Die isolierenden Eigenschaften von Holz, die am besten durch Blockhäuser veranschaulicht werden

Holz hat ein interessantes Verhalten, wenn es mit einer Wärmequelle in Berührung kommt. Wenn man eine offene Flamme unter einen Stapel trockenes Holz legt, entzündet es sich und brennt, wobei es Wärme abgibt. Wenn wir jedoch mit einem Holzlöffel in einem Topf rühren, in dem wir etwas in heißem Öl kochen oder braten, wird der Löffelschwanz nicht heiß und wir können unser Essen genießen. Beide Erscheinungen hängen mit den thermischen Eigenschaften von Holz zusammen. Diese Eigenschaften sind dafür verantwortlich, dass Holz ein guter natürlicher Wärmeisolator ist, aber auch für seine Verwendung als Energiequelle, die in letzter Zeit immer beliebter geworden ist.

Die thermischen Eigenschaften von Holz

Die thermischen Eigenschaften von Holz sind Heizwert, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme und Temperaturleitfähigkeit.

Heizwert ist die Wärmemenge, die bei der Verbrennung von einem kg Holz abgegeben wird. Holz ist ein wasserhaltiges Material, und sein Heizwert hängt von seinem Wassergehalt ab, je trockener das Holz ist. Dies liegt daran, dass ein Teil der freigesetzten Wärme zum Verdampfen des Wassers im Holz verwendet wird. Wasserfreies, vollständig trockenes Holz hat den höchsten Heizwert. Der tatsächliche Wert ist jedoch viel niedriger, da Holz, das zur Verbrennung bestimmt ist, manchmal einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als 12-14% aufweist. Lesen Sie mehr über den Heizwert der verschiedenen Holzsorten hier.

Wärmeleitfähigkeit ist die Eigenschaft von Holz, Wärme zu leiten. Sie wird durch den Wärmeleitkoeffizienten λ (Lambda) ausgedrückt und stellt die Wärmemenge dar, die eine Stunde lang durch eine flache Wand mit einer Oberfläche von 1 m² und einer Dicke von 1 m bei einem Temperaturunterschied zwischen den beiden Seiten der Wand von 1°C hindurchgeht. Kurz gesagt, der Koeffizient λ sagt uns, wie gut Holz isoliert. Sein Wert hängt von der Holzart, der Dichte, der Ausrichtung in Bezug auf die Mittelachse und der Feuchtigkeit ab. Wie er in Abhängigkeit von diesen Elementen variiert, sehen wir sofort.

Spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von einem kg Holz um 1 °C zu erhöhen. Sie steigt mit zunehmender Temperatur und Feuchtigkeit. Die spezifische Wärme von Holz ist viel höher als die von Metallen, d. h. für die gleiche Wärmemenge, die aufgenommen wird, steigt die Temperatur von Holz viel weniger an als die von Metall. Deshalb haben wir keine Probleme, wenn wir einen Holzlöffel zum Umrühren von Speisen verwenden, während wir den Metalllöffel recht schnell aufgeben müssen, weil er heiß wird.

Thermische Diffusivität ist die Fähigkeit eines Materials, seine Temperatur unter Temperatureinwirkung mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu erhöhen. Der Wärmedurchgangskoeffizient ist im Wesentlichen das Verhältnis zwischen der Fähigkeit, Wärme zu leiten, und der Fähigkeit, Wärme zu speichern. Bei Holz ist dieses Verhältnis viel geringer als bei Metall, was seine isolierenden Eigenschaften erklärt. Der Wärmedurchgangskoeffizient von Holz hängt von der Feuchtigkeit, der Temperatur und der Richtung in Bezug auf die Mittelachse ab. Der Wärmedurchgangskoeffizient spielt eine wichtige Rolle bei der Trocknung von Holz, beim Heißleimen, Dämpfen und Pressen.

Je poröser und weniger dicht ein Material ist, desto besser ist es wärmeisolierend.

Holz ist aufgrund seiner Zellstruktur ein natürlicher Wärmeisolator. Die Hohlräume im Inneren sind für diese Eigenschaft verantwortlich, da sie nicht zur Übertragung von Wärme von einem Teil zum anderen beitragen. Je poröser und weniger dicht das Holz ist, desto besser ist es isolierend. Seine Dämmeigenschaften machen es zu einem guten Baumaterial, das dort, wo es verwendet wird, weniger Energie verbraucht. Zum Beispiel ist der Wärmeleitkoeffizient von Bauholz beträgt 0,13 W/mK, während er für Stahlbeton und Mauerwerk 2,30 W/mK beträgt.

