Утепление стен штукатуркой Короед | ПромАльп-НН
Преображаем фасад снаружи и утепляем жилище
Современные строительные технологии за последние два десятилетия сделали качественный рывок вперед. Предложенные на рынке теплоизоляционные материалы дают возможность создать комфортные условиях в жилище и при этом сократить расходы на энергоресурсы на 50-70%. Мокрый фасад в сочетании с декоративной штукатуркой «короед» позволяет создать неординарный и запоминающийся дизайн.
Использование фасадных красок позволит создать цветовые акценты и подчеркнуть уникальность архитектуры здания.
Особенности технологии, используемые материалы для утепления стен снаружи
Мокрое утепление фасада – распространенная технология, предполагающая приклеивание слоя утеплителя непосредственно к стене с последующим нанесением защитного и декоративного штукатурного слоя.
Мокрый фасад различают на два вида: тяжелый мокрый фасад и легкий мокрый фасад. Первый вариант предполагает использование плит из минераловатного утеплителя.
Плиты к стене крепятся при помощи крюков (без приклеивания к стене), снаружи укладывается сетка и прижимные пластины. Сверху плиты грунтуются и покрываются финишным декоративным слоем «короеда». Особенность тяжелого фасада – раздельная работа стены и утеплителя, благодаря чему конструкция способна выдерживать различные деформации, как температурные, так и сейсмические.
Легкий фасад предполагает в качестве утеплителя использование пенопласта – плиты приклеиваются к стене специальным клеем, дополнительно фиксируются пятью – шестью дюбелями. Поверх утеплителя наносится несколько слоев штукатурки, и слой декоративной штукатурки.
Наиболее популярны разновидности декоративной штукатурки – шуба, барашек, дождь и «короед». Последний вариант – более современный и красивый.
«Короед» получил свое название за рисунок, напоминающий древесину, поеденную короедом. Характерные бороздки в процессе нанесения шпателем оставляют мраморные камешки (входят в состав смеси), диаметром от 2,5 до 4,5 миллиметров (в зависимости от марки смеси).
Штукатурка «короед» бывает таких типов:
- акриловая – продается уже готовая к использованию в ведрах по 25 кг. Материал хорошо скрывает неровности, не трескается при усадке здания, однако сложен в использовании, притягивает пыль;
- силикатная – продается в виде готовой пасты в ведрах по 25 кг, отлично противостоит образованию трещин, отталкивает пыль;
- минеральная – сухая смесь на основе белого цемента и полимера. Наиболее популярный вариант, отличается прекрасными эксплуатационными характеристиками, наиболее проста в использовании;
- силиконовая – обладает превосходными эксплуатационными характеристиками, не трескается при усадке, колебании температур, хорошо моется, очищается под дождем. Недостаток – высокая цена.
Достоинства и недостатки штукатурки «короед»
Штукатурка «короед» – натуральный экологически чистый материал, обладающий рядом достоинств:
- умеренная цена;
- не боится температурных колебаний, влаги, морозов;
- не выгорает и не разрушается на солнце;
- обладает прекрасными декоративными свойствами;
- имеет свойства к самоочищению под дождем;
- это долговечный материал;
- не плесневеет, не горит;
- надежно защищает внутренний слой утеплителя от любых неблагоприятных факторов.
Но есть и несколько недостатков. Главный заключается в том, что декоративные свойства «короеда» напрямую зависят от профессионализма штукатура. Штукатурку нужно наносить на плоскость за один подход, если выполнять отделочные работы кусками, будут заметны швы. Перед нанесением финишного слоя важно очень тщательно выровнять стены, в противном случае значительно ухудшиться декоративность рисунка. Работы можно проводить только в хорошую погоду: жара, дождь или морозы недопустимы.
Еще один недостаток – если повредить стену, очень сложно восстановить декоративный слой, поврежденное место даже после ремонта будет заметным.
Но, как показывает практика, «короед» — самый востребованный материал. При бережном отношении и грамотном нанесении, штукатурка сохраняет все свои свойства по двадцать-тридцать лет, не доставляя владельцам домов неудобств и проблем.
И еще несколько достоинств утепления фасада мокрым способом
После мокрого утепления фасада существенно смещается точка россы.
