Proprietățile izolatoare ale lemnului, cel mai bine exemplificate de casele din bușteni

Lemnul are un comportament interesant când vine în contact cu o sursă de căldură. Dacă punem o flacără deschisă sub o grămadă de lemne uscate, acestea se vor aprinde și vor arde degajând căldură. Dacă, însă, amestecăm cu o lingură de lemn într-un vas în care fierbe sau se prăjește ceva în ulei încins, coada lingurii nu se încălzește lăsându-ne să ne vedem liniștiți de gătit. Ambele manifestări țin de proprietățile termice ale lemnului. Aceste proprietăți sunt responsabile de capacitatea lemnului de a fi un bun izolator termic natural, dar și de folosirea lui ca sursă de energie, din ce în ce mai apreciată în ultima vreme.

Care sunt proprietățile termice ale lemnului

Proprietățile termice ale lemnului sunt puterea calorifică, conductivitatea termică, căldura specifică și difuzivitatea termică.

Puterea calorifică reprezintă cantitatea de căldură degajată de un kg de lemn în timpul arderii. Lemnul este un material care conține apă, iar puterea lui calorifică depinde de conținutul de apă, fiind cu atât mai mare cu cât lemnul este mai uscat. Asta pentru că o parte din căldura degajată se consumă pentru evaporarea apei din interior. Lemnul anhidru, complet uscat este cel care dă valoarea maximă a puterii calorifice. Valoarea reală este însă mult mai mică pentru că lemnul destinat arderii are umiditate care uneori este mai mare de 12-14%. Despre puterea calorifică a diferitelor specii de lemn puteți afla mai multe aici.

Conductivitatea termică este proprietatea lemnului de a conduce căldura. Este exprimată prin coeficientul de conductivitate termică λ (lambda) și reprezintă cantitatea de căldură ce trece timp de o oră printr-un perete plan cu suprafața de 1 m² și grosimea de 1 m, la o diferență de temperatură între cele 2 fețe ale peretelui de 1°C. Pe scurt, coeficientul λ ne spune cât de bun izolator este lemnul. Valoarea lui depinde de specie, densitate, orientare față de axul central, umiditate. Cum variază în funcție de aceste elemente, vedem imediat.

Căldura specifică reprezintă cantitatea de căldură necesară pentru ridicarea temperaturii unui kg de lemn cu 1°C. Ea crește cu creșterea temperaturii și a umidității. Căldura specifică a lemnului este mult mai mare decât a metalelor, adică la aceeași cantitate de căldură primită, temperatura lemnului se ridică mult mai puțin decât cea a metalului. De aceea nu avem probleme când folosim lingura de lemn pentru a amesteca în mâncare, pe când pe cea de metal suntem nevoiți să o abandonăm destul de repede pentru că devine fierbinte.

Difuzivitatea termică este capacitatea materialului de a-și crește temperatura cu o anumită viteză sub acțiunea temperaturii. Coeficientul de difuzivitate termică este practic raportul dintre capacitatea lui de a conduce căldura și cea de a o stoca. La lemn, acest raport este mult mai mic decât la metal, ceea ce explică proprietățile izolatoare. Difuzivitatea termică a lemnului depinde de umiditate, temperatură și direcția în raport cu axul central. Coeficientul de difuzivitate termică este important în procesul de uscare a lemnului, la încleierea la cald, aburirea și presarea lui.

Cu cât este mai poros și mai puțin dens, cu atât este mai bun izolator termic

Lemnul este un izolator termic natural datorită structurii sale celulare. Golurile din interior sunt cele responsabile de această proprietate pentru că nu contribuie la transferul căldurii dintr-o parte în alta. De aceea, cu cât lemnul este mai poros, mai puțin dens, cu atât este mai bun izolator. Proprietățile lui izolatoare îl fac un bun material de construcție, consumul energetic fiind mai mic acolo unde este folosit. De exemplu, coeficientul de conductivitate termică al lemnului pentru construcții este 0,13 W/mK, pe când la betonul armat și zidărie este 2,30 W/mK.

