Właściwości izolacyjne drewna, których najlepszym przykładem są domy z bali

Drewno wykazuje interesujące zachowanie w kontakcie ze źródłem ciepła. Jeśli umieścimy otwarty płomień pod stosem suchego drewna, zapali się ono i spali, wydzielając ciepło. Jeśli jednak będziemy mieszać drewnianą łyżką w gotującym się garnku lub smażyć coś na gorącym oleju, ogon łyżki nie nagrzeje się, pozwalając nam cieszyć się gotowaniem. Oba te zjawiska związane są z termicznymi właściwościami drewna. Właściwości te są odpowiedzialne za zdolność drewna do bycia dobrym naturalnym izolatorem termicznym, ale także za jego wykorzystanie jako źródła energii, które ostatnio staje się coraz bardziej popularne.

Właściwości termiczne drewna

Właściwości termiczne drewna to wartość opałowa, przewodność cieplna, ciepło właściwe i dyfuzyjność cieplna.

Wartość opałowa to ilość ciepła wydzielana przez jeden kilogram drewna podczas spalania. Drewno jest materiałem zawierającym wodę, a jego wartość opałowa zależy od zawartości wody, tym bardziej im bardziej suche jest drewno. Wynika to z faktu, że część uwalnianego ciepła jest wykorzystywana do odparowania zawartej w nim wody. Bezwodne, całkowicie suche drewno daje maksymalną wartość opałową. Rzeczywista wartość jest jednak znacznie niższa, ponieważ drewno przeznaczone do spalania ma czasami wyższą wilgotność niż 12-14%. Przeczytaj więcej o wartości opałowej różnych rodzajów drewna tutaj.

Przewodność cieplna to właściwość drewna do przewodzenia ciepła. Jest on wyrażany za pomocą współczynnika przewodności cieplnej λ (lambda) i reprezentuje ilość ciepła, która przenika przez płaską ścianę o powierzchni 1 m² i grubości 1 m przez jedną godzinę, przy różnicy temperatur między dwiema stronami ściany wynoszącej 1°C. Krótko mówiąc, współczynnik λ mówi nam, jak dobrym izolatorem jest drewno. Jego wartość zależy od gatunku, gęstości, orientacji względem osi środkowej, wilgotności. Jak zmienia się w zależności od tych elementów, widzimy natychmiast.

Ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury jednego kilograma drewna o 1°C. Wzrasta ono wraz ze wzrostem temperatury i wilgotności. Ciepło właściwe drewna jest znacznie wyższe niż metali, tzn. dla tej samej ilości otrzymanego ciepła, temperatura drewna wzrasta znacznie mniej niż metalu. To dlatego nie mamy żadnych problemów, gdy używamy drewnianej łyżki do mieszania jedzenia, podczas gdy metalową łyżkę musimy dość szybko porzucić, ponieważ robi się gorąca.

Dyfuzyjność cieplna to zdolność materiału do zwiększania swojej temperatury w określonym tempie pod wpływem temperatury. Współczynnik dyfuzyjności cieplnej jest w zasadzie stosunkiem zdolności do przewodzenia ciepła do zdolności do jego magazynowania. W drewnie stosunek ten jest znacznie niższy niż w metalu, co wyjaśnia jego właściwości izolacyjne. Dyfuzyjność cieplna drewna zależy od wilgotności, temperatury i kierunku w stosunku do osi środkowej. Współczynnik dyfuzyjności cieplnej jest ważny w procesie suszenia drewna, klejenia na gorąco, parowania i prasowania.

Im bardziej porowaty i mniej gęsty jest materiał, tym lepszym jest izolatorem termicznym

Drewno jest naturalnym izolatorem termicznym ze względu na swoją strukturę komórkową. Puste przestrzenie wewnątrz są odpowiedzialne za tę właściwość, ponieważ nie przyczyniają się do przenoszenia ciepła z jednej części do drugiej. Dlatego im bardziej porowate i mniej gęste jest drewno, tym lepszym jest izolatorem. Jego właściwości izolacyjne sprawiają, że jest to dobry materiał budowlany, o niższym zużyciu energii tam, gdzie jest używany. Na przykład, współczynnik przewodności cieplnej drewno konstrukcyjne wynosi 0,13 W/mK, podczas gdy dla betonu zbrojonego i muru wynosi 2,30 W/mK.

