Теплопроводность дерева сосна коэффициент теплопроводности

Теплопроводность древесины. Теплотехника деревянных домов

1643366040

В любом здании внутренняя и внешняя поверхности нагреваются различно. В результате от точки большего нагрева к точке меньшего нагрева начинается поток тепла. Передача тепла в разных материалах происходит по-разному. На это влияет такое свойства материалов как теплопроводность.

Теплопроводность — свойство материалов проводить тепло от нагретой части к не нагретой вследствие хаотического движения частиц (молекул, атомов и т.д.). Происходит это в результате столкновения частиц. Столкновения именно хаотичного, а не направленного.

В рамках строительства домов при рассмотрении вопроса теплопроводности, потери тепла, когда стены имеют ровную поверхность, условно принимают передачу тепла как прямой, а не хаотичный поток. При этом и температура рассматривается не поверхности материала, а температуры внутри помещения и снаружи.

Рассмотрим особенности теплопроводности и потери тепла в деревянных домах.

Древесина как строительный материал

Неоднократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.

В местах отсутствия леса, например, в степных районах, таким строительным материалом становился саман — смесь глины с соломой (именно эта идея лежит в изготовлении современного арболита). В местах выхода скалистых пород строительным материалом мог становиться натуральный камень. В первую очередь известняк, так как он легче поддавался обработке.

Но даже при наличии других строительных материалов предпочтение часто отдавалось древесине. Более того, происходит это и в настоящее время даже при условии наличия развитой транспортной сети и грузоперевозок строительных материалов.

Теплопроводность древесины

Строительство домов из дерева ведется как в отношении маленьких дачных домиков, небольших домов для постоянного проживания или загородного отдыха, так и в отношении больших коттеджей. Одним из важнейших факторов является достаточно низкая теплопроводность древесины. Сравним данные на конкретных примерах.

* Данные из СНиП II-А.7-62 Строительная теплотехника и СНиП II-3-79 Строительная теплотехника

Строительный материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м*град)	Теплоемкость, Дж/(кг*град)
Бетон на гравии или щебне из камня*	2400	1,51	840
Бетон на песке	1800..2500	0,7	710
Блок газобетонный	400. 800	0,15. 0,3	—
Блок керамический поризованный	—	0,2	—
Газо- и пенобетон*	800	0,21	840
Известняк (облицовка)*	1400 — 2000	0,49 — 0,93	850 — 920
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией*	1200	0,41	840
Керамзитобетон легкий	500 — 1200	0,18 — 0,46	—
Керамзитобетон на керамзитовом песке*	1800	0,66	840
Керамика теплая	—	0,12	—
Кирпич красный плотный	1700 — 2100	0,67	840 — 880
Кирпич красный пористый	1500	0,44	—
Кирпич облицовочный	1800	0,93	880
Кирпич силикатный	1000 — 2200	0,5 — 1,3	750 — 840
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе*	1800	0,56	880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе*	1200 — 1600	0,35 — 0,47	880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе*	1800	0,7	880
Ракушечник	1000 — 1800	0,27 — 0,63	—

Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев

Строительный материал	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м*град)	Теплоемкость, Дж/(кг*град)
Берёза	510..770	0,15	1250
Дуб вдоль волокон*	700	0,23	2300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)*	700	0,1	2300
Кедр	500 — 570	0,095	—
Клён	620 — 750	0,19	—
Липа, (15% влажности)	320 — 650	0,15	—
Лиственница	670	0,13	—
Пихта	450 — 550	0,1 — 0,26	2700
Сосна и ель вдоль волокон*	500	0,18	2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)*	500	0,09	2300
Сосна смолистая 15% влажности	600 — 750	0,15 — 0,23	2700
Тополь	350 — 500	0,17	—

Если сравнить показатели в таблицах, то хорошо видно, что теплопроводность древесины ниже теплопроводности многих стеновых материалов. Лишь некоторые современные материалы приближаются, поэтому показатель с деревом (в таблицу не выведены данные по утеплителям, т.к. это не конструктивный материал, который будет рассмотрен в отдельной статье).

Изменение требований к теплосопротивлению ограждающих конструкций: слева R~1, справа R~2

При сравнении разных видов пород необходимо отметить, что на показатель теплопроводности древесины оказывает влияние её плотность и влажность. Плотность одной и тоже породы дерева может зависеть от места произрастания. По этой причине в таблице местами указаны несколько показателей.

