Träväggar med hög termisk massa kan bidra till att sänka energiförbrukningen, men många känner inte till vad som menas med "hög termisk massa".
Material med hög termisk massa absorberar solvärme under dagen och avger den sedan genom nattlig strålning, vilket sänker inomhustemperaturen och minskar kostnaderna för luftkonditionering. Den här tekniken minskar behovet av luftkonditionering avsevärt.
Termodynamik
Träets hållbarhet, styrka och biofila egenskaper är välkända för byggare, men dess termiska fördelar förbises ofta. Genom att inkludera tungt timmer i en byggnads design hjälper dess termiska massa till att reglera inomhustemperaturen samtidigt som energiförbrukningen minskar och komfortnivåerna året runt förbättras. Termisk massa avser ett materials förmåga att absorbera, lagra och gradvis avge värmeenergi över tid.
Material med hög termisk massa, som tegelväggar och klinkergolv, absorberar energi från solljus och interna källor som människor och utrustning, innan de långsamt släpper ut den igen under kvälls- och nattetid för att reglera temperaturen i hemmet och hjälpa till att balansera säsongsvariationer i utomhustemperaturen. Denna process kallas termisk fördröjning.
Trä har en exceptionell volymetrisk värmekapacitet, vilket gör att det kan absorbera stora mängder värmeenergi innan det långsamt avger den när temperaturen skiftar. Dessutom bidrar dess hygroskopiska egenskaper till att reglera luftfuktigheten inomhus och minimera risken för mögel.
Timmer kan fungera som ett effektivt värmebatteri i alla hem, med täta arter som ek och douglasgran som fungerar som svampar som absorberar och lagrar värme tills den omgivande temperaturen sjunker, för att sedan avge den senare, vilket sparar energiförbrukning och utsläpp.
För att maximera fördelarna med termisk massa måste den användas tillsammans med lämpliga isolering för att undvika oönskad värmeförlust genom drag och luft läckor. Korrekt isolering säkerställer också att värme som absorberas av termisk massa inte försvinner ut genom drag och luftläckor.
När du bestämmer tjockleken på virket för ditt nästa projekt är det viktigt att komma ihåg att nominella och faktiska mått kan skilja sig åt beroende på hur det bearbetas. Nominella mått avser vanligtvis mått som de kommer ut från ett sågverk, medan faktiska mått tar hänsyn till krympning som uppstår när träet torkar samt sågtekniker (slätsågat, riftsågat eller kvartsågat). Dessutom kan regionala standarder påverka nominella och faktiska dimensioner; att välja en optimal virkesdimension kan ha en enorm effekt på effektivitet och estetik. Att välja en optimal timmerstorlek kan vara avgörande för ett helt projekt effektivitet eller estetiskt värde! Att välja en effektiv virkesdimension kan ha stora konsekvenser för såväl effektivitet som estetiska fördelar i alla projekt! Att välja rätt virkesdimension kan ha stor inverkan på såväl effektivitet som estetiska kvaliteter i alla projekt - genom att använda lämpliga virkesdimensioner kan effektiviteten och estetiken i projekten förändras avsevärt samtidigt.
Termisk konduktivitet
Träets förmåga att absorbera och lagra värmeenergi är en av de största fördelarna med byggnader, eftersom det bidrar till att dämpa temperaturvariationer samtidigt som det fungerar som ett värmebatteri. Dessutom är trä hygroskopiskt, vilket bidrar till att hantera luftfuktigheten inomhus och minskar risken för mögel.
De termiska egenskaperna hos massivt trä varierar beroende på både densitet och fukthalt, vilket gör det problematiskt och tidskrävande att utvärdera dem genom in-situ-testning. Typiska laboratoriemetoder som används för att mäta dem innebär därför att man använder små prover som måste hållas i konstant temperaturkontakt med metallplattor, vilket gör in-situ-testning opraktiskt; dessutom begränsar dessa processer antalet prover som kan undersökas i en studie.
Därför är det absolut nödvändigt att utveckla effektivare metoder för att mäta värmeledningsförmågan hos träbaserade material. Ett möjligt tillvägagångssätt skulle vara att undersöka korrelationer mellan relativ dielektricitetskonstant och värmeledningsförmåga: dielektricitetskonstanten är direkt kopplad till fuktinnehållsnivåer i material, så denna korrelation skulle kunna göra det möjligt för användare att förutsäga materialens ledningsförmåga utan att först behöva fastställa deras typ.
Som visas i fig. 6a indikerar en R2 -poäng på 0,87 ett starkt samband mellan paulownias uppmätta relativa dielektricitetskonstant och värmeledningsförmåga och deras respektive värmeledningsförmåga. Dessutom faller de flesta mätosäkerheter inom 10% från regressionslinjens regressionslinje - vilket indikerar att de flesta avläsningar ligger inom 10% osäkerhet - med större värden som anger högre fuktinnehållsnivåer medan mindre värden representerar torrare prover.
