Стены из деревянного каркаса, обладающие высокой тепловой массой, могут помочь снизить энергопотребление, однако многие люди не знают, что такое "высокая тепловая масса".
Материалы с высокой тепловой массой поглощают солнечное тепло в течение дня, а затем отдают его через ночное излучение, тем самым снижая внутреннюю температуру и уменьшая затраты на кондиционирование воздуха. Эта технология значительно снижает потребность в кондиционировании воздуха.
Термодинамика
Экологичность, прочность и биофильные свойства древесины хорошо известны строителям, однако ее тепловые преимущества часто остаются незамеченными. Если включить тяжелую древесину в конструкцию здания, ее тепловая масса поможет регулировать температуру в помещениях, одновременно снижая потребление энергии и повышая уровень комфорта в течение всего года. Под тепловой массой понимается способность любого материала поглощать, накапливать и постепенно отдавать тепловую энергию с течением времени.
Материалы с высокой тепловой массой, такие как кирпичные стены и плиточные полы, поглощают энергию солнечного света, а также внутренних источников, таких как люди и оборудование, а затем медленно отдают ее в вечернее и ночное время, регулируя температуру в доме и помогая сбалансировать сезонные изменения температуры наружного воздуха. Этот процесс известен как тепловое запаздывание.
Древесина обладает исключительной объемной теплоемкостью, что позволяет ей поглощать большое количество тепловой энергии, а затем медленно рассеивать ее при изменении температуры. Кроме того, ее гигроскопичность помогает регулировать уровень влажности в помещении и минимизировать риск появления плесени.
Древесина может служить эффективным тепловым аккумулятором в любом доме: плотные породы, такие как дуб и пихта Дугласа, действуют как губка, поглощая и сохраняя тепло до снижения температуры окружающей среды, а затем высвобождая его, экономя потребление энергии и выбросы.
Чтобы получить максимальную пользу, тепловая масса должна использоваться вместе с соответствующими изоляция, чтобы избежать нежелательных потерь тепла через сквозняки и воздух Протечки. Правильный Изоляция также гарантирует, что тепло, поглощаемое тепловой массой не улетучивается через сквозняки и утечки воздуха.
Определяя толщину древесины для своего следующего проекта, необходимо помнить, что номинальные и фактические размеры могут отличаться в зависимости от способа обработки. Номинальные размеры обычно относятся к размерам, полученным на заводе, в то время как фактические размеры учитывают усадку, происходящую при высыхании древесины, а также технику распила (простой, рифленый или четвертной). Кроме того, региональные стандарты могут влиять на номинальные и фактические размеры; выбор оптимального размера древесины может оказать огромное влияние на эффективность и эстетику. Выбор оптимального Размер лесоматериалов может сделать или разрушить весь проект. эффективность или эстетическая ценность! Выбор эффективного размера пиломатериалов может существенно повлиять как на эффективность, так и на эстетические качества любого проекта! Выбор подходящего размера пиломатериалов может оказать существенное влияние как на эффективность, так и на эстетические качества любого проекта - использование пиломатериалов подходящего размера может значительно повысить эффективность и эстетичность проектов одновременно.
Теплопроводность
Способность древесины поглощать и накапливать тепловую энергию - одно из главных достоинств зданий, помогающее смягчить перепады температур и выступающее в роли теплового аккумулятора. Кроме того, древесина обладает гигроскопичностью, что помогает регулировать уровень влажности в помещениях и снижает риск появления плесени.
Тепловые свойства массивной древесины зависят от ее плотности и содержания влаги, что делает их оценку при натурных испытаниях проблематичной и трудоемкой. Поэтому типичные лабораторные методы, используемые для их измерения, предполагают использование небольших образцов, которые должны находиться в постоянном температурном контакте с металлическими пластинами, что делает испытания in situ непрактичными; кроме того, эти процессы ограничивают количество образцов, которые могут быть исследованы в рамках одного исследования.
Поэтому необходимо разработать более эффективные методы измерения теплопроводности древесных материалов. Одним из возможных подходов является изучение корреляции между относительной диэлектрической проницаемостью и теплопроводностью: диэлектрическая проницаемость напрямую связана с уровнем содержания влаги в материалах, поэтому такая корреляция может позволить пользователям прогнозировать проводимость материалов без необходимости предварительно определять их тип.
Как показано на рис. 6a, показатель R2, равный 0,87, указывает на сильную связь между измеренными значениями относительной диэлектрической проницаемости и теплопроводности павловнии и их соответствующими теплопроводностями. Кроме того, большинство погрешностей измерений находятся в пределах 10% от линии регрессии, что указывает на то, что большинство показаний находятся в пределах погрешности 10%, при этом большие значения обозначают более высокие уровни содержания влаги, а меньшие значения представляют более сухие образцы.