В результате стены зимой не промерзают, что положительно сказывается как на комфортности условий внутри помещения, так и на состоянии самих стен. Хорошая звукоизоляция, отличные декоративные свойства и возможность сэкономить на строительных материалах, делая стены тоньше, а соответственно и легче.
Не откладывайте решение важных вопросов на завтра!
Звоните сейчас и мы с удовольствием поможем Вам 🙂
Штукатурка короед
Штукатурка короед;
Наша компания рада вам предложить альтернативную термопанелям отделку и утепление фасада вашего дома декоративной штукатуркой КОРОЕД. Также возможные различные варианты комбинаций термопанелей и декоративной штукатурки КОРОЕД, что позволяет сэкономить на отделке фасада при этом получить уникальный внешний вид.
| Вызвать замерщика |
Мокрые фасады
Технология мокрого фасада стала популярной и распространённой, благодаря тому, что позволяет избежать возникновения большого количества так называемых «мостиков холода», которые снижают тепловую защиту помещения.
Некоторые особенности внешней отделки под мокрый фасад
Если вы приняли решение о том, что вашему зданию необходима отделка «мокрый фасад», ознакомьтесь с некоторыми теоретическими основами данной технологии. Прежде всего, необходимо тщательно подготовить основу (стену) для отделочных работ. Стену надо очистить и протестировать на наличие и уровень адгезивных свойств и несущих характеристик. После этого необходимо провести грунтовку фасада.
После проведения подготовительных работ монтируется профильная планка. Данная конструкция необходима для равномерной установки плит теплоизоляции. Так же данная конструкция должна защищать утеплитель от воздействия влаги.
На следующем этапе производится укладка плит минеральной ваты или иного утеплителя. При этом применяется специальный клеевой состав, который наносится внутри плиты утеплителя точечно и по всему периметру. После этого проводят обустройство армирующего слоя, который закрывает теплоизоляцию.
По прошествии небольшого времени, 1-2 дня, приступают к укладке наружного штукатурного слоя. При данных работах применяются различные цветовые гаммы, и ваш дом может получить различные цветовые решения.
Технология мокрого фасада позволяет:
1. Отлично утеплить дом;
2. Придать ему желаемую окраску;
3. Гарантировать длительный срок эксплуатации.
Наши мастера готовы провести все технологические работы в установленные договором сроки на высшем уровне качества.
Работы по монтажу мокрого фасада доверяйте опытным мастерам
Приняв решение утеплить свой дом с помощью мокрого фасада, обратите внимание на предложение нашей компании. Нами установлена оптимальная цена на мокрый фасад.
А мастера нашей компании обладают большим опытом работ и знают массу тонкостей, которые позволяют им выполнять работу на высшем уровне качества. Обращайтесь к нам по контактным данным, указанным на сайте компании, и мы сделаем для вашего дома отличный мокрый фасад.
Made on
Tilda
Использование коры в качестве теплоизоляционного материала :: Биоресурсы
Каин, Г., Барбу, М.С., Хинтеррайтер, С., Рихтер, К., и Петучнигг, А. (2013). «Использование коры в качестве теплоизоляционного материала», BioRes. 8(3), 3718-3731.Abstract
Частицы коры ели использовались в качестве изоляционного наполнителя для теплоизоляции деревянного каркаса стены, которая подвергалась моделируемому зимнему перепаду температур между внутренним и наружным климатом. Развитие температурного профиля поперечного сечения стены было смоделировано с использованием теории нестационарного теплового потока Фурье. Было показано, что слои коры проводят тепло медленнее, чем общеизвестные вдуваемые изоляционные материалы из-за их низкой температуропроводности.
Загрузить PDF
Полный текст статьи
Использование коры в качестве теплоизоляционного материала
Гюнтер Кейн, a, * Мариус-Каталин Барбу, a,b Стефан Хинтеррайтер,
Частицы коры ели использовались в качестве изоляционного наполнителя для теплоизоляции деревянного каркаса стены, которая подвергалась моделируемой зимней разнице температур между внутренним и наружным климатом. Развитие температурного профиля поперечного сечения стены было смоделировано с использованием теории нестационарного теплового потока Фурье. Было показано, что слои коры проводят тепло медленнее, чем общеизвестные вдуваемые изоляционные материалы из-за их низкой температуропроводности.
