Исследование о теплопроводности бревенчатого дома

Таллиннская Техническая Высшая Школа при сотрудничестве с Finnlamelli OY и Finnlamelli Eesti OÜ в период с 12.05.2008 – 18.05.2009 исследовали герметичность и теплофизические свойства стен из бруса. Целью исследования была проверка теплопроводимости клееного бруса, его герметичность при условиях давления 50 ПA и установить влияние солнечного излучения  на теплоустойчивость помещения в реальных условиях.

Результаты

В соответствии с действующими нормами удельная теплопроводимость строительного дерева равна λ=0,13W/(м²K), согласно чему теплоизоляция массивной деревянной стены толщиной 0,20 м равна R0=1,78, а теплопроводимость - U0=0,56 W/(м²K). Однако результаты тестов показали значительно лучшую реальную теплопроводимость, которая составляла 0,48 W/(м²K) на северной стене и 0,43 W/(м²K) – на южной. Реальная удельная теплопроводимость обеих стен равнялась λ=0,11W/(м²K), что на 18% меньше нормативной удельной теплопроводимости строительного дерева. Значительное улучшение вызвано суммарным влиянием солнечного излучения на стену. Весовая влажность стены из клееного бруса была стабильна, оставаясь в промежутке 10-14%. Термографические испытания не обнаружили точек выхода воздуха.

В доме из бруса сбалансированная регуляция влажности

Сначала дадим определение таким понятиям как влажность воздуха, относительная влажность воздуха и абсолютная влажность.

Для чего необходим сбалансированный уровень влажности?

Влажность и температура воздуха оказывают сильное влияние на самочувствие человека. Слишком сухой воздух вызывает различные повреждения слизистой и ряд аллергических реакций. Слишком влажный воздух создаёт благоприятные условия для размножения и распространения бактерий и возникновения ревматизма. Каким образом в деревянном доме из бруса возникает необходимый равномерный и стабильный уровень влажности? Оптимальная влажность воздуха для человека - 40-60%. Это залог комфорта и здоровья. Сухой воздух препятствует попаданию кислорода в систему кровообращения. Если в помещении постоянно сухой воздух, мебель, деревянные двери и другие деревянные предметы постепенно теряют изначальный внешний вид. Они начинают ссыхаться и со временем появляются трещины.  Однако не стоит путать относительную и абсолютную влажность. Хоть относительная влажность и высока, при 0 ^oC воздух содержит значительно меньше воды, так как максимальная вместимость влажности воздуха падает при снижении температуры. Меньший объём воды в атмосферном воздухе создаёт условия, в которых при отоплении и проветривании помещений в них происходит воздухообмен и внутрь попадает значительно более сухой воздух. Это приводит к потере объёма материалов. Конструкции с низкой способностью удержания влажности, как каменные и каркасные стены, не усваивают влагу или усваивают её в очень малой степени. У стен из бруса напротив очень высокая способность усвоения влаги, благодаря чему при краткосрочных перепадах обеспечивается стабильный уровень влажности в помещении.

Теплоустойчивость деревянного дома улучшается благодаря солнечному излучению

Каждый материал проводит тепло. Тепло движется на так называемую холодную сторону. Если взять, к примеру, металлическую ложку и опустить один её конец в воду, то через небольшой промежуток времени ложка нагреется в руке. Подобное поведение тепла происходит во всех материалах. В строительной физике это называется теплопередачей. Различные строительные конструкции ведут себя в данном случае по-разному. Например,  стены из бруса в зимних условиях, когда внешняя температура значительно ниже внутренней,  теплопередача через материал выше, а теплоустойчивость несколько ниже (Теплоустойчивость здания - это способность здания сохранять относительное постоянство температуры воздуха в помещениях при периодических колебаниях температуры наружного воздуха и теплового потока, проходящего через стены. Теплопередача - это перенос теплоты через стену от взаимодействующей с ней среды с более высокой температуры к среде с другой стороны конструкции с более низкой температурой.). Весной при усилении солнечного излучения  теплопередача постепенно снижается, а теплоустойчивость растёт. В домах на каркасной основе, утеплённых минеральной ватой или каменных домах покрытых полиэстером,  низкая теплопередача  и там не происходит природных изменений. Этому сопутствует несколько лучшая теплоустойчивость, но отсутствует накопление тепла и инерция. При отключении тепла происходит быстрое остывание помещения. Так как весной и осенью солнце греет стены из бруса и отражается на них от окружающих дом площадей, это поднимает внешнюю температуру древесины, что обеспечивает, в свою очередь, снижение теплопередачи и повышение теплоустойчивости дома. Из этого следует заключение, что деревянный дом живёт и дышит натуральным образом, при котором потерянная зимой энергия восстанавливается весной и осенью. Разве и у людей не так – весной, летом и осенью они копят энергию и используют её зимой?

В доме из бруса зимой царит приятное тепло, а летом – освежающая прохлада

Зимой в деревянном доме тепло из-за температуры поверхности древесины и её теплоёмкости (Теплоемкость - это способность материала аккумулировать тепловую энергию.). При колебаниях внешней температуры стена из клееного бруса, обладающая высокой теплоёмкостью, сохраняет температуру внутренней поверхности такой же, как и температура помещения. От стены не тянет холодом, она приятно тёплая на ощупь. У материалов с низкой теплоёмкостью отсутствует инерция и температура поверхности значительно ниже, чем внутренняя температура и температура воздуха. Например, если зимой подержать открытым окно, температура резко упадёт. Если в каменных или каркасных домах восстановление займёт много времени, и для этого необходимо включённое отопление, то в деревянном температура восстановится за счёт хорошей теплоёмкости стен и при минимальных затратах (дерево хранит тепло). В деревянном доме стены отдают накопленное в них тепло. Всё те же физические особенности стен из бруса летом дарят нам приятную прохладу. Когда яркое солнце светит в окна, в обычном доме резко повышается температура.  В деревянном же доме температура не повысится – в стенах дома заработает так называемая природная аккумуляция тепла. Ночью температура упадёт, что позволит стенам отдать накопленное за день тепло. Таким образом в деревянном доме  из бруса обеспечивается сбалансированная температура.