Коэффициент теплопроводности дерева вдоль и поперек волокон. Теплопроводность

Электрика 19.08.2023

Важно знать свойства древесины, особенно коэффициент теплопроводности, который определяет её способность сохранять тепло. В нашей статье вы узнаете о теплопроводности древесины вдоль и поперек волокон, а также о том, как это влияет на изоляцию и энергоэффективность вашего дома. Погрузитесь в мир характеристик дерева и улучшайте комфорт в своем жилье!

При выборе материалов для строительства дома учитываются различные факторы, среди которых немаловажное значение имеют показатели теплопроводности. Чтобы дом был теплым и уютным, а затраты на его отопление небольшими, важно минимизировать тепловые потери. Деревянные дома всегда отличались прекрасными теплоизоляционными характеристиками. Например, коэффициент теплопроводности сосны – 0,18 Вт/м*С.

Но этот показатель может меняться в зависимости от плотности, влажности и других особенностей древесины. Поэтому пиломатериалы предварительно проходят специальную подготовку. Благодаря использованию современных технологий, застройщики получили отличную альтернативу оцилиндрованным бревнам – клееный брус. Он превосходит другие стройматериалы по многим параметрам, включая и коэффициент теплопроводности – у клееного бруса этот параметр равен 0,1 Вт/м*С.

Сравнение теплопроводности клееного бруса и других стройматериалов

Теплопроводность – важное свойство стройматериала, отражающее его способность принимать тепло от более нагретых объектов или передавать его менее теплым телам. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше материал сохраняет тепло. В нижеприведенной таблице можно наглядно оценить, насколько клееный брус превосходит другие стройматериалы по способности противостоять тепловым потерям.

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/м*С
Клееный брус	0,1
Сухая древесина	0,09–0,18
Сосна, ель поперек/вдоль волокон	0,09/0,18
Дуб поперек/вдоль волокон	0,1/0,23
Профилированный брус	0,18
Пенобетон	0,08–0,47
Кирпич керамический пустотелый	0,35–0,52
Кирпич красный глиняный	0,56
Керамзитобетон	0,66–0,73
Кирпич силикатный	0,7–1,1
Бетон	1,51
Железобетон	1,69–2,04
Мрамор	2,91
Гранит	3,49

Прекрасные эксплуатационные характеристики клееных брусьев обеспечиваются благодаря особой технологии их изготовления – тщательно высушенные доски из хвойных пород древесины составляются в пакеты и склеиваются между собой с применением специального экологически безопасного клея и прессования. Такая слоистая конструкция обладает многочисленными достоинствами, одним из которых является высокая энергоэффективность. Она достигается благодаря низкой теплопроводности древесины и клея, которые используются при создании клееного бруса.

Поскольку плотность этого материала сравнительно низкая (порядка 500 кг/м3), показатели его теплопроводности также невысоки, что позволяет строить из клееного бруса уютные и комфортные дома. При этом стены домов можно делать более тонкими, чем при использовании других материалов. Например, стены из клееного бруса толщиной 150 мм обеспечивают примерно такую же защиту от тепловых потерь, как и стены из оцилиндрованного бревна диаметром 240 мм.

Теплопроводность – изучаем свойство

Древесина удобна для строительства коттеджей, дач и частных домов по той причине, что её теплопроводность не меняется при широком температурном диапазоне – от -40°C до +40°С. Но есть и другие факторы, от которых зависит теплопроводность того или иного материала. К примеру, влажность – она оказывает наибольшее влияние на показатель теплопроводности.

Таблица ниже наглядно демонстрирует теплопроводность различных пород дерева:

Разобраться с таблицей довольно легко: чем ниже коэффициент проводимости, тем лучше материал. Для обозначения теплопроводности используется буква «R». Теперь стоит рассмотреть разные породы, а поможет в этом таблица.

Преимущества клееного бруса по сравнению с обычным

Сравним клееный и обычный брус по теплопроводности и ряду других важных критериев.