Одной из самых «теплых» пород деревьев является кедр. Его коэффициент теплопроводности составляет 0,095 Вт/(м*С). Дом, построенный из кедра, будет очень хорошим вложением, так как позволит экономить на отоплении.

Ель также является хорошим решением для строительства в плане экономии на отоплении. Схожа с елью пихта, но только при условии, что нет повышенной смолистости. Именно смолистость сосны и её плотность отодвигает её на следующую позицию.

Плотность деревьев, особенно хвойных, очень зависит от места их произрастания, а это сказывается на теплопроводности. Показательным примером является именно сосна.

Так в северных районах России, например, Астраханская область, которая славится мачтовыми соснами с малой сбежестью ствола, годовой прирост у сосны не большой, древесина плотная. В Вологодской области часто предпочитают строить из ели, а не из сосны. В то же время в южной тайге сосна имеет резкий прирост летом с древесиной меньшей плотности. В результате теплопроводность такой сосны ниже, но и сбежесть больше.

В строительстве закрепилась практика применения для расчетов усредненного коэффициента теплопроводности для деревянных домов на основе средних данных по сосне, то есть 0,15 Вт/(м* 0 С). В действительности, если рассматривать сухую древесину, то коэффициент теплопроводности составит 0,11 — 0,13 для ели, пихты, сосны и лиственницы и менее 0,1 Вт/(м* 0 С) для кедра. Эти показатели сопоставимы, например, с газосиликатным блоком автоклавного производства.

Толщина стены из дерева

С учетом коэффициента теплопроводности 0,11 — 0,13 1 Вт/(м* 0 С) и сопротивления теплопередаче для средней полосы европейской части России равной 3 м2* 0 С/Вт. Таким образом, толщина стены должна равняться 0,11*3=0,33 метра или 0,13*3=0,39 метра. С учетом этих показателей и применяется усредненный вариант толщины стены для сосны 37 см. Это норма для энерго- и теплосберегающих условий.

Для нас привычно, что стена в доме ровная, плоская. Учитывая тот факт, что тепло передается благодаря хаотичному движению частиц, но в условиях плоской стены можно говорить о прямолинейной передаче тепла от зоны с высокой температурой в зону с низкой. В условиях со стеной из бруса и лафета для энергоэффективного дома потребуется толщина стены 37 см.

Но в условиях с бревном ситуация будет выглядеть иначе. Закругленная поверхность «создаст» разнонаправленные векторы передачи тепла. В результате чего за толщину стены необходимо принимать диаметр бревна, а не его половину по самому узкому месту. Зону межвенцового паза или, как еще называют, теплового моста можно рассматривать как «мостик холода» аналогично раствору в кирпичной кладке.

Иными словами, в случае строительства дома из бревна, он должен строиться из бревна диаметром 37 см.

Здесь необходимо заметить, что толщина стены это только одно из условий энергоэффективности. Существует еще и понятие допустимых к эксплуатации условий когда, например, рассматривается температура помещений не 24 0 С, а 18 — 20 0 С.

Кроме этого возможна ситуация, когда строительство энергоэффективного дома оказывается нерациональным с учетом стоимости строительство и дальнейшего ремонта, расход на которые может оказаться выше экономии на отоплении. Если же посмотреть СНиП 30-ти летней давности, то выяснится, что достаточной была толщина стены из дерева в 2 — 3 раза тоньше.

Строить дом с большей толщиной стены и меньше тратить на отоплении или построить дом дешевле, но на отоплении тратить больше — это вопрос, на который каждый должен ответить для себя лично. Проектирование дома должно вестись с учетом ответа на этот вопрос.