Кроме того, было изучено развитие влаги в материале из-за потоков водяного пара, вызванного разницей давления пара между внутренним и внешним климатом, и это подтвердило общие правила деревянного строительства.
Ключевые слова: Кора деревьев; Рыхлая масса; Теплопроводность; Температуропроводность
Контактная информация: a: Факультет технологии лесоматериалов и деревянного строительства, Университет прикладных наук Зальцбурга, Markt 136a, 5431 Kuchl, Австрия; б: Факультет деревообработки, Университет «Трансильвания» Брашов, ул. Universitatii 1, 500068 Брашов, Румыния; c: Факультет биологических наук, Центр наук о жизни и пищевых продуктах Вайенштефан, Технический университет Мюнхена, Winzererstraße 45, 80797 Мюнхен, Германия;
* Автор, ответственный за переписку: [email protected]
ВВЕДЕНИЕ
Доступность ресурсов изоляционных материалов, изготовленных из возобновляемых материалов, не является многообещающей в ближайшие годы (Schwarzbauer 2005).
В связи с дефицитом ресурсов в Центральной Европе все большее значение приобретает разработка новых источников сырья (Barbu 2011).
Поскольку 40% всего энергопотребления в Европе приходится на здания, Европейский союз принял новую директиву, касающуюся общей энергоэффективности зданий. С 2018 г. для общественных зданий и с 2020 г. для частного жилья необходимо значительно сократить энергопотребление новых зданий (Европейский союз, 2010 г.). Это создаст большой спрос на эффективно изолированные стеновые и кровельные системы.
С точки зрения жизненного цикла предпочтительны изоляционные материалы с низким уровнем выбросов CO 2 как при производстве, так и при утилизации в конце жизненного цикла.
Лигноцеллюлозные материалы очень выгодны в этом отношении, поскольку их биологическое производство в процессе фотосинтеза основано на поглощении больших количеств CO 2 из атмосферы. Для производства 1000 кг древесины примерно 1855 кг CO 2 поглощается и восстанавливается до углерода, который непосредственно включается в биополимеры, составляющие клеточные стенки лигноволокон.
Среднее содержание коры в дереве составляет примерно 10 % от общего объема ствола, а глобальный объем лесозаготовок для промышленных целей составляет примерно 1,6 млрд твердых м³, в результате чего ежегодно во всем мире объем коры составляет 160 млн м³ (Xing et al. . 2006). Кора — это периферическая защитная ткань дерева, которая защищает его от физических и биологических внешних воздействий. Поэтому он обладает интересными свойствами, такими как низкая плотность, низкая теплопроводность, огнестойкость и высокая устойчивость к грибкам (Fengel and Wegener 2003).
Хотя кора доступна в больших количествах и имеет хорошие физические свойства, она обычно не используется для производства продуктов с высокой добавленной стоимостью (
2011; Kraft 2007)), однако сжигание для получения тепловой энергии генерация является основным промышленным использованием. Недавно Kain et al. (2013) проанализировали пригодность применения коры для использования в качестве изоляционного материала. Они прессовали легкие изоляционные панели на основе коры плотностью 350 кг/м³ и определили теплопроводность примерно 0,06 Вт/(м*К). Было показано, что из-за относительно высокой плотности 250 кг/м³ для насыпных материалов из коры плотность плиты не может быть произвольно уменьшена, и поэтому теплопроводность не такая низкая, как у очень легких изоляционных материалов ( , например, полистирол, минеральная вата и т. д.), но из-за высокой удельной теплоемкости коры коэффициент температуропроводности по формуле (5) был чрезвычайно низким, что делает изоляционные слои из коры особенно подходящими для активных изоляционных слоев, аккумулирующих тепло. .
Существующие расчетные модели процессов в строительной физике, связанных с теплом и влагой, показывают удовлетворительные результаты ( например, , Сулейман и др.
(1999)), тем не менее, отсутствуют конкретные значения для новых строительных материалов (в настоящее время случае кора рыхлая) или, по крайней мере, они не были проверены.
Цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить, можно ли также использовать частицы коры в сыпучих материалах для целей изоляции полостей, а также проверить, можно ли проверить лабораторные измерения в более широком масштабе, чтобы подтвердить существующие модели расчета. Кроме того, крупномасштабный эксперимент показывает, как изоляционный слой из коры ведет себя при зимних перепадах температур внутри и снаружи и как быстро отводится тепло.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
Материал для исследования
Кора для настоящего исследования была собрана на небольшой лесопилке хвойных пород в Зальцбурге, Австрия. Порода древесины – ель ( Picea abies ).
Отбор проб был проведен осенью 2012 г. в соответствии с методом, разработанным Paper Wood Austria (2009 г.
) для приемки промышленной древесной щепы. При этом в нескольких местах из верхнего слоя штабеля коры была взята стружка. Кроме того, стружку коры собирали примерно на глубине 30 см, чтобы избежать влияния изменений на периферийный слой. Затем кору сушили в вакуумной сушилке от начальной влажности 100% до конечной влажности 5,8%. Затем кору измельчали на 4-шпиндельном измельчителе с ситом, ограничивающим максимальный размер частиц до 30 мм (рис. 1). После этого измельченный материал снова просеивали для удаления пыли и достаточно мелких частиц, в результате чего получали частицы с целевыми размерами более 8 мм и менее 30 мм. Из-за относительно крупных частиц ожидалось, что заполнение стенки будет довольно пористой структурой с включенными отверстиями. Небольшие воздушные отверстия внутри конструкции имеют низкую теплопроводность, что снижает среднюю теплопроводность всей конструкции.
Рис. 1. Коровый наполнитель для стеновых конструкций (размер частиц 8–30 мм)
Экспериментальная стена
Для оценки тепловых свойств слоя коры была построена экспериментальная стена длиной 1300 мм, шириной 1250 мм и толщиной 330 мм.
Каркас выполнен из массива сосны толщиной 50 мм, обшитого с обеих сторон плитой ОСП толщиной 15 мм. Затем датчики температуры были расположены в центре конструкции, как показано на рис. 2. После этого выемка в конструкции была полностью заполнена частицами коры, описанными выше, методом рыхлой заливки.
Содержание влаги в частицах коры определяли с помощью гравиметрического анализа влажности.
Рис. 2. Эскиз экспериментальной стенки (цифрами обозначены датчики)
Теория теплового потока
Тепло всегда течет по градиенту температуры от холодного к теплому, и оно сильнее, когда этот градиент крутой. Для одномерного теплового потока, например, на вертикальной стене изнутри наружу, модель можно описать следующим образом:
Величина q является плотностью теплового потока в Дж/(с*м²), тогда как λ является зависящей от материала теплопроводностью в соответствии с первым законом Фурье (1).
Учитывая, что количество теплоты Q равно c * ρ * V * T , а его изменение определяется формулой (2), получаем ρ * В ), поэтому изменение температуры определяется уравнением в формуле (3). Включение формулы (1) приводит к второму закону Фурье для нестационарного теплового потока (в данном случае одномерного) (4). Параметр a (5) называется «температуропроводностью» и описывает скорость, с которой тепловая волна проходит через материал (Ashby 2011; Meschede 2010).
Величины в уравнениях можно определить следующим образом: q – плотность теплового потока в (Вт/м²), – теплопроводность (Вт/(м*К)), T – абсолютная температура (K) , x – горизонтальное положение в стене (м), t – время (с), a – коэффициент температуропроводности (м²/с), плотность (кг/м³), c p — удельная теплоемкость (Дж/(кг*К)), w — толщина стенки (м), V — объем (м³).
Тепловая модель здания
Задачи нестационарного теплового потока можно решить с помощью второго закона Фурье (4). Решения существуют для ряда стандартных геометрий. Их можно использовать для решения широкого круга реальных задач, которые можно аппроксимировать (Ashby 2011).
