Стіни з дерев'яним каркасом, які містять велику теплову масу, можуть допомогти знизити енергоспоживання; однак багато людей не знають, що таке "велика теплова маса".
Матеріали з високою тепловою масою поглинають сонячне тепло вдень, а потім віддають його через нічне випромінювання, таким чином знижуючи внутрішню температуру і зменшуючи витрати на кондиціонування. Ця технологія значно зменшує потребу в кондиціонуванні повітря.
Термодинаміка
Будівельникам добре відомі стійкість, міцність та біофільні властивості деревини, проте її теплові переваги часто залишаються поза увагою. Включення важкої деревини в конструкцію будівлі дозволяє регулювати температуру в приміщенні, одночасно знижуючи енергоспоживання та підвищуючи рівень комфорту протягом усього року. Теплова маса - це здатність будь-якого матеріалу поглинати, зберігати і поступово віддавати теплову енергію з плином часу.
Матеріали з високою теплоємністю, такі як цегляні стіни та кахельна підлога, поглинають енергію сонячного світла, а також внутрішніх джерел, таких як люди та обладнання, а потім повільно вивільняють її у вечірній та нічний час, щоб регулювати температуру в приміщенні та допомагати збалансувати сезонні зміни температури зовнішнього повітря. Цей процес відомий як тепловий лаг.
Деревина має виняткову об'ємну теплоємність, що дозволяє їй поглинати велику кількість теплової енергії, а потім повільно розсіювати її при зміні температури. Крім того, її гігроскопічність допомагає регулювати рівень вологості в приміщенні та мінімізувати ризик появи плісняви.
Деревина може слугувати ефективним тепловим акумулятором у будь-якому будинку: щільні породи, такі як дуб і ялиця Дугласа, діють як губки, поглинаючи і зберігаючи тепло, поки температура навколишнього середовища не знизиться, а потім вивільняючи його, зменшуючи споживання енергії та викиди в атмосферу.
Щоб максимізувати свої переваги, теплова маса повинна використовуватися разом з відповідними ізоляція, щоб уникнути небажаних втрат тепла через протяги та повітря витоки. Правильно. ізоляція також забезпечує поглинання тепла тепловою масою не витікає через протяги та витоки повітря.
Визначаючи товщину деревини для вашого наступного проекту, важливо пам'ятати, що номінальні та фактичні розміри можуть відрізнятися залежно від способу її обробки. Номінальні розміри, як правило, відносяться до розмірів, які виходять з лісопилки; в той час як фактичні розміри враховують усадку, яка відбувається при висиханні деревини, а також техніку розпилювання (рівна пила, рифлена пила або чверть пила). Крім того, регіональні стандарти можуть впливати на номінальні та фактичні розміри; вибір оптимального розміру деревини може мати величезний вплив на ефективність та естетику. Вибір оптимального розмір деревини може зробити або зруйнувати весь проект ефективність або естетична цінність! Вибір ефективного розміру деревини може мати значний вплив як на ефективність, так і на естетичні якості в будь-якому проекті! Вибір відповідного розміру деревини може мати значний вплив як на ефективність, так і на естетичні якості в будь-якому проекті - використання відповідних розмірів деревини може значно підвищити ефективність та естетичність проектів одночасно.
Теплопровідність
Здатність деревини поглинати та зберігати теплову енергію є однією з головних переваг, яку вона надає будівлям, допомагаючи пом'якшити температурні коливання, діючи як тепловий акумулятор. Крім того, деревина має гігроскопічну природу, що допомагає регулювати рівень вологості в приміщенні, зменшуючи ризик появи плісняви.
Теплофізичні властивості деревини залежать від її щільності та вологості, що робить їх оцінку в натурних умовах проблематичною та трудомісткою. Тому типові лабораторні методи, що використовуються для їх вимірювання, передбачають використання невеликих зразків, які необхідно тримати в постійному температурному контакті з металевими пластинами, що робить випробування in situ непрактичним; крім того, ці процеси обмежують кількість зразків, які можна дослідити в одному дослідженні.
Таким чином, необхідно розробити більш ефективні методи вимірювання теплопровідності матеріалів на основі деревини. Одним з можливих підходів може бути вивчення кореляції між відносною діелектричною проникністю і теплопровідністю: діелектрична проникність безпосередньо пов'язана з рівнем вологості матеріалів, тому ця кореляція може дозволити користувачам прогнозувати теплопровідність матеріалів без необхідності попереднього визначення їх типу.
Як показано на рис. 6а, показник R2 0,87 вказує на сильний зв'язок між виміряними відносною діелектричною проникністю і теплопровідністю павловнії та їхніми відповідними теплопровідностями. Крім того, більшість невизначеностей вимірювань знаходяться в межах 10% лінії регресії - що вказує на те, що більшість показань знаходяться в межах невизначеності 10% - з більшими значеннями, що позначають вищі рівні вмісту вологи, тоді як менші значення представляють більш сухі зразки.
