Tepelná vodivost dřeva – Ukrbio

Všichni známe relativní tepelnou vodivost dřeva. Přesnější by bylo říci s jeho netepelnou vodivostí, protože dřevo je známé svými tepelně izolačními vlastnostmi, nikoli tepelnou vodivostí. Obraz „teplého“ stromu je z hlediska teorie tepelné vodivosti zcela pochopitelný. Pocit tepla nebo chladu závisí nejen na teplotě předmětu, kterého se dotýkáme, ale také na rychlosti, jakou předává nebo odebírá teplo z naší pokožky. Pokud se například dotknete studeného kovu, odebere teplo stokrát rychleji než studené dřevo. Přestože jejich teplota je stejná, máte pocit, že dřevo je teplejší.

To je důvod, proč se dřevo po mnoho staletí používá jako materiál pro výrobu pažb, sedel a rukojetí nástrojů. Srovnávací hodnoty tepelné vodivosti různých materiálů jsou uvedeny v tabulce:

Přibližné tepelné vlastnosti různých materiálů

* K je koeficient tepelné vodivosti (vyjádřený jako počet BTU procházejících materiálem za hodinu, na palec tloušťky, na čtvereční stopu povrchu, na rozdíl ve stupních Fahrenheita mezi teplou a studenou stranou.

** R =1/K – tepelný odpor materiálu, představuje tepelně izolační kvalitu materiálu

Je zřejmé, že čím vyšší hodnota R, tím lepší tepelně izolační vlastnosti materiálu. Hodnoty pro dřevo uvedené v tabulce ukazují rozdíl mezi suchými vlastnostmi různých druhů. Obecně platí, že tepelná vodivost dřeva závisí na jeho hustotě a vlhkosti takto:

K = S (1,39 + 0.028 MC) + 0.165

kde K je koeficient tepelné vodivosti v BTU/ft2/0F/h/in., S je hustota a MC je úroveň vlhkosti v %. Tito. Zvýšení hustoty a vlhkosti vede ke zvýšení tepelné vodivosti nebo ke ztrátě tepelně izolačních vlastností.

Pro většinu měkkého dřeva používaného ve stavebnictví bude hodnota K rovna nebo o něco menší než 1 a hodnota R bude o něco větší než 1. Například pro smrkovou desku s hustotou 0.40 a průměrnou vlhkostí 10 %,

K = 0.40 (1.39 + 0.028 x 10) + 0.165 = 0.833

Vzhledem ke kritickému stavu našich energetických zdrojů je jasné, že tepelné ztráty v budovách a konstrukcích jsou vážným problémem. Z údajů uvedených v tabulce je jasně vidět, že dřevo je lepší tepelný izolant než jiné stavební materiály. Je sedmkrát účinnější než beton, 300krát účinnější než ocel a 1400krát účinnější než hliník stejné tloušťky. Přestože materiály vyrobené speciálně pro tepelnou izolaci (skelná vata, minerální vlna, polyuretanová pěna atd.) jsou svými vlastnostmi třikrát až čtyřikrát lepší než dřevo, v mnoha případech, zejména tam, kde je vyžadována pevnost, krása a tepelná izolace, zůstává dřevo přijatelné kompromis a logická volba.

Hodnota K pro vodu je 4 a pro led -15, z čehož můžeme usoudit, že pro zachování izolačního potenciálu je třeba dřevo a další materiály udržovat v suchu.

Potřebujete dům, lázně? Vyplnit formulář

Vyplňte jednoduchý formulář a stavebníci vám sami nabídnou ceny a své služby!

Oblíbené články v této sekci:

Lázeňský dům si můžete postavit vlastníma rukama a najímat stavitele pouze v klíčových okamžicích, kdy to nemůžete udělat sami.

Tento článek se bude zabývat problematikou výběru bydlení staré budovy, musíte vědět, na co se při prohlídce dívat, co musíte vidět a jak to vidět.

Hlavním problémem, který vzniká při instalaci koupelny v domě z kulatiny nebo dřeva, je smršťování dřeva, které může mít za následek poškození obložení.

