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.
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.
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.
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.
Читайте также:
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.
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.
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.
| Строительный материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м * град) | Теплоемкость, Дж/(кг * град) |
| Береза | 510 — 770 | 0.15 | 1250 |
| Тополь | 350 — 500 | 0.17 | — |
| Сосна и ель поперек волокон | 500 | 0.09 | 2300 |
| Сосна смолистая 15 % влажности | 600 — 750 | 0.15 — 0,23 | 2700 |
| Липа, (15 % влажн.) | 320 — 650 | 0.15 | — |
| Дуб вдоль волокон | 700 | 0.23 | 2300 |
| Дуб поперек волокон | 700 | 0.1 | 2300 |
| Сосна и ель вдоль волокон | 500 | 0.18 | 2300 |
| Пихта | 450 — 550 | 0.1 – 0.26 | 2700 |
| Кедр | 500 — 570 | 0.095 | — |
| Клен | 620 — 750 | 0.19 | — |
| Лиственница | 670 | 0.13 | — |
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:
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.
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.