Критерий для сравнения	Обычный брус	Клееный брус
Теплопроводность	По сравнению с оцилиндрованным бревном, он меньше накапливает влагу, поэтому лучше противостоит тепловым потерям, но клееному брусу по данному параметру уступает. Требует дополнительной теплоизоляции стен и конопатки.	Теплопроводность клееного бруса почти вдвое меньше, чем обычного (0,1 и 0,18 Вт/м*С). В дополнительном утеплении дома из этого материала не нуждаются.
Экологичность	Этот материал сохраняет все свойства обычной древесины, включая и экологическую чистоту.	Экологичность Этот материал сохраняет все свойства обычной древесины, включая и экологическую чистоту. Доски для создания дерева – такой же экологически чистый материал, как и другая древесина. Используемый для их соединения клей и защитные пропитки также абсолютно безопасны. Главное – покупать стройматериалы у надежных производителей с безупречной репутацией.
Прочность, устойчивость к деформации и биологическому разрушению	При хорошей обработке такой материал служит долго, но при высыхании он может немного деформироваться, а при отсутствии надлежащей обработки – гнить.	Клееная древесина очень прочна (благодаря чередованию направления волокон), уверенно сохраняет свою форму и размеры, дает минимальную усадку (1%) и при своевременной обработке уверенно противостоит гнилостным поражениям и другим негативным воздействиям.
Устойчивость к возгоранию	Обычный брус необходимо обрабатывать специальными составами, чтобы снизить его пожароопасность.	Клееный брус устойчив к возгоранию благодаря отсутствию трещин и щелей, а также за счет обработки специальными пропитками. Со временем обработку антипиренами необходимо повторять.
Экономическая выгода	Стоимость такого материала ниже, чем клееного бруса или оцилиндрованного бревна, но важно предусмотреть дополнительные затраты на утепление стен, а также внешнюю и внутреннюю отделку.	Сам материал стоит дороже, зато обеспечивается экономия на дополнительной отделке и утеплении.

Теплопроводность древесины

В обычной жизни теплопроводностью называют количественную оценку способности каждого вещества переносить через свою толщу тепловой поток, который возникает из-за разницы температур на противоположных поверхностях материала.

Теплоизоляционные качества древесины известны давно.Издревле человек использовал древесину для изготовления утвари, посуды, стульев, скамеек, кроватей, постройки домов, а уж о баньках и говорить не приходится.

У сухой древесины теплопроводность очень невелика. Это объясняется её пористым строением. Все межклеточные и внутриклеточные пространства в сухой древесине заполнены воздухом. Даже если положить руку на дерево, то создаётся ощущение тепла, а всё потому,что дерево очень медленно отбирает тепло с Вашей ладони.

Сейчас широко распространено половое покрытие в виде т.н. ламината. Но насколько-же ламинат холоднее натуральных деревянных полов.

Теплопроводность древесины зависит от плотности (чем выше плотность, тем выше теплопроводность), от влажности образца и от направления волокон.

Чем выше влажность дерева, тем выше теплопроводность, ведь коэффициент теплопроводности воды в 25 раз больше коэффициента теплопроводности воздуха.

Вдоль волокон теплопроводность выше, чем поперёк приблизительно в 2 раза у всех пород. А в тангенциальном направлении этот показатель выше, чем в радиальном у пород с плотной древесиной, таких, как бук, дуб, граб, лиственница и других. У остальных хвойных пород и у лиственных пород с мягкой и рыхлой древесиной этот коэффициент приблизительно одинаков.

У хвойных пород теплоизоляционные свойства выше, чем у лиственных. Возможно и поэтому деревянные срубы домов делались и делаются в основном из сосны, лиственницы. А в Карпатах при огромном количестве бука предпочтение отдавалось смереке (об этом дереве поговорим в отдельной большой статье). И, наверное, не только потому, что смерека легче и более устойчива к гниению и различным грибкам, но и потому,что она обладает лучшими теплоизоляционными качествами, чем бук.

Да, в настоящее время изобретено множество материалов, обладающих меньшей теплопроводностью, чем древесина.Это, в основном, различные вспененные массы, такие как:

пенополиуретан с коэффициентом теплопроводности 0,02 вт/м.куб К
каучук вспененный 0,03
стекловолокно 0,036
пенопласт 0,036
поролон 0,04

и многие другие. Но мы сейчас говорим о дереве.

У древесины различных пород коэффициент теплопроводности колеблется в пределах 0,15 — 0,20 вт/м.куб К. Но он в 3 раза ниже, чем у пустотелого кирпича, в 4 раза — чем у кирпича шлакового и щлакобетона, в 5-6 раз — чем у кирпича силикатного, в 7-8 раз — чем у стекла, в 8 -9 раз — чем у бетона, в 10 — 11 раз — чем у железа.

И пускай строители называют окна энергетическими дырами, основная потеря тепла в домах идёт уж точно не за счёт деревянных оконных рам.

А вот обладают — ли вышеперечисленные изоляционные материалы другими свойствами древесины, такими как

прочность;
упругость;
гибкость;
износостойкость;
обрабатываемость.

и это не по отдельности , а всеми вместе взятыми и ещё многими другими.

