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

Holz verhält sich auf interessante Weise, wenn es mit einer Wärmequelle in Berührung kommt. Wenn man eine offene Flamme unter einen Stapel trockenen Holzes hält, entzündet es sich und brennt, wobei Wärme freigesetzt wird. Wenn wir jedoch mit einem Holzlöffel in einem Topf rühren, in dem etwas kocht oder in heißem Öl frittiert wird, erhitzt sich der Löffelschwanz nicht und wir können mit dem Kochen weitermachen. Beide Erscheinungen hängen mit den thermischen Eigenschaften von Holz zusammen. Diese Eigenschaften sind dafür verantwortlich, dass Holz ein guter natürlicher Wärmeisolator ist und immer häufiger als Energiequelle genutzt wird.

Was sind die thermischen Eigenschaften von Holz?

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

Heizwert ist die Wärmemenge, die ein Kilogramm Holz bei der Verbrennung abgibt. Holz ist ein wasserhaltiges Material, und seine Wärmeabgabe hängt vom Wassergehalt ab; je trockener das Holz ist, desto höher ist die Wärmeabgabe. Dies liegt daran, dass ein Teil der freigesetzten Wärme zum Verdampfen des Wassers im Holz verwendet wird. Wasserfreies, völlig trockenes Holz liefert den höchsten Heizwert. Der tatsächliche Wert ist jedoch viel niedriger, da der Feuchtigkeitsgehalt von Brennholz manchmal höher ist als 12-14%. Erfahren Sie mehr über den Heizwert der verschiedenen Holzarten hier.

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

Spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 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 Metall, d. h. bei gleicher Wärmemenge steigt die Temperatur von Holz viel weniger als die von Metall. Deshalb können wir den Holzlöffel problemlos 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 relativ zur Mittelachse ab. Der Wärmedurchgangskoeffizient ist wichtig für den Trocknungsprozess von Holz, die Heißverleimung, das Dämpfen und das Pressen.

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

Holz ist aufgrund seiner zellularen Struktur ein natürlicher Wärmedämmstoff. Die Hohlräume im Inneren sind für diese Eigenschaft verantwortlich, da sie nicht zur Übertragung von Wärme von einer Seite zur anderen beitragen. Je poröser und weniger dicht das Holz ist, desto besser ist seine Dämmeigenschaft. 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.

Das Isoliervermögen hängt nicht nur ab von Holzdichte sondern auch nach Holzart, Feuchtigkeitsgehalt, Richtung im Verhältnis zur Mittelachse und Temperatur. Je höher der Feuchtigkeitsgehalt ist, desto höher ist die Leitfähigkeit und desto weniger isolierend ist das Holz. Das liegt daran, dass Wasser die Zwischenräume füllt und so zur Wärmeübertragung beiträgt. In Längsrichtung ist die Leitfähigkeit von Holz 2-3 mal höher als in radialer und tangentialer Richtung. Entlang der Maserung wird die Wärme leichter weitergeleitet, da das 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 Isoliereigenschaften führt.

Wie ich bereits sagte, hängen die Dämmeigenschaften 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 kanadische Pappel (0,090 W/mK) und Tanne (0,110 W/mK) viel bessere Dämmeigenschaften haben als Eiche (0,197 W/mK) oder 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 aussagekräftigste Beispiel für die isolierenden Eigenschaften von Holz sind Häuser in Bușteni. Sie bestehen vollständig aus unbearbeiteten Nadelholzstämmen und haben keine weiteren Isolierschichten. Das einzige Dämmelement, das verwendet wird, befindet sich zwischen den Stämmen und trägt vor allem zu einer besseren Verbindung zwischen den Stämmen bei. Wenn es sich um ein gut gebautes Haus handelt und das Holz vorher getrocknet wurde, damit es nicht überarbeitet wird und keine Risse zwischen den Stämmen entstehen, hält das Haus im Winter warm und im Sommer kühl, und das spürt man sofort, wenn man das Haus betritt.

Wärmedämmung des Hauses wird nur von Nadelholzscheiten 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 gesetzt hat, ist der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes gering und die Wärmeübertragung ist langsam.

Obwohl Holz ein guter Dämmstoff ist, ist er nicht effektiver als andere Dämmstoffe.

Mit Ausnahme von Blockhäusern, bei denen die Dicke des Blocks ausreicht, um die notwendige Wärmedämmung zu gewährleisten, ist bei Häuser auf Holzkonstruktion Isoliermaterial benötigt wird. Die Dämmeigenschaften von Holz reichen nicht aus, und es ist eine zusätzliche Beschichtung erforderlich, um ein energieeffizientes Haus zu erhalten. Der Vorteil dieser Häuser ist, dass ein Großteil der Dämmung 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. Matratzen und Holzfaserplatten 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, schreiben Sie sie bitte in das Feld unten. Ich bin sicher, dass ich mich bei Ihnen melden werde.