Хотя такая корреляция обнадеживает, следует помнить, что на ее эффект могут влиять и другие факторы, такие как направление зерен и анатомические особенности древесины. Поэтому необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы разработать прибор, способный автоматически определять диэлектрическую проницаемость материала по его теплопроводности.
В рамках более масштабного исследования, посвященного анализу тепло- и массообмена между гибридными панелями из поперечно-слоистой древесины (CLT), состоящими из ламелей LSL и красной ели, мы недавно изучили взаимосвязь между теплопроводностью этих материалов через толщину и содержанием влаги, используя это исследование для создания прогнозной модели для теплопроводности через толщину между ламелями LSL и красной ели с различным содержанием влаги.
Плотность
Плотность древесины, или удельный вес, является важным фактором при выборе строительной древесины. Этот показатель измеряет объемную плотность древесины по отношению к воде (без учета воздуха). Например, один кубический метр эвкалипта имеет плотность 1 кг/м3.
Для сравнения, плотность бетона составляет 3 кг/м3.
Толщина древесины и ее взаимосвязь с плотностью важны для понимания ее механических свойств. При испытаниях на изгиб, сдвиг, сжатие или растяжение меньшая плотность означает более слабую древесину, а большая плотность приводит к большей жесткости - благодаря этому свойству полы и стропила устойчивы к чрезмерному прогибу под действием рабочих нагрузок, не вызывая ощущения неустойчивости и не создавая видимости провисания древесины.
Хотя различия между коммерческими породами древесины очевидны, средняя плотность отдельных кусков зависит от таких факторов, как скорость роста дерева на момент сруба и его влажность. Также свою роль в формировании этих характеристик играют технологии распиловки и региональные правила.
Плотность и DBH имеют интригующую корреляцию, что говорит о том, что производство пиломатериалов отрицательно связано с плотностью древостоя и положительно - с базальной площадью и общим объемом древесины. Это может объясняться тем, что деревья с более высокой плотностью производят равное количество пиловочника и энергетической древесины при заданных условиях высоты и базальной площади.
Древесина является эффективным теплоизолятором благодаря своей ячеистой структуре, которая позволяет ей сохранять тепло, впитывая воздух в свои поры, действуя как хранилище энергии и медленно высвобождая ее по мере снижения температуры. Этот эффект еще больше усиливается при использовании плотных пород древесины, таких как дуб и пихта Дугласа, где плотные волокна целлюлозы создают эффективный барьер для теплопередачи, удерживая тепло внутри конструкций и сохраняя комфорт для людей в течение всей зимы. Благодаря этим свойствам деревянной изоляции здания из древесины обеспечивают максимальный комфорт проживания зимой.
Содержание влаги
Влага - это естественное вещество, присутствующее практически во всех материалах, проникающее в их молекулярные структуры и оказывающее огромное влияние на их физические характеристики: вес, тепловое расширение, амальгамация и электропроводность могут изменяться под воздействием даже минимального количества влаги.
Производство продуктов питания требует точного контроля влажности, и неправильный уровень влажности может иметь разрушительные последствия. Чрезмерный или недостаточный уровень влажности может негативно сказаться на всех аспектах физических характеристик продуктов питания - от внешнего вида и аромата до вкуса и текстуры - а также на оборудовании, используемом в производстве, поскольку образуется конденсат, требующий дорогостоящего ремонта и простоя.
Производители в значительной степени полагаются на точные методы измерения содержания влаги для контроля качества продукции, будь то спектроскопические, химические, электропроводные или термогравиметрические методы или приборы. Для достижения наилучших результатов очень важно, чтобы образцы, отобранные для тестирования, точно представляли всю тестируемую партию - для этого следует использовать случайные образцы, собранные со всей партии, а не выбирать отдельные участки для отбора образцов.
Также важно иметь прибор, способный одновременно измерять содержание влаги и активность воды. Хороший влагомер должен иметь возможность делать и то, и другое, загружая модели изотерм, характерные для тестируемого материала, что избавляет пользователя от сложных расчетов.
Оперативное получение результатов испытаний необходимо для того, чтобы применить их на производстве и внести коррективы до того, как качество продукции ухудшится, гарантируя максимальную производительность и предотвращая дорогостоящие перерывы в производстве или потери продукции, что позволило бы снизить затраты на простой и повысить производительность.
Компания Decagon решила эту проблему с помощью своего прибора для анализа влажности AquaLab Series 4TE Duo, который использует охлаждаемое зеркало для измерения активности воды в продуктах, а затем преобразует эти данные в содержание влаги с помощью моделей изотерм. Это единственный прибор для анализа влажности на рынке, который предлагает оба измерения, что позволяет сэкономить время и силы, устранив громоздкие процессы расчетов.
