscópicos, químicos, de condutividade eléctrica e termogravimétricos. Para obter os melhores resultados, é crucial que as amostras selecionadas para teste representem com precisão todo o lote a ser testado - para o conseguir, devem ser utilizadas amostras colhidas aleatoriamente em todo o lote, em vez de selecionar áreas únicas para a recolha de amostras.
Também é essencial ter um instrumento de teste capaz de medir simultaneamente o teor de humidade e a atividade da água. Um bom medidor de humidade deve ter a capacidade de fazer as duas coisas, carregando modelos de isotermas específicos para o material a ser testado, eliminando cálculos complexos por parte do utilizador.
Um resultado de teste rápido é essencial para o aplicar no ponto de produção e fazer ajustes antes que a qualidade do produto se deteriore, garantindo a máxima produtividade e evitando pausas de produção dispendiosas ou perdas de produto que reduziriam os custos de inatividade e aumentariam a produtividade.
A Decagon abordou este desafio com o seu instrumento de análise de humidade AquaLab Series 4TE Duo, que utiliza um espelho refrigerado para medir a atividade da água dos produtos antes de converter esses dados no seu teor de humidade através de modelos isotérmicos. Como é o único instrumento de análise de humidade no mercado que oferece ambas as medições, poupa tempo e esforço ao eliminar processos de cálculo complicados.
