Теплопроводность дерева: какое дерево самое тёплое?

Наиболее удобным материалом для строительства дома или коттеджа является древесина, так как её теплопроводность остается постоянной в широком интервале температур от -40 до +40 градусов. Но существуют и другие факторы, влияющие на проводимость тепла материалов, в том числе древесины. Например, влажность, от которой зависит в большей степени теплопроводность дерева.

Сосна — часто применяемая в строительстве древесина

Что такое показатель теплопроводности

В каждом доме наружная и внутренняя поверхности имеют разную температуру. От более теплого места к холодному поступает поток тепла и в различных материалах тепло передается с разной скоростью. Это зависит от особого свойства материалов, которое называется показателем теплопроводности.

Свойство материалов проводить теплоту от более горячего места к холодному путем беспорядочного движения атомов и молекул называется теплопроводностью. Тепло передается путем хаотичного столкновения данных частиц между собой.

При рассмотрении вопроса строительства зданий передача тепла, его потеря при условии ровных стен теплопроводностью считают не беспорядочный поток, а направленный. В этом случае берется в учет температура снаружи и внутри здания, а не на поверхности стены. Отсюда и рассчитывается теплопроводность дерева.

Почему в бане-бочке холодно зимой

Иногда люди жалуются, что в бане-бочке холодно зимой. Теперь вы знаете почему это происходит. Если баню-бочку сделать из сосны — зимой априори будет холодно. Не стоит тратить деньги и проверять опытным путем, у вас есть доказательство в цифрах — таблица теплопроводности. Даже при плюсовой, но невысокой температуре придется больше топить, чтобы поддержать необходимую температуру. А при минусовой зимой вообще париться невозможно — баня будет очень быстро остывать.

Поэтому если вы решите покупать или строить баню самостоятельно — выбирайте кедр. И деньги на ветер не выбросите, и будете много лет париться и радоваться.

Помимо того, что кедр хорошо держит тепло, он еще, в отличие от сосны, не подвержен плесени и гниению. Сосна мягкая, если ее регулярно не обрабатывать защитными составами, она начинает «синеть» и гнить, т.к. между волокнами образуется плесень. Хотя сосна и самый дешёвый материал, но в данном случае гоняться за дешевизной — не лучший вариант.

Перейти в каталог и выбрать свою баню-бочку

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.

Электропроводность

Электропроводность, или способность проводить электричество, определяется величиной сопротивления, которое древесина оказывает прохождению по ней электрического тока.

Сухая обладает довольно высоким сопротивлением и может быть отнесена к полупроводникам. С повышением влажности сопротивление уменьшается, и она становится уже проводником. Понижение сопротивления имеет место до точки насыщения волокон, после чего электропроводность не меняется.

Сопротивление древесины прохождению электрического тока вдоль волокон значительно меньше, чем поперек, уменьшается с увеличением температуры. В табл. 5 приведено удельное сопротивление в Q-cм.u при t° 20° для некоторых пород (по Михайлову).

Табл. 4. Удельное сопротивление древесины

Зависимость электропроводности древесины от ее влажности использована при построении электрического прибора для быстрого определения влажности. Измеряя таким прибором сопротивление прохождению тока, можно по специальным таблицам (или непосредственно по шкале прибора) определить влажность. Этот способ определения влажности требует весьма мало времени, но точность таких приборов пока невысокая (1—2%). Кроме того эти приборы непригодны для определения влажности, когда она выше точки насыщения волокон. Тем не менее в складской практике эти приборы могут быть полезны для быстрой сортировки древесины по влажности.

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.

Зачем это нужно

Одна из основных проблем современного строительства – энергетическая эффективность, то есть экономия тепловой энергии путем минимизации потерь через ограждающие конструкции.

Действующий СНиП 23-02-2003 в одном из приложений содержит параметры теплового сопротивления стен, рекомендованные для строительства в разных регионах страны. Приведем их значения:

Чтобы вычислить фактическое термическое сопротивление стены, выполненной из известного материала, достаточно знать теплопроводность материала и его толщину. Зависимость между величинами проста и понятна: термическое сопротивление равно отношению толщины к теплопроводности.

Уточним: при многослойной структуре ограждающей конструкции сопротивление рассчитывается для каждого слоя; результаты суммируются.

При многослойной структуре стен теплосопротивление рассчитывается для каждого слоя.

Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев

Если проанализировать данные из таблицы, то можно понять, что показатель проводимости тепла древесины меньше аналогичной характеристики других стеновых материалов. Только некоторые инновационные материалы могут соперничать с деревом.

Большое влияние на проведение тепла оказывают влажность и плотность древесины. Кроме того, одна и та же порода может проявлять себя по-разному, в зависимости от региона произрастания. Поэтому в таблице можно увидеть несколько параметров для одного вида дерева.