Да в конце концов как бы не старались производители пластмасс, ламината и т.д. , но могут — ли их изделия передать ту красоту, внутреннее благородство и теплоту, какими обладает натуральная древесина?!

Поделиться в соц. сетях

В Мой Мир

Коэффициент сопротивления теплопередачи

Поскольку коэффициент теплопроводности не связан с толщиной материала, его практическое использование затруднительно. Поэтому на практике широко используется обратный параметр – коэффициент сопротивления теплопередачи. Он рассчитывается как отношение толщины материала к его коэффициенту теплопроводности. Требования к данному параметру при строительстве жилых зданий значатся в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003.

В зависимости от региона, в котором планируется строительство дома, рекомендованные значения коэффициента сопротивления теплопередачи материала могут быть различными:

Регион	Рекомендуемое тепловое сопротивление стен (min), м2*С/Вт
Якутск, Воркута	5,6
Хабаровск, Чукотка, Камчатка	4,9
Новосибирск, Магадан	4,2
Москва, Санкт-Петербург, Красноярский край, Владимир, Алтай	3,5
Волгоград, Белгород	2,8
Астрахань, Ставрополь	2,1
Сочи	2,0

Для расчета термического сопротивления стены из конкретного материала нужно разделить толщину стены на коэффициент теплопроводности материала, из которого она сделана. Таким образом, для расчета рекомендуемой толщины стен нужно умножить коэффициент теплопроводности на значение теплового сопротивления. Выходит, что при строительстве дома из клееного бруса в Подмосковье или Санкт-Петербурге рекомендуемая толщина стен составляет 350 мм.

В действительности дома и коттеджи из клееного бруса с толщиной стен от 200 мм не нуждаются в дополнительном утеплении и стойко выдерживают даже сильные морозы на севере нашей страны. Дополнительное утепление может потребоваться стенам дачных домов и других сооружений, выполненных из клееного бруса с меньшей толщиной.

Особенности конструкции из древесины

Для строительства дач, коттеджей, а также частных домов используется стандартный брус с толщиной 100-150 миллиметров. Брус изготавливают из хвойных пород, которые имеют оптимальное соотношение теплопроводности и стоимости. Толщина стены из хвойного дерева должна быть около 45 сантиметров для снижения проводимости, а брус имеет толщину около 15 см. В чем же дело? Сегодня в строительстве не используется только один материал, ведь это не выгодно.

Более рационально делать относительно тонкие стены с утеплением. Особенно оно требуется в холодных регионах, где температура -20°C является обычным делом. Помимо подходящего для частных домов показателя теплопроводности, древесина обладает и другими полезными свойствами, которых нет у бетона, кирпича:

Обрабатываемость;
Упругость;
Износостойкость.

Выбор сечения клееного бруса

Выбор ширины сечения клееного бруса зависит от особенностей его использования, прежде всего – от назначения строительного объекта и региона страны, в котором планируется его возведение.

Толщина клееного бруса, мм	Предпочтительное использование	Регионы
240	Дома для круглогодичного проживания	Наиболее морозные и ветреные широты
200, 212	Дома для круглогодичного проживания. В большинстве случаев – оптимальный выбор по сочетанию цены и расходов на отопление.	Любые
160, 168	Дома для сезонного проживания и временного пребывания зимой. Гостевые, дачные домики, бани.	Любые. Области с теплым климатом
125	Летние домики, барбекю, веранды, беседки, бани, строения, в которых не планируется проживание в зимнюю пору, межкомнатные перегородки Дома для круглогодичного проживания	Любые. Регионы с мягким климатом
85	Беседки, хозяйственные постройки, лестницы, оконные конструкции и пр.	Любые

Независимо от того, брус какой толщины вы выберете, стоит учесть, что тепловые потери через стены дома не превышают 33%. Остальное теряемое тепло уходит через оконные и дверные проемы (27%), подвальные и чердачные перекрытия (21%) и вентиляционную систему (19%). Поэтому толщина бруса играет не самую важную роль для обеспечения общей энергетической эффективности дома.

Плотность дерева при температуре 20 °С

Приведена таблица плотности дерева различных пород при температуре 20°С. Плотности дерева в таблице дана в размерности 103·кг/м3, то есть в тоннах на метр кубический.

Указана плотность следующих пород: дерево сухое, атласное, пробковое дерево, бальза, бамбук, бук, береза, вишня, гикори, груша, дуб, ель канадская, железное (бакаут), ива, камедное, кедр, кизил, клен, красное (Гондурас, Испания), липа, лиственница, можжевельник, ольха, орех, осина, остролист, пихта, платан, рожковое, самшит, сандаловое, слива, сосна (белая, обыкновенная), тик (индийский, африканский), тополь, эбеновое дерево (черное), эльм, яблоня, ясень.

