Pereții cu cadre din lemn care conțin mase termice ridicate pot contribui la reducerea consumului de energie; cu toate acestea, multe persoane nu sunt familiarizate cu ceea ce constituie "masa termică ridicată".
Materialele cu masă termică ridicată absorb căldura solară în timpul zilei și apoi o eliberează prin radiațiile nocturne, moderând astfel temperaturile interioare și reducând costurile de climatizare. Această tehnologie reduce substanțial necesarul de aer condiționat.
Termodinamică
Durabilitatea, rezistența și proprietățile biofilice ale lemnului sunt bine cunoscute constructorilor; cu toate acestea, beneficiile sale termice sunt adesea trecute cu vederea. Prin includerea lemnului greu în proiectarea unei clădiri, masa sa termică ajută la reglarea temperaturilor interioare, reducând simultan consumul de energie și îmbunătățind nivelul de confort pe tot parcursul anului. Masa termică se referă la capacitatea oricărui material de a absorbi, stoca și elibera treptat energie termică în timp.
Materialele cu masă termică ridicată, cum ar fi pereții din cărămidă și pardoselile din gresie și faianță, absorb energia din lumina soarelui, precum și din surse interne, cum ar fi oamenii și echipamentele, înainte de a o elibera din nou, încet, în timpul serii și al nopții, pentru a regla temperatura locuinței și pentru a ajuta la echilibrarea schimbărilor sezoniere ale temperaturii aerului exterior. Acest proces este cunoscut sub numele de decalaj termic.
Lemnul se mândrește cu o capacitate termică volumetrică excepțională, care îi permite să absoarbă cantități mari de energie termică înainte de a o disipa lent atunci când temperaturile se schimbă. În plus, natura sa higroscopică ajută la reglarea nivelului de umiditate din interior și la minimizarea riscurilor de mucegai.
Lemnul poate servi ca o baterie termică eficientă în orice casă, speciile dense precum stejarul și bradul Douglas acționând ca niște bureți pentru a absorbi și stoca căldura până când temperatura ambientală scade; apoi o eliberează mai târziu, reducând consumul de energie și emisiile.
Pentru a maximiza beneficiile sale, masa termică trebuie să fie utilizată împreună cu izolație pentru a evita pierderile nedorite de căldură prin curenți de aer și aer scurgeri. Corect izolarea asigură, de asemenea, că căldura absorbită de masa termică nu se scurge prin curenți de aer și scurgeri de aer.
Pe măsură ce determinați grosimea lemnului pentru următorul dvs. proiect, este esențial să rețineți că dimensiunile nominale și efective pot diferi din cauza modului în care este prelucrat. Dimensiunile nominale se referă de obicei la dimensiunile la ieșirea din moară, în timp ce dimensiunile reale iau în considerare contracția care apare pe măsură ce lemnul se usucă, precum și tehnicile de tăiere cu ferăstrăul (tăiat simplu, tăiat în patru sau tăiat în patru). În plus, standardele regionale pot influența dimensiunile nominale și reale; alegerea unei dimensiuni optime a lemnului poate avea un efect enorm asupra eficienței și esteticii. Alegerea unei dimensiuni optime dimensiunea lemnului poate face sau desface un întreg proiect eficiență sau valoare estetică! Alegerea unei dimensiuni adecvate a lemnului poate avea ramificații importante asupra eficienței, precum și asupra calităților estetice în orice proiect! Alegerea dimensiunii adecvate a lemnului poate avea repercusiuni semnificative atât asupra eficienței, cât și asupra calităților estetice în orice proiect - utilizarea dimensiunilor adecvate ale lemnului poate transforma în mod semnificativ eficiența și estetica proiectelor în același timp.
Conductivitate termică
Capacitatea lemnului de a absorbi și stoca energia termică este unul dintre atuurile majore pe care le aduce clădirilor, contribuind la moderarea variațiilor de temperatură și acționând în același timp ca o baterie termică. În plus, lemnul are o natură higroscopică care ajută la gestionarea nivelului de umiditate în interior, reducând în același timp riscurile de mucegai.
Proprietățile termice ale lemnului masiv variază atât în funcție de densitate, cât și de conținutul de umiditate, ceea ce face ca evaluarea lor să fie problematică și să necesite mult timp pentru testarea in situ. Prin urmare, metodele de laborator tipice utilizate pentru măsurarea acestora presupun utilizarea unor eșantioane mici care trebuie menținute în contact constant cu plăci metalice, ceea ce face ca testarea in situ să fie impracticabilă; în plus, aceste procese limitează numărul de eșantioane care pot fi investigate într-un singur studiu.
Ca atare, este imperativ să se dezvolte metode mai eficiente de măsurare a conductivității termice a materialelor pe bază de lemn. O abordare potențială ar fi examinarea corelațiilor dintre constanta dielectrică relativă și conductivitatea termică: constanta dielectrică este direct legată de nivelurile de umiditate din materiale, astfel încât această corelație ar putea permite utilizatorilor să prezică conductivitatea materialelor fără a fi nevoie să stabilească mai întâi tipul acestora.
După cum se arată în Fig. 6a, un scor R2 de 0,87 indică o relație puternică între constantele dielectrice relative și proprietățile de conductivitate termică măsurate ale paulowniei și conductivitățile lor termice respective. În plus, cele mai multe incertitudini de măsurare se încadrează în 10% din linia de regresie a liniei de regresie - indicând că majoritatea citirilor se încadrează în incertitudinea de 10% - cu valori mai mari care denotă niveluri mai ridicate de conținut de umiditate, în timp ce valorile mai mici reprezintă probe mai uscate.