Самым «теплым» деревом считается кедр. Он меньше всего проводит тепло, поэтому дома из такого материала будут наиболее экономичными в плане расходов на отопление.

Ель и пихта тоже будут неплохим выбором для постройки теплого дома. Однако, пихта не должна содержать много смолы, которая намного снижает сохранение тепла.

Плотность хвойных пород деревьев во многом зависит от региона произрастания, что влияет на теплопроводность древесины. Например, славится астраханская сосна, из которой делают мачты. В Вологодской области строители чаще выбирают не сосну, а ель.

При строительстве часто в расчет берут среднее значение теплопроводности по древесине сосны – 0.15 Вт на м*С. На самом деле, если взять сухое дерево, то для ели, сосны и пихты коэффициент теплопроводности равен 0.13, а для кедра не более 0.1. Примерно такие же характеристики имеют газосиликатные блоки, которые изготавливаются в автоклавах.

Может быть интересно:

• Что лучше выбрать: дом из бруса или каркасный
• Дом из бруса своими руками

3вукопоглощение

3вукопоглощение характеризуется коэффициентом звукопоглощения, который определяет ту часть звуковой энергии, падающей на испытуемый предмет, которая от него не отражается. Определенный по методу стоячих волн коэффициент звукопоглощения имеет следующие величины (табл. 3).

Поглощение звука зависит от высоты тона и для древесины меньше, чем для кирпича. Способность материалов поглощать звук имеет первостепенное значение при устройстве аудиторий, концертных зал, театров и тому подобных помещений. Табл. 3. —К оэфициент звукопоглощения

Толщина стены из дерева

Если взять в расчет коэффициент теплопроводности 0.13 для средней полосы России, то стены домов необходимо делать толщиной 0.11 х 3 = 0.33 метра. Отсюда и берется среднее значение толщины стены из сосновой древесины. Это норматив для условий сбережения тепла и энергетических запасов.

Все привыкли в доме видеть стены плоскими и ровными. Из физики известно, что тепло передается через беспорядочное движение частиц. Но, когда стена ровная, то теплота передается прямолинейно и направленно от места с большим нагревом к меньшему.

Если стены здания бревенчатые, то ситуация несколько меняется. Круглая поверхность бревен создает векторы направления тепла в разные стороны. В итоге толщиной стены является диаметр бревна, а узкое место не учитывается. Участок межвенцового паза (теплового моста) часто принимают за «мостик холода» по аналогии раствора при строительстве кирпичной стены.

Но, кроме толщины стены, большую роль играет температура в помещении. Также может получиться, что постройка теплого дома получится экономически невыгодным. Ведь расходы на его последующий ремонт могут оказаться слишком велики и не покроют стоимость отопления.

Звуконроницаемость

Звуконроницаемостью называется способность материала пропускать звук; эта способность характеризуется коэффициентом звукопроницаемости, т. е. отношением количества звуковой энергии, прошедшей через данный предмет (стену, перегородку), к количеству энергии, падающей на него.

Если звукопроницаемость открытого окна принять за единицу, то для стеклянной пластины коэф. звукопроницаемости будет равен 0,37, а для сосновой панели — 0,19. Звукопроницаемость материалов имеет огромное значение в жилищном строительстве, где для звукоизоляции помещений принимают специальные меры. Звук может передаваться из помещения в помещение по воздуху (громкий разговор, игра на музыкальных инструментах и пр.) или путем материального переноса (стук, ходьба и пр.).

В первом случае хорошим изолятором будет материал большой плотности, по которому хорошо распространяется звук; зато во втором случае такие материалы совершенно непригодны. Здесь необходимо употреблять материал малой плотности, с малой скоростью распространения в нем звука. Звукоизоляционная способность материалов поэтому может быть характеризована произведением скорости распространения звука в данном материале на его объемный вес. Это произведение, иногда называемое звуковым сопротивлением, для различных материалов неодинаково (табл. 4).

Табл. 4. 3вукоизоляционная способность различных материалов.

Особенности конструкций из древесины

Чаще всего для строительства теплого дома, коттеджа или дачи применяют брус со стандартным сечением 150х150 мм. Он выполнен из хвойных пород деревьев, которые обладают правильным отношением стоимости и теплопроводности.

Стена должна иметь толщину 450 мм, чтобы сохранить нужное количество тепла, а брус имеет размер всего 150 мм.

Вопрос в том, что при строительстве, кроме древесины применяются и другие новые материалы. Ведь чисто деревянный дом получится очень дорогим. Наиболее выгодно будет сделать тонкие деревянные стены, а потом утеплить их синтетическими материалами.

Особенно это подойдет для северных регионов России, где морозы могут достигать -50 градусов. Кроме отличного сохранения тепла, дерево имеет и другие важные свойства, которые отсутствуют у кирпича, камня или бетона. Например, упругость, износостойкость, удобство обработки.

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.