Při koupi pozemku si často nejprve postaví malý domek, který by uspokojil jen nejnutnější požadavky majitelů. V budoucnu bych však chtěl zvětšit plochu domu.

Podkrovní (nebo kliková) stěna je nezbytná pro zvětšení plochy a výšky podkroví, které bude vytápěno a využíváno jako obytná nebo technická místnost.

Moderní dřevěný dům znamená moderní technologie, systémy a zařízení. Beze změny zůstává pouze jeho hlavní složka – konstrukce z masivního přírodního dřeva.

Doporučujeme společnosti v této oblasti:

Chcete-li zde uvést svou společnost, objednejte si službu „Fotokatalog“.

Tepelné vlastnosti dřeva, soubor vlastností, které určují schopnost dřeva absorbovat, vést a přemisťovat tepelnou energii. Patří mezi ně tepelná kapacita, tepelná vodivost, tepelná difuzivita a tepelná roztažnost. Tepelné vlastnosti jsou důležité při použití dřeva ve stavebnictví, jsou nezbytné pro výpočet procesů jeho ohřevu, sušení, rozmrazování, mrazení, tepelných ztrát dřevěnými ploty atd.

Tepelná kapacita dřeva

Tepelná kapacita materiálu charakterizuje jeho schopnost akumulovat teplo. Ukazatelem této vlastnosti je měrná tepelná kapacita (c) (c) (c). Měrná tepelná kapacita dřeva nezávisí na druhu, protože složení dřevní hmoty je u všech druhů stejné a při 0 °C pro absolutně suché dřevo je to 1,55 kJ/kg °C. S rostoucí teplotou ( t ) ( t ) ( t ) se měrná tepelná kapacita dřeva mírně zvyšuje; vlhkost dřeva na něj působí mnohem silněji; současný vliv teploty a vlhkosti (W) (W) (W) na tepelnou kapacitu dřeva je znázorněn v diagramu. Zmrazování surového dřeva vede ke snížení tepelné kapacity; tepelná kapacita zmrazeného dřeva je více ovlivněna teplotou než vlhkostí. Měrná tepelná kapacita se stanovuje experimentálně pomocí kalorimetrů.

Diagram měrné tepelné kapacity pro dřevo. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987. Diagram měrné tepelné kapacity dřeva. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987.

Tepelná vodivost a tepelná difuzivita dřeva

Procesy šíření (přenosu) tepla v materiálu jsou charakterizovány koeficienty tepelné vodivosti a tepelné difuzivity.

Součinitel tepelné vodivosti (λ) (lambda) (λ) charakterizuje intenzitu pohybu tepla v materiálu. Schopnost dřeva vést teplo je ovlivněna jeho hustotou. S rostoucí hustotou suchého dřeva ( ρ 0 ) ( rho _0 ) ( ρ 0 ) se zvyšuje jeho tepelná vodivost, protože dřevní hmota má přibližně 20krát větší tepelnou vodivost než vzduch. Přesný údaj o tepelné vodivosti dřevní hmoty napříč vlákny je 0,42–0,5 W/(m °C), podél vláken 0,65–0,94 W/(m °C). Součinitel tepelné vodivosti dřeva závisí na teplotě, vlhkosti, druhu a směru tepelného toku vzhledem k vláknům.

Závislost tepelné vodivosti dřeva přes vlákno na hustotě v absolutně suchém stavu. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007. Závislost tepelné vodivosti dřeva napříč vlákny na hustotě v absolutně suchém stavu. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007. Tepelná vodivost v podélném směru je přibližně 1,5–2krát vyšší než v příčném směru, protože mikrofibrily jsou orientovány převážně podél osy buňky. V radiálním a tangenciálním směru je součinitel tepelné vodivosti jehličnatého dřeva a většiny listnatých dřevin prakticky stejný, s výjimkou listnatých dřevin s velkým objemem jádrových paprsků (dub, buk), u kterých je součinitel tepelné vodivosti v radiálním směru. je přibližně o 15 % větší než v tangenciálním směru. Hodnotu součinitele tepelné vodivosti lze určit z diagramu, výpočtem, také pomocí měřičů tepelné vodivosti apod.