Ситуация «коровой стены» аппроксимируется моделью двух полубесконечных блоков с начальной температурой T 0 и T 1 , сведенные вместе в момент времени t =0 (формула (6) и рис. 3). Следовательно, предполагается, что коэффициент температуропроводности a не является функцией положения стенки x . Константы A и B можно определить, учитывая, что T 0 = -15 °C и T 1 = 20 °C в экспериментальной ситуации t
4
А = − T 0 + T 1 и B = 2* T 0 − 5 T (Обшивка OSB не учитывалась в тепловой модели из-за ее тонкости ).
Эти соображения привели к модели, представленной в формуле (6), где «erf» — функция ошибки Гаусса.Плотность рыхлой массы коры описанной фракции была ранее изучена авторами (Kain et al. 2012), измеренная при 213 кг/м³ (стандартное отклонение 4,0 кг/м³) при насыпке и 258 кг/м³ (стандартное отклонение 5,8 кг/м³) при уплотнении за счет вибрации. Теплопроводность рыхлой массы коры в этом диапазоне плотностей составляет от 0,057 до 0,062 Вт/(м*К) в соответствии с регрессионной моделью, рассчитанной авторами (Kain и др. 2013) (7). Способность коры аккумулировать тепло была тщательно изучена Мартином (1963), который обнаружил, что на нее в первую очередь влияет содержание влаги и тепла в коре. Удельную теплоемкость можно оценить по формуле (8). Это приводит к значениям температуропроводности для текущего исследования от 1475 (-15 ° C / 12% коры, в.ч.) до 2139 (20 °C / 29% коры, в.ч.) Дж / (кг * К).
Температуропроводность (5), учитывая приведенные выше значения, для коры находится в пределах 1,027*10 −7 и 1,983*10 −7 м²/с.
Этот диапазон был принят во внимание путем отображения нижнего и верхнего пределов в тепловой модели.
Рис. 3. Эскиз тепловой модели ( T 0 = температура на внешней стороне конструкции, T 1 = температура на внутренней стороне конструкции, “ t
4 5 = 0” = время запуска при возникновении разницы температур, “ t = 1” = какое-то время от т 0 и далее), где c p – удельная теплоемкость в Дж/(кг*К), T – температура в °C, w c – содержание воды в кг/кг и c w удельная теплоемкость воды, равная 4185 Дж/(кг*К).
Процессы диффузии водяного пара
Конвекция – это перенос водяных паров потоком воздуха, который может быть уменьшен за счет воздухонепроницаемых конструкций. Тем не менее, влажность можно транспортировать в виде газа.
Как газ, атомы находятся в постоянном движении со средней скоростью, равной нулю, поскольку их движения ориентированы одинаково во всех направлениях. Если концентрация атомов различна в двух положениях, атомы будут течь в направлении более низкой концентрации. Плотность массового расхода, ÷ , это масса, переносимая через единицу площади в единицу времени. Оно приблизительно пропорционально падению давления пара (9) (Meschede 2010). Процессу диффузии водяного пара в пористых структурах препятствует твердый скелет структуры. Это сопротивление измеряется сопротивлением диффузии водяного пара µ (10). Для настоящего исследования рыхлых объемных слоев коры использовалось относительное сопротивление 5, как и у панелей из древесного волокна.
В уравнениях (9) и (10) ġ – массовая плотность потока в (кг/(м²*с)), δ p 0 – проницаемость водяного пара в воздухе (кг/(м²*с)). (м*с*Па)), δ p проницаемость материала (кг/(м*с*Па)), dp/dx изменение давления пара в зависимости от положения (Па/м), и µ является сопротивлением диффузии водяного пара.
Для оценки процессов диффузии пара в стенке использовали метод Глейзера. Следовательно, температуры ϑ l на границах материала (слои материала 1– n ) рассчитывали по формулам (11) и (12). Для каждой температуры ϑ l определялось соответствующее давление насыщенного пара по формуле (13). Паропроницаемость воздуха для обычных давлений и температур можно оценить как δ p0 ≈ (1,5*10 6 ) -1 кг/(м*ч*Па) и, следовательно, проводящее сопротивление слоя материала можно рассчитать по формуле (14). Парциальные давления пара на конкретном слое стенки можно оценить по формуле (15) (Риккабона и Беднар, 2010). Парциальное давление водяного пара в строительных слоях соотносится с давлением водяного пара насыщения на диаграмме Глейзера, и там, где парциальное давление равно давлению насыщения, происходит конденсация воды.