Deși această corelație este încurajatoare, nu trebuie uitat faptul că efectul său poate fi afectat și de alți factori, cum ar fi direcția fibrelor și anatomia lemnului. Prin urmare, trebuie efectuate cercetări suplimentare pentru a dezvolta un instrument capabil să determine automat constanta dielectrică a unui material pe baza conductivității sale termice.
Ca parte a unui studiu mai amplu de analiză a transferului de căldură și de masă între panourile hibride din lemn stratificat încrucișat (CLT) formate din lamele de LSL și molid roșu, am investigat recent relația dintre conductivitatea termică prin grosime a acestor materiale și conținutul de umiditate, folosind această cercetare pentru a crea un model predictiv pentru conductivitatea termică prin grosime între lamele de LSL și molid roșu cu diferite conținuturi de umiditate.
Densitate
Densitatea lemnului sau greutatea specifică este un aspect esențial în selectarea lemnului pentru construcții. Acest raport măsoară densitatea volumetrică a lemnului în raport cu apa (cu excepția aerului). Ca exemplu, un metru cub de eucalipt are o densitate de 1 kg/m3.
Comparativ, betonul are o densitate de 3 kg/m3.
Grosimea lemnului și relația sa cu densitatea sunt esențiale pentru înțelegerea proprietăților sale mecanice. Atunci când este supus la teste de încovoiere, forfecare, compresie sau tracțiune, o densitate mai mică înseamnă lemn mai slab, în timp ce densitățile mai mari au ca rezultat o rigiditate mai mare - această proprietate face ca podelele și căpriorii să fie rezistenți la deformarea excesivă provocată de sarcinile de lucru, fără a da senzația de instabilitate și fără a crea aspectul de lemn căzut.
Deși diferențele dintre speciile comerciale de lemn sunt evidente, densitatea medie a pieselor individuale depinde de factori precum viteza de creștere a copacului în momentul tăierii și conținutul său de umiditate. Tehnicile de tăiere și reglementările regionale joacă, de asemenea, un rol în modelarea acestor caracteristici.
Densitatea și DBH au o corelație interesantă, sugerând că producția de cherestea este corelată negativ cu densitatea arboretului, în timp ce este corelată pozitiv cu suprafața bazală și volumul total de lemn. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că arborii cu densitate mai mare produc cantități egale de cherestea și lemn energetic în condiții date de înălțime și suprafață bazală.
Lemnul este un izolator eficient datorită structurii sale celulare care îi permite să stocheze căldura prin absorbția aerului în porii săi, acționând ca un depozit de energie și eliberând-o încet pe măsură ce temperatura scade. Acest efect este amplificat și mai mult în cazul lemnului dens, cum ar fi stejarul și bradul Douglas, unde fibrele dense de celuloză creează o barieră eficientă de transfer termic, păstrând căldura în interiorul structurilor și menținând confortul oamenilor pe tot parcursul iernii. Clădirile din lemn oferă cel mai bun confort pe timp de iarnă datorită acestor proprietăți ale izolației din lemn.
Conținutul de umezeală
Umiditatea este o substanță prezentă în mod natural în aproape toate materialele, pătrunzând în structurile moleculare ale acestora și având o influență enormă asupra caracteristicilor lor fizice; greutatea, dilatarea termică, amalgamarea și conductivitatea electrică pot fi toate modificate chiar și de cantități minime de umiditate.
Producția alimentară necesită un control precis al umidității, iar nivelurile necorespunzătoare pot avea efecte devastatoare. Nivelurile excesive sau deficitare de umiditate pot avea un impact negativ asupra tuturor aspectelor caracteristicilor fizice ale alimentelor - de la aspect și aromă, până la gust și textură - precum și asupra utilajelor utilizate în producție, prin crearea condensului care necesită reparații costisitoare.
Producătorii se bazează foarte mult pe metode precise de măsurare a conținutului de umiditate pentru a monitoriza calitatea producției, fie prin metode sau instrumente spectroscopice, chimice, de conductivitate electrică și termogravimetrice. Pentru a obține cele mai bune rezultate, este esențial ca eșantioanele selectate pentru testare să reprezinte cu exactitate întregul lot testat - pentru a realiza acest lucru, ar trebui să se utilizeze probe prelevate aleatoriu și colectate din întregul lot, în loc să se selecteze zone unice din care să se colecteze probe.
De asemenea, este esențial să aveți un instrument de testare capabil să măsoare simultan atât conținutul de umiditate, cât și activitatea apei. Un aparat bun de măsurare a umidității ar trebui să aibă capacitatea de a efectua ambele măsurători prin încărcarea modelelor izoterme specifice materialului testat, eliminând calculele complexe ale utilizatorului.
Un rezultat rapid al testului este esențial pentru a-l aplica la punctul de producție și pentru a efectua ajustări înainte ca calitatea produsului să se deterioreze, garantând productivitatea maximă și prevenind, în același timp, pauzele de producție costisitoare sau pierderile de produse care ar reduce costurile de întrerupere și ar crește productivitatea.
Decagon a abordat această provocare cu instrumentul său de analiză a umidității AquaLab Series 4TE Duo, care utilizează o oglindă răcită pentru a măsura activitatea apei din produse înainte de a converti aceste date în conținutul lor de umiditate prin modele izoterme. Deoarece este singurul instrument de analiză a umidității de pe piață care oferă ambele măsurători, economisește atât timp, cât și efort prin eliminarea proceselor de calcul greoaie.