Możliwości izolacyjne zależą nie tylko od gęstość drewna ale także od gatunku, zawartości wilgoci, kierunku względem osi środkowej i temperatury. Im wyższa zawartość wody, tym wyższa przewodność i mniejsza izolacyjność drewna. Dzieje się tak, ponieważ woda wypełnia puste przestrzenie, wspomagając w ten sposób przenoszenie ciepła. W kierunku wzdłużnym przewodność drewna jest 2-3 razy wyższa niż w kierunku promieniowym i stycznym. Będąc wzdłuż włókien, ciepło jest przewodzone łatwiej, a drewno jest mniej izolacyjne w tym kierunku. Przewodność wzrasta również wraz ze wzrostem temperatury, gdy rozszerzalność w kierunku promieniowym i stycznym jest większa. Z powodu tej rozszerzalności ilość ciepła przenoszonego w tych kierunkach jest większa, co prowadzi do zmniejszenia właściwości izolacyjnych.

Jak już wspomniałem, właściwości izolacyjne drewna zależą również od jego gatunku. Różne gęstości i struktury komórkowe sprawiają, że niektóre gatunki są bardziej odpowiednie niż inne do produkcji podłóg, okładzin, a nawet budowy domów. Badając te właściwości, stwierdzamy, że topola kanadyjska (0,090 W/mK) i jodła (0,110 W/mK) mają znacznie lepsze właściwości izolacyjne niż dąb (0,197 W/mK) czy śliwa (0,179 W/mK). Dowiedz się więcej tutaj bardzo interesujące badanie właściwości termoizolacyjnych ponad 30 gatunków drewna.

Dlaczego domy z bali są najlepszym przykładem właściwości izolacyjnych drewna?

Najlepszym przykładem właściwości izolacyjnych drewna są domy w bușteni. Są one zbudowane w całości z nieprzetworzonych żywicznych pni, bez żadnych innych warstw izolacyjnych. Jedyny element izolacyjny znajduje się między balami i przyczynia się głównie do lepszego połączenia między balami. Jeśli jest to dobrze wykonany dom, a drewno zostało wcześniej wysuszone, dzięki czemu nie było zbyt mocno obrabiane i nie ma pęknięć między balami, dom utrzymuje ciepło w zimie i chłód w lecie, i można to poczuć zaraz po wejściu do domu.

Izolacja domu jest dostarczane tylko przez bale żywiczne, które ze względu na niską gęstość mają niższy współczynnik przenikania ciepła. Zdolność magazynowania ciepła jest wysoka, więc drewno przechowuje ciepło na zewnątrz w ciągu dnia i uwalnia je wewnątrz w nocy. Jeśli drewno pozostawiono do wyschnięcia przed budową, a po zakończeniu budowy dom osiadł, wilgotność drewna będzie niska, a wymiana ciepła powolna.

Chociaż drewno jest dobrym materiałem izolacyjnym, nie jest bardziej skuteczne niż materiały izolacyjne

Z wyjątkiem domów z bali, w których grubość bali jest wystarczająca do zapewnienia niezbędnej izolacji termicznej, przy domy o konstrukcji drewnianej potrzebny jest materiał izolacyjny. Właściwości izolacyjne drewna nie są wystarczające i do uzyskania energooszczędnego domu potrzebna jest dodatkowa warstwa. Zaletą tych domów jest to, że większość izolacji jest umieszczona w ścianach, co skutkuje dobrze izolowanym domem o większej powierzchni.

Właściwości izolacyjne drewna są również wykorzystywane do produkcji wysoce skutecznych materiałów izolacyjnych. Materace i panele z włókna drzewnego mają nie tylko bardzo dobre właściwości izolacyjne (0,038 W/mK), ale ich naturalność przynosi oczywiste dodatkowe korzyści.

Mam nadzieję, że poniższe informacje okażą się interesujące i przydatne. Jak zawsze, dodatkowe informacje są mile widziane. A jeśli masz jakieś pytania lub wątpliwości, zostaw je poniżej w przeznaczonym do tego miejscu. Z pewnością odpowiem.