Capacitățile izolatoare nu depind doar de densitatea lemnului ci și de specie, conținutul de umiditate, direcția în raport cu axul central și temperatură. Cu cât conținutul de apă este mai mare, cu atât conductivitatea este mai mare și lemnul este mai slab izolator. Acest lucru se întâmplă pentru că apa umple golurile, ajutând astfel la transferul căldurii. În direcție longitudinală, conductivitatea lemnului este de 2-3 ori mai mare decât pe cea radială și tangențială. Fiind în lungul fibrei, căldura este condusă mai ușor, lemnul fiind mai slab izolator pe această direcție. Conductivitatea crește și cu creșterea temperaturii, când dilatarea pe direcție radială și tangențială este mai mare. Datorită acestei dilatări, cantitatea de căldură transferată pe aceste direcții este mai mare, ceea ce duce la scăderea proprietăților izolatoare.

Cum am spus, capacitățile izolatoare ale lemnului depind și de specie. Densitatea diferită, structura celulară fac ca unele specii să fie mai potrivite decât altele pentru pardoseli, placări sau chiar construcția caselor. Studiind aceste proprietăți aflăm că plopul canadian (0,090 W/mK) și bradul (0,110 W/mK) au proprietăți izolatoare mult mai bune decât stejarul (0,197 W/mK) sau prunul (0,179 W/mK). Găsiți aici un studiu foarte interesant, pe mai mult de 30 de specii de lemn, privind proprietățile lor de izolare termică.

De ce sunt casele din bușteni cel mai bun exemplu pentru proprietățile izolatoare ale lemnului

Cel mai elocvent exemplu privind proprietățile izolatoare ale lemnului sunt casele din bușteni. Sunt construite în totalitate din trunchiuri neprelucrate de rășinoase, fără alte straturi de izolare. Singurul element izolator folosit este cel dintre bușteni și contribuie în special la o mai bună legătură între trunchiuri. Dacă este o casă bine realizată și lemnul a fost uscat înainte astfel încât să nu lucreze foarte mult și să nu apară fisuri între bușteni, casa menține căldura iarna și răcoarea pe timpul verii, iar acest lucru se simte imediat ce intri în casă.

Izolarea termică a casei este asigurată doar de buștenii de rășinoase care, datorită densității scăzute, au un coeficient de transfer termic mai scăzut. Capacitatea de stocare a căldurii este mare astfel încât lemnul înmagazinează căldura exterioară în timpul zilei și o eliberează în interior pe durata nopții. Dacă lemnul a fost lăsat la uscat înainte de construcție, iar după construire casa a fost lăsată să se așeze, umiditatea din lemn va fi scăzută și transferul de căldură se va face încet.

Chiar dacă lemnul este un bun material izolator, nu este mai eficient ca materialele de izolare

Cu excepția caselor din bușteni, unde grosimea bușteanului este suficientă pentru a asigura izolarea termică necesară, la casele pe structură de lemn este nevoie de material izolator. Proprietățile izolatoare ale lemnului nu sunt suficiente și este nevoie de strat suplimentar pentru a obține o casă eficientă energetic. Avantajul acestor case este că bună parte din izolație se pune în pereți, obținându-se o casă bine izolată termic, cu suprafață utilă mai mare.

Proprietățile izolatoare ale lemnului sunt folosite și la obținerea unor materiale de izolare foarte eficiente. Saltelele și panourile din fibră de lemn nu au doar proprietăți izolatoare foarte bune (0,038 W/mK), avantajul de a fi naturale aducând beneficii suplimentare evidente.

Sper să considerați interesante și utile informațiile de mai jos. Ca de obicei, completările sunt binevenite. Iar dacă aveți întrebări sau neclarități, lăsați-le mai jos, în spațiul dedicat. Sigur am să vă răspund.