Die Dämmfähigkeit hängt nicht nur von der Holzdichte sondern auch nach Holzart, Feuchtigkeitsgehalt, Richtung relativ zur Mittelachse und Temperatur. Je höher der Wassergehalt ist, desto höher ist die Leitfähigkeit und desto weniger isolierend ist das Holz. Das liegt daran, dass Wasser die Hohlräume füllt und so die Wärmeübertragung fördert. In Längsrichtung ist die Leitfähigkeit von Holz 2-3 mal höher als in radialer und tangentialer Richtung. Entlang der Fasern wird die Wärme leichter weitergeleitet, da Holz in dieser Richtung weniger isolierend ist. Die Leitfähigkeit steigt auch mit zunehmender Temperatur, wenn die Ausdehnung in radialer und tangentialer Richtung größer ist. Aufgrund dieser Ausdehnung ist die in diese Richtungen übertragene Wärmemenge größer, was zu einer Verringerung der Dämmeigenschaften führt.

Wie ich bereits sagte, hängt die Dämmfähigkeit von Holz auch von der Holzart ab. Aufgrund der unterschiedlichen Dichte und Zellstruktur eignen sich einige Holzarten besser als andere für Fußböden, Verkleidungen oder sogar für den Hausbau. Wenn man diese Eigenschaften untersucht, stellt man fest, dass die kanadische Pappel (0,090 W/mK) und die Tanne (0,110 W/mK) viel bessere Dämmeigenschaften haben als die Eiche (0,197 W/mK) oder die Pflaume (0,179 W/mK). Mehr dazu hier eine sehr interessante Studie über die Wärmedämmeigenschaften von mehr als 30 Holzarten.

Warum Blockhäuser das beste Beispiel für die Dämmeigenschaften von Holz sind

Das beste Beispiel für die isolierenden Eigenschaften von Holz sind Häuser in Bușteni. Sie bestehen vollständig aus unbearbeiteten harzhaltigen Stämmen, ohne weitere Isolierschichten. Das einzige Dämmelement, das verwendet wird, befindet sich zwischen den Stämmen und trägt hauptsächlich zu einer besseren Verbindung zwischen den Stämmen bei. Wenn es sich um ein gut gebautes Haus handelt und das Holz vorher getrocknet wurde, so dass es nicht zu stark bearbeitet wurde und keine Risse zwischen den Stämmen vorhanden sind, hält das Haus im Winter warm und im Sommer kühl, und das spürt man, sobald man das Haus betritt.

Isolierung Ihres Hauses wird nur von harzhaltigen Stämmen geliefert, die aufgrund ihrer geringen Dichte einen niedrigeren Wärmedurchgangskoeffizienten haben. Die Wärmespeicherkapazität ist hoch, so dass das Holz tagsüber Wärme im Freien speichert und sie nachts nach innen abgibt. Wenn das Holz vor dem Bau getrocknet wurde und sich das Haus nach dem Bau setzen konnte, ist die Holzfeuchtigkeit gering und die Wärmeübertragung langsam.

Holz ist zwar ein guter Dämmstoff, aber nicht effektiver als Dämmstoffe

Mit Ausnahme von Blockhäusern, bei denen die Dicke des Blocks ausreicht, um die notwendige Wärmedämmung zu gewährleisten, ist bei Fachwerkhäuser Isoliermaterial benötigt wird. Die Dämmeigenschaften von Holz reichen nicht aus, und es wird eine zusätzliche Schicht benötigt, um ein energieeffizientes Haus zu bauen. Der Vorteil dieser Häuser ist, dass ein Großteil der Isolierung in den Wänden untergebracht ist, was zu einem gut isolierten Haus mit einer größeren Bodenfläche führt.

Die isolierenden Eigenschaften von Holz werden auch für die Herstellung hochwirksamer Dämmstoffe genutzt. Holzfasermatratzen und -platten haben nicht nur sehr gute Dämmeigenschaften (0,038 W/mK), auch der Vorteil, dass sie natürlich sind, bringt offensichtliche zusätzliche Vorteile.

Ich hoffe, Sie finden die folgenden Informationen interessant und nützlich. Ergänzungen sind wie immer willkommen. Und wenn Sie Fragen haben, können Sie diese unten in dem dafür vorgesehenen Feld stellen. Ich werde Ihnen sicher antworten.