Хоча ця кореляція є обнадійливою, слід також пам'ятати, що на її ефект можуть впливати й інші фактори, такі як напрямок волокон та анатомія деревини. Тому необхідно провести подальші дослідження, щоб розробити інструмент, здатний автоматично визначати діелектричну проникність матеріалу за його теплопровідністю.
В рамках більш масштабного дослідження, присвяченого аналізу тепло- і масообміну між гібридними перехресно-ламінованими дерев'яними панелями (CLT), що складаються з ЛДСП і ламелей червоної ялини, ми нещодавно дослідили взаємозв'язок між наскрізною теплопровідністю цих матеріалів і вмістом вологи, використовуючи це дослідження для створення прогнозної моделі для наскрізної теплопровідності між ЛДСП і ламелями червоної ялини з різним вмістом вологості.
Щільність
Щільність або питома вага деревини є важливим фактором при виборі будівельної деревини. Цей показник вимірює об'ємну щільність деревини по відношенню до води (без урахування повітря). Наприклад, один кубічний метр евкаліпта має щільність 1 кг/м3.
Для порівняння, бетон має щільність 3 кг/м3.
Товщина деревини та її взаємозв'язок з щільністю має важливе значення для розуміння її механічних властивостей. При випробуваннях на вигин, зсув, стиснення або розтягнення менша щільність означає слабшу деревину, тоді як більша щільність призводить до більшої жорсткості - ця властивість робить підлоги і крокви стійкими до надмірного прогину від робочих навантажень без відчуття нестабільності і створення видимості провисання деревини.
Хоча відмінності між комерційними породами деревини очевидні, середня щільність окремих частин залежить від таких факторів, як швидкість росту дерева на момент зрубування та його вологість. Технології розпилювання та регіональні норми також відіграють певну роль у формуванні цих характеристик.
Густота і ЧТВ мають інтригуючу кореляцію, яка свідчить про те, що виробництво пиломатеріалів негативно пов'язане з густотою деревостану, тоді як позитивно - з площею основи і загальним об'ємом деревини. Це можна пояснити тим, що дерева з вищою густотою дають однакову кількість пиломатеріалів та енергетичної деревини за певних умов висоти та площі основи.
Деревина є ефективним ізолятором завдяки своїй комірчастій структурі, яка дозволяє їй зберігати тепло, поглинаючи повітря у своїх порах, діючи як накопичувач енергії та повільно віддаючи її при зниженні температури. Цей ефект ще більше посилюється при використанні щільних порід деревини, таких як дуб і ялиця Дугласа, де їхні щільні целюлозні волокна створюють ефективний бар'єр теплопередачі, утримуючи тепло всередині будівель і забезпечуючи комфорт для людей протягом всієї зими. Завдяки цим властивостям дерев'яної ізоляції будівлі з деревини забезпечують максимальний комфорт проживання взимку.
Вміст вологи
Волога - це природна речовина, яка міститься майже у всіх матеріалах, пронизує їхні молекулярні структури і має величезний вплив на їхні фізичні характеристики; вага, теплове розширення, злипання та електропровідність можуть змінюватися навіть під впливом мінімальної кількості вологи.
Виробництво харчових продуктів вимагає точного контролю вологості, а неналежний рівень вологи може мати руйнівні наслідки. Надмірна або недостатня вологість може негативно впливати на всі аспекти фізичних характеристик продуктів харчування - від зовнішнього вигляду і аромату до смаку і текстури - а також на обладнання, що використовується у виробництві, створюючи конденсат, який вимагає дорогого ремонту.
Виробники значною мірою покладаються на точні методи вимірювання вмісту вологи для моніторингу якості продукції, будь то спектроскопічні, хімічні, електропровідності та термогравіметричні методи або прилади. Для отримання найкращих результатів дуже важливо, щоб зразки, відібрані для тестування, точно представляли всю партію, що тестується - щоб досягти цього, слід використовувати випадковий відбір зразків з усієї партії, а не вибирати окремі ділянки для збору зразків.
Також важливо мати прилад, здатний одночасно вимірювати як вологість, так і активність води. Хороший вологомір повинен мати можливість робити обидва вимірювання, завантажуючи моделі ізотерм, специфічні для матеріалу, що випробовується, усуваючи складні обчислення користувача.
Своєчасний результат випробування необхідний для того, щоб застосувати його на етапі виробництва і внести корективи до того, як якість продукції погіршиться, гарантуючи максимальну продуктивність, запобігаючи при цьому дорогим виробничим паузам або втратам продукції, що дозволить знизити витрати на простої і підвищити продуктивність.
Компанія Decagon вирішила цю проблему за допомогою приладу для аналізу вологості AquaLab серії 4TE Duo, який використовує охолоджене дзеркало для вимірювання активності води в продуктах, а потім перетворює ці дані в їх вологість за допомогою ізотермічних моделей. Оскільки це єдиний на ринку прилад для аналізу вологості, який пропонує обидва виміри, він економить час і зусилля, усуваючи громіздкі обчислювальні процеси.