Источник

Коэффициент теплопроводности материалов — Дерево

Коэффициент теплопроводности материалов — Дерево и изделия из него

Согласно: СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Приложение Т (справочное). Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий.
Начало таблицы

Материал	Характеристики материалов в сухом состоянии			Расчетные характеристики материалов при условиях эксплуатации конструкций А и Б
	плот- ность ρ0, кг/м 3	удельная тепло- емкость С0, кДж/ (кг·°С)	тепло- провод- ность λ0, Вт/ (м·°С)	влажность, w, %			тепло- проводность λ, Вт/(м·°С)		тепло- усвоение s(при периоде 24 ч) , Вт/(м 2 ·°С)		паро- прони- цаемость μ, мг/(м·ч·Па)
				А		Б	А	Б	А	Б	А, Б
1	2	3	4	5		6	7	8	9	10	11
Дерево и изделия из него
192 Сосна и ель поперек волокон	500	2,3	0,09		15	20	0,14	0,18	3,87	4,54	0,06
193 Сосна и ель вдоль волокон	500	2,3	0,18		15	20	0,29	0,35	5,56	6,33	0,32
194 Дуб поперек волокон	700	2,3	0,1		10	15	0,18	0,23	5,0	5,86	0,05
195 Дуб вдоль волокон	700	2,3	0,23		10	15	0,35	0,41	6,9	7,83	0,3
196 Фанера клееная	600	2,3	0,12		10	13	0,15	0,18	4,22	4,73	0,02
197 Картон облицовочный	1000	2,3	0,18		5	10	0,21	0,23	6,2	6,75	0,06
198 Картон строительный многослойный	650	2,3	0,13		6	12	0,15	0,18	4,26	4,89	0,083

Источник

Теплопроводность древесины и плотность дерева

Теплопроводность древесины при различной влажности и плотности

В таблице приведены значения теплопроводности любого типа древесины независимо от породы дерева в зависимости от плотности при различной объемной влажности.

Данные приведены при положительных и отрицательных температурах вдоль и поперек волокон древесины.

Теплопроводность в таблице указана для древесины с плотностью (объемным весом) от 400 до 800 кг/м 3 . Теплопроводность дана при объемной влажности древесины в пределах от 0 до 30 %.

При увеличении плотности и влажности древесины ее теплопроводность возрастает, как вдоль, так и поперек волокон дерева. Значение теплопроводности древесины представлено в таблице в диапазоне от минимального до максимального. Размерность теплопроводности Вт/(м·град). Например, при положительных температурах и влажности 20%, максимальная теплопроводность древесины плотностью 400 кг/м 3 будет равна 0,438 Вт/(м·град).

Теплопроводность древесины поперек волокон при различной плотности и влажности

Представлены значения теплопроводности древесины поперек волокон при положительных и отрицательных температурах и при различной влажности.

Теплопроводность в таблице дана для древесины с объемным весом (плотностью) от 300 до 900 кг/м 3 .
Величина теплопроводности приведена при объемной влажности древесины в пределах от 0 (сухое дерево) до 30 %.

Теплопроводность древесины в таблице указана минимальная, средняя и максимальная для любой древесины поперек волокон в зависимости от плотности. Размерность теплопроводности ккал/(м·час·град).

Плотность дерева при температуре 20 °С

Приведена таблица плотности дерева различных пород при температуре 20°С. Плотности дерева в таблице дана в размерности 10 3 ·кг/м 3 , то есть в тоннах на метр кубический.

Указана плотность следующих пород: дерево сухое, атласное, пробковое дерево, бальза, бамбук, бук, береза, вишня, гикори, груша, дуб, ель канадская, железное (бакаут), ива, камедное, кедр, кизил, клен, красное (Гондурас, Испания), липа, лиственница, можжевельник, ольха, орех, осина, остролист, пихта, платан, рожковое, самшит, сандаловое, слива, сосна (белая, обыкновенная), тик (индийский, африканский), тополь, эбеновое дерево (черное), эльм, яблоня, ясень.

Плотность сухого дерева в таблице указана в некотором диапазоне, она зависит от породы и места вырубки. Например, плотность сосны имеет диапазон от 370 до 600 кг/м 3 ; плотность дуба равна 600…900 кг/м 3 ; плотность ели 480-700 кг/м 3 ; плотность березы 510…770 кг/м 3 . Следует отметить, что плотность дерева хвойных пород имеет величину соотносимую с древесиной лиственных пород.

По данным таблицы видно, что при нормальных условиях самой минимальной плотностью обладает пробковое дерево (бальза), плотность которого равна 110…140 кг/м 3 , а деревом с высокой плотностью является железное дерево (бакаут) и эбеновое дерево (черное). Плотность этого дерева равна 1110…1330 кг/м 3 , что даже больше плотности воды.

Источники:
1. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
2. Франчук А.У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
3. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Источник