Även om detta samband är uppmuntrande bör man komma ihåg att dess effekt också kan påverkas av andra faktorer som ådringsriktning och träets anatomi. Därför måste ytterligare forskning göras för att utveckla ett instrument som automatiskt kan bestämma ett materials dielektriska konstant utifrån dess värmeledningsförmåga.
Som en del av en större studie som analyserar värme- och massöverföring mellan hybridpaneler av korslimmat trä (CLT) bestående av LSL- och rödgranskivor, undersökte vi nyligen förhållandet mellan värmeledningsförmågan genom tjockleken hos dessa material och fuktinnehållet, och använde denna forskning för att skapa en prediktiv modell för värmeledningsförmågan genom tjockleken mellan LSL- och rödgranskivor med olika fuktinnehåll.
Täthet
Träets densitet eller specifika vikt är en viktig faktor vid val av konstruktionsvirke. Detta förhållande mäter träets volymetriska densitet i förhållande till vatten (exklusive luft). Som exempel kan nämnas att en kubikmeter eukalyptus har en densitet på 1 kg/m3.
Jämförelsevis har betong en densitet på 3 kg/m3.
Virkets tjocklek och dess förhållande till densiteten är avgörande för att förstå dess mekaniska egenskaper. När virket utsätts för böjnings-, skjuvnings-, tryck- eller dragprov innebär lägre densitet svagare virke medan högre densitet ger större styvhet - denna egenskap gör golv och takbjälkar motståndskraftiga mot överdriven nedböjning från arbetsbelastningar utan att kännas ostadiga och ge intryck av hängande timmer.
Även om skillnaderna mellan olika kommersiella träslag är uppenbara, beror den genomsnittliga densiteten hos enskilda bitar på faktorer som hur snabbt ett träd växte när det fälldes och dess fukthalt. Sågningstekniker och regionala bestämmelser spelar också en roll i utformningen av dessa egenskaper.
Densitet och DBH har ett intressant samband, vilket tyder på att sågverksproduktionen är negativt korrelerad med beståndets densitet medan den är positivt relaterad till grundyta och total virkesvolym. Detta kan förklaras av att träd med högre densitet producerar lika stora mängder sågverks- och energived från givna höjd- och grundyteförhållanden.
Trä är en effektiv isolator tack vare sin cellstruktur som gör att det kan lagra värme genom att absorbera luft i sina porer, fungera som ett energilager och långsamt släppa ut den när temperaturen sjunker. Denna effekt förstärks ytterligare med täta träslag som ek och douglasgran, där de täta cellulosafibrerna skapar en effektiv barriär för värmeöverföring, vilket håller värmen inne i strukturen och ger människor en behaglig vinterkänsla. Träbyggnader erbjuder den ultimata boendekomforten vintertid tack vare dessa egenskaper hos träisolering.
Fukthalt
Fukt är ett naturligt förekommande ämne som finns i nästan alla material, genomsyrar dess molekylära strukturer och har ett enormt inflytande på deras fysiska egenskaper; vikt, termisk expansion, amalgamering och elektrisk ledningsförmåga kan alla förändras av även minimala mängder fukt.
Livsmedelsproduktion kräver noggrann fuktkontroll, och felaktiga nivåer kan få förödande effekter. För höga eller för låga fuktnivåer kan ha negativa effekter på alla aspekter av ett livsmedels fysiska egenskaper - från utseende och smak till smak och konsistens - samt på maskiner som används i produktionen genom att skapa kondens som kräver dyra reparationer.
Producenter förlitar sig i hög grad på exakta metoder för mätning av fukthalt för att övervaka produktionskvaliteten, oavsett om det sker med spektroskopiska, kemiska, elektriska konduktivitetsmetoder eller termogravimetriska metoder eller instrument. För bästa resultat är det avgörande att de prover som väljs ut för testning representerar hela det parti som testas - för att uppnå detta bör man använda slumpmässigt utvalda prover från hela partiet i stället för att välja ut enstaka områden att samla in prover från.
Det är också viktigt att ha ett testinstrument som samtidigt kan mäta både fukthalt och vattenaktivitet. En bra fuktmätare bör ha möjlighet att göra båda genom att ladda upp isotermiska modeller som är specifika för det material som testas, vilket eliminerar komplexa beräkningar av användaren.
Ett snabbt testresultat är avgörande för att kunna tillämpa det vid produktionsstället och göra justeringar innan produktkvaliteten försämras, vilket garanterar maximal produktivitet samtidigt som det förhindrar kostsamma produktionsstopp eller produktförluster som skulle minska stilleståndskostnaderna och öka produktiviteten.
Decagon har tagit itu med denna utmaning med sitt AquaLab Series 4TE Duo fuktanalysinstrument, som använder en kyld spegel för att mäta vattenaktiviteten hos produkter innan dessa data omvandlas till deras fuktinnehåll via isotermiska modeller. Eftersom det är det enda fuktanalysinstrumentet på marknaden som erbjuder båda mätningarna, sparar det både tid och ansträngning genom att eliminera besvärliga beräkningsprocesser.
