Дерево имеет высокие теплоизоляционные способности

Теплостойкость и влажность древесины

Древесина, бесспорно, является одним из наиболее широко применяемых материалов, который, благодаря своим отличным обрабатывающим свойствам, ежедневно используется в строительстве большинства домов. Хорошее соотношение удельного веса и стойкости к нагрузкам позволяет использовать его во всевозможных конструкциях. Рассмотрим немного подробнее вопросы теплопроводности и влажности древесины, поскольку зачастую это наиболее актуальные темы, вызывающие интерес.

Теплостойкость древесины

Древесина имеет пористое строение, и именно поэтому обладает сравнительно хорошими теплоизоляционными свойствами. Но стоит учитывать, что теплостойкость древесного материала уменьшается при повышении содержания влажности в древесине. Собственно, вода вытесняет воздух из пор дерева, ухудшая тем самым теплоизоляционные свойства материала. Это является одной из главных причин, почему деревянные конструкции стоит изолировать или обрабатывать водоотталкивающими составами.

Кроме влажности, на теплостойкость древесного материала влияет и плотность древесины. Чем плотнее структура, тем выше теплопроводность. В случае конструкции стены из клееного бруса деревянные ламели сбалансированы – ламели с более плотной структурой и менее плотные ламели в деревянной стене распределены равномерно, благодаря чему уменьшается воздействие на неравномерную теплостойкость.

Всё более ужесточающиеся требования к теплопроводности стеновых конструкций раз за разом усложняют жизнь предприятий, продающих дома из бруса. Разумеется, стеновую конструкцию дома из бруса нельзя сравнивать со стенами, которые каждый раз покрываются всё более толстыми слоями утеплительного материала, но каждый дом следует рассматривать как единое целое, а не только отдельно конструкции стен. Потери тепла через стены составляют примерно 15-20% и при инвестициях в стены, утепленные толстым слоем, зачастую ставится под вопрос рентабельность таких инвестиций.

Массивные стены домов из бруса аккумулируют тепло, помогая тем самым уменьшить малую теплопроводность. У дома из бруса проблема скорее даже не в теплопроводности древесины как таковой, а в том, что при усушке/усадке древесины между бревнами возникают пустоты, через которые уходит тепло. Дом из клееного бруса в данном случае имеет большое преимущество, поскольку оседания деревянной стены минимальны, и риск потери тепла через щели сводится к минимуму.

Влажность древесины

Одним из важнейших свойств древесины является её способность связывать влагу. В зависимости от температуры и относительной влажности воздуха, древесный материал изменяет и уравновешивает собственную влажность. Такая способность древесины поглощать в себя влагу до тех пор, пока она не уравновесится с влажностью окружающего воздуха, называется гигроскопичностью.

С одной стороны, такое свойство носит негативный характер, поскольку изменению влажности сопутствует деформация материала, и повышенная влажность может вызвать, например, гниение. С другой стороны, такая способность связывать влагу помогает создать в доме подходящий микроклимат, и человек в деревянном доме чувствует себя очень комфортно. Иногда используется такое выражение, как «дом дышит», но строительная физика такого понятия не признаёт. В данном случае скорее следует иметь в виду, что древесина помогает сбалансировать содержание влажности в помещениях – влажная древесина отдает влагу окружающему воздуху, сухая древесина поглощает её.

В связи с тем, что древесина может деформироваться вследствие изменения влажности, в строительстве очень важно использовать так называемую воздушно-сухую древесину, содержание влажности которой составляет 16…20%. Finnlamelli довел содержание начальной влажности своего клееного бруса до 15%, благодаря чему впоследствии деформация значительно снижается. Собственно, в случае деревянного материала действует простое правило: чем выше содержание влажности в древесине, тем большей деформации подвергается материал при высыхании.

Источник

Теплопроводность дерева: какое дерево самое тёплое?

Важно знать

Наиболее удобным материалом для строительства дома или коттеджа является древесина, так как её теплопроводность остается постоянной в широком интервале температур от -40 до +40 градусов. Но существуют и другие факторы, влияющие на проводимость тепла материалов, в том числе древесины. Например, влажность, от которой зависит в большей степени теплопроводность дерева.

