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.
Теплопроводность дерева и металла
Почему при прикосновении к железу или к дереву железо на ощупь холоднее, чем дерево?
И не очень-то и важно, при комнатной температуре или зимой. Ощущения те же.
Почему зимой железо холоднее, чем дерево?
Если помещение и предметы в нем нагреты до температуры тела человека, то он на ощупь не отличит металлический предмет или деревянный, конечно, если фактура поверхности одинаковая. Можете поэкспериментировать. А вот в других условиях, например, при отрицательной температуре достаточно поднести руку, даже не касаться и можно отличить металл от дерева. Рука теплая, а тепло, энергия всегда передается от более нагретых предметов к менее нагретым и эти предметы будут нагреваться, а рука будет остывать и об этом тут же просигнализируют в мозг нервные окончания, рука мерзнет. Но нагревается не весь предмет сразу, а только поверхность, наружный слой, от которого будет нагреваться следующий слой и так далее, пока не нагреется весь предмет от руки. У металла способность передавать тепло внутри предмета выше, чем у дерева, поэтому рука быстро нагреет поверхность деревянного предмета и не так сильно замерзнет. Поскольку в нашей жизни этот опыт проводился много раз с раннего детства, то мы сразу ощутим где дерево, где металл и отдернем руку от металла в мороз, чтобы не повредить кожу.
Противоположные поверхности материала имеют разные температуры. Из-за этого образуется тепловой поток, с помощью которого можно определить теплопроводность. В данной статье мы изучим конкретный строительный материал – дерево. Помогут изучить вопрос подробные таблицы, а также видеозаписи.
Чем хорошо дерево? Материал легок в обработке, с ним можно самостоятельно возвести частный дом. Один из самых очевидных плюсов дерева – это его цена. В России древесный ресурс есть в достатке.
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.
Актуальность: В наше время разрабатываются новые материалы. Знания о теплопроводности различных веществ позволяет не только широко использовать их, но и предотвращать их вредное воздействие в быту, технике и природе.
Древесина как строительный материал
Неоднократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.
В местах отсутствия леса, например, в степных районах, таким строительным материалом становился саман — смесь глины с соломой (именно эта идея лежит в изготовлении современного арболита). В местах выхода скалистых пород строительным материалом мог становиться натуральный камень. В первую очередь известняк, так как он легче поддавался обработке.
Но даже при наличии других строительных материалов предпочтение часто отдавалось древесине. Более того, происходит это и в настоящее время даже при условии наличия развитой транспортной сети и грузоперевозок строительных материалов.
Теплопроводность древесины
Строительство домов из дерева ведется как в отношении маленьких дачных домиков, небольших домов для постоянного проживания или загородного отдыха, так и в отношении больших коттеджей. Одним из важнейших факторов является достаточно низкая теплопроводность древесины. Сравним данные на конкретных примерах.
* Данные из СНиП II-А.7-62 Строительная теплотехника и СНиП II-3-79 Строительная теплотехника
| Строительный материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м*град) | Теплоемкость, Дж/(кг*град) |
| Бетон на гравии или щебне из камня* | 2400 | 1,51 | 840 |
| Бетон на песке | 1800..2500 | 0,7 | 710 |
| Блок газобетонный | 400. 800 | 0,15. 0,3 | — |
| Блок керамический поризованный | — | 0,2 | — |
| Газо- и пенобетон* | 800 | 0,21 | 840 |
| Известняк (облицовка)* | 1400 — 2000 | 0,49 — 0,93 | 850 — 920 |
| Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией* | 1200 | 0,41 | 840 |
| Керамзитобетон легкий | 500 — 1200 | 0,18 — 0,46 | — |
| Керамзитобетон на керамзитовом песке* | 1800 | 0,66 | 840 |
| Керамика теплая | — | 0,12 | — |
| Кирпич красный плотный | 1700 — 2100 | 0,67 | 840 — 880 |
| Кирпич красный пористый | 1500 | 0,44 | — |
| Кирпич облицовочный | 1800 | 0,93 | 880 |
| Кирпич силикатный | 1000 — 2200 | 0,5 — 1,3 | 750 — 840 |
| Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе* | 1800 | 0,56 | 880 |
| Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе* | 1200 — 1600 | 0,35 — 0,47 | 880 |
| Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе* | 1800 | 0,7 | 880 |
| Ракушечник | 1000 — 1800 | 0,27 — 0,63 | — |
Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев
| Строительный материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м*град) | Теплоемкость, Дж/(кг*град) |
| Берёза | 510..770 | 0,15 | 1250 |
| Дуб вдоль волокон* | 700 | 0,23 | 2300 |
| Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)* | 700 | 0,1 | 2300 |
| Кедр | 500 — 570 | 0,095 | — |
| Клён | 620 — 750 | 0,19 | — |
| Липа, (15% влажности) | 320 — 650 | 0,15 | — |
| Лиственница | 670 | 0,13 | — |
| Пихта | 450 — 550 | 0,1 — 0,26 | 2700 |
| Сосна и ель вдоль волокон* | 500 | 0,18 | 2300 |
| Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)* | 500 | 0,09 | 2300 |
| Сосна смолистая 15% влажности | 600 — 750 | 0,15 — 0,23 | 2700 |
| Тополь | 350 — 500 | 0,17 | — |
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.
Теплопроводность древесины
Из древесины удобно строить дома, дачи и другие объекты разных размеров. Самым главным фактором является малая теплопроводность этого материала. Тепло лучше всего сохраняется в доме, построенном из кедра. После него идет ель, затем лиственница. Сосна больше всего проводит тепла, как и дуб.