Плотность сухого дерева в таблице указана в некотором диапазоне, она зависит от породы и места вырубки. Например, плотность сосны имеет диапазон от 370 до 600 кг/м3; плотность дуба равна 600…900 кг/м3; плотность ели 480-700 кг/м3; плотность березы 510…770 кг/м3. Следует отметить, что плотность дерева хвойных пород имеет величину соотносимую с древесиной лиственных пород.

По данным таблицы видно, что при нормальных условиях самой минимальной плотностью обладает пробковое дерево (бальза), плотность которого равна 110…140 кг/м3, а деревом с высокой плотностью является железное дерево (бакаут) и эбеновое дерево (черное). Плотность этого дерева равна 1110…1330 кг/м3, что даже больше плотности воды.

Плотность дерева - таблица 3

Выводы

Дома из клееного бруса – теплые и комфортные. Они хорошо сохраняют тепло зимой и прохладу летом, требуют сравнительно небольших затрат на отопление и отличаются приятным микроклиматом. Но чтобы построенный дом был максимально уютным и защищенным от существенных тепловых потерь, нужно еще на этапе его проектирования использовать комплексный подход к обеспечению его энергоэффективности. Дома для постоянного проживания обычно строятся из клееного бруса с сечением 200х280 или 212х192 мм, а в наиболее холодных регионах применяется брус с сечением 240х192 или 240х280 мм.

Технические и эксплуатационные возможности древесины абаша

У древесины абаши уникальные технические характеристики:

плотность до 420 кг/м3;
выдерживает нагрузку при сжатии до 280 кг/см2;
на изгибах выдерживает нагрузку до 528 кг/см2.

После термической обработки при температуре 230 °C древесина меняет цвет и не гниёт.

Сушка

«Африканский клён» очень критичный к условиям сушки, но при этом сохнет быстро. Если проводят сушку без хорошей циркуляции воздушного потока, то заготовки поражает патогенная микрофлора. Перед сушкой древесину выдерживают не менее двух суток.

У спиленного дерева присутствует специфический запах, но в процессе сушки он пропадает.

Высушенная древесина приобретает новые качества:

Устойчивость к прямому контакту с паром и водой.
Малый вес. Для сравнения: сухой кубический метр абаши весит не более 420 кг, тогда как у древесины из дуба вес 700 кг.

Сортность

Древесина абаши отличается высокой сортностью. Изготовленные из неё изделия не имеют сучков и дефектов. У них однородная текстура и цвет, поэтому они выглядят очень привлекательно.

Все изделия из абаши относят к экстра классу. Лиственница, кедр и ольха при отделочных работах полностью сочетаются с древесиной «африканского клёна».

Применение древесины абаша

Пористую и плотную абаши легко обрабатывать. Её лущат на шпон, распиливают, обтачивают на станках, режут. Это необходимо, когда древесину используют в строительстве, судостроении, автомобилестроении, авиастроении.

Благодаря возможности хорошо склеиваться, полироваться, тонироваться материал часто используют при изготовлении музыкальных инструментов, деталей мебели, рамок, резного багета, вагонки.

Важное применение африканской древесины — это обустройство сауны. Все достоинства материала полностью проявляются в жарких условиях финской бани. Полки, изготовленные из абаши, не перегреваются и сохраняют комфортный нагрев даже при окружающей температуре до 100 °C.

Вывод

В России достаточно запасов древесины. Несмотря на это, африканский абаш, имеющий уникальные качества, продолжает оставаться востребованным материалом, правда, с высокой ценой.

Породы древесины

Заходите в группы ВКонтакте и Одноклассниках

Какая теплопроводность у керамзита?

Керамзит — легкий и пористый материал, изготовленный из глины, который используется в строительстве. Теплопроводность керамзита зависит от его плотности, состава и размеров гранул.

Обычно теплопроводность керамзита находится в диапазоне от 0,08 до 0,1 Вт/(м·К). При этом, чем больше плотность керамзита, тем выше его теплопроводность. Например, керамзит с плотностью 350 кг/м3 будет иметь теплопроводность около 0,08 Вт/(м·К), а керамзит с плотностью 700 кг/м3 — около 0,1 Вт/(м·К).

Таким образом, керамзит хорошо сохраняет тепло, и его теплопроводность сравнительно низкая, что позволяет использовать его для утепления зданий и сооружений.