Vliv teploty a vlhkosti na hodnotu součinitele tepelné vodivosti ukazuje zobecněný diagram pro březové dřevo [základní hustota (ρ b) (rho_b) (ρ b ​) 500 kg/m 3 ] napříč vlákny. Pro určení součinitele tepelné vodivosti jiných dřevin v různých směrech použijte tento diagram a vzorec:

λ = λ nom ⋅ K ρ ⋅ K x lambda = lambda_ cdot K _ rho cdot K_x λ = λ nom ​ ⋅ K ρ ⋅ K x ​,

kde λ nom lambda_ λ nom ​ – jmenovitá hodnota součinitele tepelné vodivosti podle diagramu; K ρ K_ rho K ρ ​ – koeficient zohledňující vliv základní hustoty dřeva; K x K_x K x – koeficient zohledňující vliv směru tepelného toku.

Součinitele tepelné vodivosti dřeva jsou poměrně malé, jedná se o poměrně dobrý tepelně izolační materiál a je široce používán ve stavebnictví.

Diagram součinitele tepelné vodivosti březového dřeva napříč vláken. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987. Diagram součinitele tepelné vodivosti březového dřeva napříč obilím. Na základě materiálů z knihy: Sergovský P. S., Rasev A. I. Hydrotermální úprava a konzervace dřeva. Moskva, 1987. Koeficient tepelné difuzivity (a) (a) (a) charakterizuje rychlost změny teploty materiálu při nestacionárním přenosu tepla (ohřev nebo chlazení). Tepelná difuzivita dřeva je ovlivněna jeho hustotou a vlhkostí. S klesající hustotou absolutně suchého dřeva roste jeho tepelná difuzivita, protože hodnota součinitele tepelné difuzivity vzduchu je přibližně 100x větší než u dřevní hmoty. Zvýšení obsahu volné vody [při vlhkosti nad mez nasycení buněčných stěn (Wp.n) (W_) (Wp.n​)] vede k prudkému poklesu tepelné difuzivity (hodnota koeficientu tepelné difuzivity vody je přibližně 150krát menší než vzduch); v oblasti pod W p. n W_ W p . n ​ vliv vlhkosti na hodnotu aaa není prakticky pozorován, protože hodnoty koeficientů tepelné difuzivity dřevní hmoty a vody jsou velmi blízké.

Závislost součinitelů tepelné vodivosti a tepelné difuzivity borového dřeva na vlhkosti s tepelným tokem v radiálním směru. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007. Závislost součinitelů tepelné vodivosti a tepelné difuzivity borového dřeva na vlhkosti s tepelným tokem v radiálním směru. Na základě materiálů z knihy: Ugolev B. N. Nauka o dřevě a nauka o lesních komoditách. Moskva, 2007.

Tepelná roztažnost dřeva

Při zahřívání dochází k tepelné roztažnosti dřeva a je pozorováno zvětšení jeho objemu. Koeficient lineární tepelné roztažnosti ( α ′ ) ( < alpha >^prime ) ( α ′ ) je změna v jednotkové délce tělesa při jeho zahřátí o 1 °C. Lineární tepelná roztažnost napříč vlákny je mnohem větší (někdy 10–15krát) než podél vláken [koeficient lineární tepelné roztažnosti pro suché dřevo je v rozmezí (2,5–5,4) 10 –6 °C –1 ]; v tangenciálním směru – 1,5–1,8krát vyšší než v radiálním směru. Koeficient lineární tepelné roztažnosti podél dřevěných vláken je 0,1–0,3 koeficientu tepelné roztažnosti kovů, betonu a skla. Při zahřívání vlhkého dřeva dochází kromě tepelné roztažnosti napříč vlákny současně k výrazně větší deformaci vlhkostí. Smrštění a bobtnání maskuje čistě teplotní deformace dřeva napříč strukturou, protože změna vlhkosti o 1% v oblasti pod Wp. n W_ W p . n způsobuje deformaci desítkykrát větší než změna teploty o 1 °C.

Publikováno 26. března 2024 v 12:07 (GMT+3). Poslední aktualizace 26. března 2024 v 12:07 (GMT+3). Kontaktujte redakci