Что такое показатель теплопроводности

В каждом доме наружная и внутренняя поверхности имеют разную температуру. От более теплого места к холодному поступает поток тепла и в различных материалах тепло передается с разной скоростью. Это зависит от особого свойства материалов, которое называется показателем теплопроводности.

Свойство материалов проводить теплоту от более горячего места к холодному путем беспорядочного движения атомов и молекул называется теплопроводностью. Тепло передается путем хаотичного столкновения данных частиц между собой.

При рассмотрении вопроса строительства зданий передача тепла, его потеря при условии ровных стен теплопроводностью считают не беспорядочный поток, а направленный. В этом случае берется в учет температура снаружи и внутри здания, а не на поверхности стены. Отсюда и рассчитывается теплопроводность дерева.

Теплопроводность древесины

Из древесины удобно строить дома, дачи и другие объекты разных размеров. Самым главным фактором является малая теплопроводность этого материала. Тепло лучше всего сохраняется в доме, построенном из кедра. После него идет ель, затем лиственница. Сосна больше всего проводит тепла, как и дуб.

Теплоизоляционные свойства древесины человеку известны издавна. В древнем мире люди применяли дерево для изготовления различных построек, кроватей, стульев и даже посуды. Сухая древесины почти не проводит тепло, так как внутренняя структура имеет много воздушных пор. Если прислонить руку к деревянной поверхности, то ощущается тепло. Это происходит по причине медленной отдачи энергии с тела человека.

Сегодня стало популярным покрытие полов в квартирах ламинатом. Но этот материал намного холоднее натурального дерева. Проводимость тепла древесиной во многом зависит от ее плотности. Чем она больше, тем лучше проводится тепло. Кроме того, важное значение имеют направление волокон древесины и влажность. С повышением содержания воды в дереве резко возрастает его теплопроводность.

Древесина как строительный материал

Древесина во все времена применялась в качестве строительного материала. Она уступает по массовости только камню. Химические свойства дерева довольно сложны, но люди с успехом использовали уникальные свойства этого материала для строительства.

Дерево широко применяется для постройки домов, лодок, домашней мебели. Большим достоинством древесины является то, что она является природным материалом. Это делает его экономически выгодным и доступным. Древесина обладает достаточной прочностью, обеспечивает необходимую теплоизоляцию.

Дерево легко поддается обработке, ее можно придать разные размеры и формы, чтобы создать любую конструкцию. Древесина относится к биологически разлагаемым, экологически устойчивым продуктам. У нее наиболее низкий след углерода, по сравнению с другими строительными материалами.

Для добычи древесины не нужны высокоэнергетические виды топлива, по сравнению с пластиком, железом или кирпичом. С течением времени дерево в природе постепенно возобновляется. При строительстве объектов древесина в сочетании с другими материалами обеспечивает длительный срок службы, огнестойкость, изоляцию от влаги, шума и холода.

Расположение волокон

Величина теплопроводности различается в зависимости от того, как расположены волокна. Каждый вид дерева имеет свой коэффициент теплопроводности вдоль волокон. Чаще всего он составляет величину 0.4. В сильные морозы древесина промерзает вдоль волокон намного сильнее, чем поперек. Это можно увидеть в промерзших углах деревянных домов.

Интересной особенностью обладает пробковое дерево. Оно имеет наименьший коэффициент проводимости тепла, по сравнению с другими породами деревьев. Но применять его для постройки домов и других сооружений нецелесообразно, так как пробка не обладает достаточной прочностью. Но для утепления помещений она подходит как нельзя лучше.

Ниже приведена таблица теплопроводности древесины в зависимости от влажности и расположения волокон.

При повышении влажности и плотности деревянного изделия увеличивается проведение тепла как поперек, так и вдоль волокон. В следующей таблице указаны величины теплопроводности дерева поперек волокон при разной влажности, отрицательных и положительных температурах.

Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев

Если проанализировать данные из таблицы, то можно понять, что показатель проводимости тепла древесины меньше аналогичной характеристики других стеновых материалов. Только некоторые инновационные материалы могут соперничать с деревом.

Строительный материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м * град)	Теплоемкость, Дж/(кг * град)
Береза	510 — 770	0.15	1250
Тополь	350 — 500	0.17	—
Сосна и ель поперек волокон	500	0.09	2300
Сосна смолистая 15 % влажности	600 — 750	0.15 — 0,23	2700
Липа, (15 % влажн.)	320 — 650	0.15	—
Дуб вдоль волокон	700	0.23	2300
Дуб поперек волокон	700	0.1	2300
Сосна и ель вдоль волокон	500	0.18	2300
Пихта	450 — 550	0.1 – 0.26	2700
Кедр	500 — 570	0.095	—
Клен	620 — 750	0.19	—
Лиственница	670	0.13	—

Большое влияние на проведение тепла оказывают влажность и плотность древесины. Кроме того, одна и та же порода может проявлять себя по-разному, в зависимости от региона произрастания. Поэтому в таблице можно увидеть несколько параметров для одного вида дерева.

Самым «теплым» деревом считается кедр. Он меньше всего проводит тепло, поэтому дома из такого материала будут наиболее экономичными в плане расходов на отопление.

Ель и пихта тоже будут неплохим выбором для постройки теплого дома. Однако, пихта не должна содержать много смолы, которая намного снижает сохранение тепла.

Плотность хвойных пород деревьев во многом зависит от региона произрастания, что влияет на теплопроводность древесины. Например, славится астраханская сосна, из которой делают мачты. В Вологодской области строители чаще выбирают не сосну, а ель.

При строительстве часто в расчет берут среднее значение теплопроводности по древесине сосны – 0.15 Вт на м*С. На самом деле, если взять сухое дерево, то для ели, сосны и пихты коэффициент теплопроводности равен 0.13, а для кедра не более 0.1. Примерно такие же характеристики имеют газосиликатные блоки, которые изготавливаются в автоклавах.

Толщина стены из дерева

Если взять в расчет коэффициент теплопроводности 0.13 для средней полосы России, то стены домов необходимо делать толщиной 0.11 х 3 = 0.33 метра. Отсюда и берется среднее значение толщины стены из сосновой древесины. Это норматив для условий сбережения тепла и энергетических запасов.

Все привыкли в доме видеть стены плоскими и ровными. Из физики известно, что тепло передается через беспорядочное движение частиц. Но, когда стена ровная, то теплота передается прямолинейно и направленно от места с большим нагревом к меньшему.

Если стены здания бревенчатые, то ситуация несколько меняется. Круглая поверхность бревен создает векторы направления тепла в разные стороны. В итоге толщиной стены является диаметр бревна, а узкое место не учитывается. Участок межвенцового паза (теплового моста) часто принимают за «мостик холода» по аналогии раствора при строительстве кирпичной стены.

Но, кроме толщины стены, большую роль играет температура в помещении. Также может получиться, что постройка теплого дома получится экономически невыгодным. Ведь расходы на его последующий ремонт могут оказаться слишком велики и не покроют стоимость отопления.

Особенности конструкций из древесины

Чаще всего для строительства теплого дома, коттеджа или дачи применяют брус со стандартным сечением 150х150 мм. Он выполнен из хвойных пород деревьев, которые обладают правильным отношением стоимости и теплопроводности.

Стена должна иметь толщину 450 мм, чтобы сохранить нужное количество тепла, а брус имеет размер всего 150 мм.

Вопрос в том, что при строительстве, кроме древесины применяются и другие новые материалы. Ведь чисто деревянный дом получится очень дорогим. Наиболее выгодно будет сделать тонкие деревянные стены, а потом утеплить их синтетическими материалами.

Особенно это подойдет для северных регионов России, где морозы могут достигать -50 градусов. Кроме отличного сохранения тепла, дерево имеет и другие важные свойства, которые отсутствуют у кирпича, камня или бетона. Например, упругость, износостойкость, удобство обработки.

Источник