Различие в структуре волокон древесины кедра, соны, ели в разрезе
Теплоизоляционные свойства древесины человеку известны издавна. В древнем мире люди применяли дерево для изготовления различных построек, кроватей, стульев и даже посуды. Сухая древесины почти не проводит тепло, так как внутренняя структура имеет много воздушных пор. Если прислонить руку к деревянной поверхности, то ощущается тепло. Это происходит по причине медленной отдачи энергии с тела человека.
Сегодня стало популярным покрытие полов в квартирах ламинатом. Но этот материал намного холоднее натурального дерева. Проводимость тепла древесиной во многом зависит от ее плотности. Чем она больше, тем лучше проводится тепло. Кроме того, важное значение имеют направление волокон древесины и влажность. С повышением содержания воды в дереве резко возрастает его теплопроводность.
Древесина как строительный материал
Древесина во все времена применялась в качестве строительного материала. Она уступает по массовости только камню. Химические свойства дерева довольно сложны, но люди с успехом использовали уникальные свойства этого материала для строительства.
Дерево широко применяется для постройки домов, лодок, домашней мебели. Большим достоинством древесины является то, что она является природным материалом. Это делает его экономически выгодным и доступным. Древесина обладает достаточной прочностью, обеспечивает необходимую теплоизоляцию.
Дерево легко поддается обработке, ее можно придать разные размеры и формы, чтобы создать любую конструкцию. Древесина относится к биологически разлагаемым, экологически устойчивым продуктам. У нее наиболее низкий след углерода, по сравнению с другими строительными материалами.
Для добычи древесины не нужны высокоэнергетические виды топлива, по сравнению с пластиком, железом или кирпичом. С течением времени дерево в природе постепенно возобновляется. При строительстве объектов древесина в сочетании с другими материалами обеспечивает длительный срок службы, огнестойкость, изоляцию от влаги, шума и холода.
Расположение волокон
Величина теплопроводности различается в зависимости от того, как расположены волокна. Каждый вид дерева имеет свой коэффициент теплопроводности вдоль волокон. Чаще всего он составляет величину 0.4. В сильные морозы древесина промерзает вдоль волокон намного сильнее, чем поперек. Это можно увидеть в промерзших углах деревянных домов.
Показатель теплопроводности древесины различается в зависимости от распила
Интересной особенностью обладает пробковое дерево. Оно имеет наименьший коэффициент проводимости тепла, по сравнению с другими породами деревьев. Но применять его для постройки домов и других сооружений нецелесообразно, так как пробка не обладает достаточной прочностью. Но для утепления помещений она подходит как нельзя лучше.
Ниже приведена таблица теплопроводности древесины в зависимости от влажности и расположения волокон.
При повышении влажности и плотности деревянного изделия увеличивается проведение тепла как поперек, так и вдоль волокон. В следующей таблице указаны величины теплопроводности дерева поперек волокон при разной влажности, отрицательных и положительных температурах.
Неоднократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.
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.
Породы древесины для строительства
О пробковом дереве мы пока говорить не будем, так как построить из него дома будет довольно проблематично. Что касается лучшего варианта, то им является кедр. Он имеет самый низкий коэффициент – 0,095 Вт/(м*С). Коттедж или дача, построенная из кедрового дерева, получится самой теплой, если сравнивать с постройками из других древесных материалов.
Важным моментом является показатель толщины, который влияет на теплопроводность дерева. Буквой «R» определяется соотношение толщины слоя и проводимости тепла. В идеале показатель «R» должен быть 3 или 4. К примеру, чтобы получить R=3 при строительстве дома из кедра, необходимо делать толщину стен не менее 30 сантиметров.
Ель является не менее удачным материалом для постройки частного дома, при этом она имеет показатель 0,110 Вт/(м*С). Чтобы R был около трех, потребуются слои 33-35 см. Береза, сосна, пихта – эти породы уже идут с большим отрывом – 0,150 Вт/(м*С). Если есть желание, чтобы частный дом, коттедж или дача была построена из березы или пихты, то необходимо позаботиться о толщине стен. Чтобы добиться R=3 потребуются стены 45 см.
Разумеется, что дубовый дом смотрелся бы оригинально и роскошно, но для R=3 стена такой постройки должна быть 55-60 см. Да и найти рубанок с толщиной полметра будет проблематично.
Расположение волокон
Коэффициент теплопроводности может отличаться в зависимости от расположения волокон. В таблице можно увидеть, что напротив некоторых материалов стоит указание – вдоль волокон или поперек. Показатель теплопроводности тепла вдоль волокон обычно равен 0.4. В минусовые температуры материал будет замерзать в четыре раза сильнее вдоль волокон, чем поперек. Об этом могут сообщить промерзшие углы, которые можно наблюдать у многих деревянных построек.
Чтобы понимать разницу между деревом и другими материалами, использующимися для строительства, стоит ознакомиться с этим графиком :
Также, если напротив определенной породы указано «вдоль волокон», то стоит знать, что торцы стропил или брусьев будут быстрее промерзать при небольших морозах. Такие материалы не рассчитаны для суровых зим, так они несут холод в помещения вдоль волокон. Теперь можно вернуть к пробковому дереву, которое имеет минимальный коэффициент. Использовать его в строительстве нельзя по той причине, что пробка имеет минимальную прочность. Но зато эта порода отлично подходит для утепления.