В уравнениях (9)-(15) Δ ϑ j – разность температур между внутренней и внешней стороной слоя j (К), Δ ϑ – разность температур между внутренней и внешней температура (К), R si/e — внутреннее и соответственно внешнее сопротивление теплопередаче (м²*К/Вт), R Дж — сопротивление теплопередаче слоя Дж (м²*К /Вт), ϑ l — температура внутренней поверхности слоя l (К), p s ( ϑ l ) — давление насыщенного пара для 50 5 л 4 (Па), 1/ Δ — сопротивление паропроводности слоя толщиной с (м²*ч*Па/кг), p ( ϑ л ) — парциальное давление пара для ϑ л (Па ), а Δ p – разность давлений пара между внутренним и наружным воздухом (Па).
Климат для испытаний
Стена, описанная выше, располагалась между двумя климатическими камерами, одна из которых имитировала климат +20 °C и относительную влажность воздуха 67 % (внутренний климат), а другая –15 °C и относительную влажность воздуха 50 % (внешний климат). . Данные о влажности и температуре фиксировались в разных местах испытательной стенки с временными интервалами 5 мин (рис. 2).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На рисунках 4, 5 и 6 показаны измеренные температуры для датчиков с 1 по 8 (без краевого эффекта 3) по поперечному сечению стенки (сплошные линии). Также показан расчетный профиль температуры по модели (6). Параметры следующие: λ = 0,062 Вт/(м*К), = 212 кг/м³, c p = 1475 Дж/(кг*К) для низкой модели; и λ = 0,056 Вт/(м*К), = 255 кг/м³, c p = 2139 Дж/(кг*К) для высокой модели. Вначале отклонение между реальным температурным профилем и смоделированным было связано с эффектами акклиматизации, поскольку стена хранилась при более высокой температуре, чем температура камеры 20 °C (рис.
4).
Через 13 часов условия в камере были стабильными, и модель вполне соответствовала реальным условиям. Температура была лишь немного занижена в центральной части. Через 25 ч был достигнут более или менее линейный профиль температуры по поперечному сечению, на котором закончи- лась применимость описанной модели. В этом случае, очевидно, лучше всего подходит подгонка модели к реальным условиям.
Рис. 4. Температурный профиль коровой изоляции в испытательной стене через 1,25 ч (от холодной к теплой стороне)
Рис. 5. Температурный профиль коровой изоляции в испытательной стене через 13 часов (от холодной к теплой стороне)
Рис. 6. Температурный профиль коровой изоляции в испытательной стене через 25 ч (от холодной к теплой стороне)
Акклиматизация длилась почти четыре недели (552 ч) при температуре 20 °С и относительной влажности воздуха 67 % (климат в помещении) и при температуре -15 °С и относительной влажности воздуха 50 % (климат на открытом воздухе).
Как было показано ранее, это привело к четкому температурному профилю, а также к распределению влаги в конструкции. Равновесное содержание влаги в коре достигалось примерно через 500 часов акклиматизации (определялось повторными измерениями влажности).
До и после эксперимента были взяты пробы влаги. Исходная влажность коры составляла 12%. После акклиматизации можно было обнаружить значительный градиент влажности. Из-за уплотнения частиц коры (вызванного вибрациями во время манипуляций) образовалась полость в верхней части стенки, где беспрепятственно диффузия пара. Следовательно, равновесная влажность материала была значительно выше в той области, которая не использовалась для текущего анализа. Как только в конструкции установился более или менее линейный температурный профиль (начиная с 25 ч), точка росы составила 13,69.°C, что означает, что начиная с 10 см (измеряется от внутренней стороны стены) вода конденсировалась из воздуха и постепенно увлажняла частицы коры по направлению к внешней стороне конструкции (рис.
7 рис. и рис. 8). На рис. 9 диаграмма Глейзера показывает, что от положения точки росы к внешней стороне строительного конденсата вода увлажняет частицы коры; В 10 см от внутренней поверхности парциальное давление водяного пара достигало давления насыщения (рис. 9).), и начиная с этой позиции влажность коры увеличивалась (рис. 7).
Рис. 7. Распределение влажности коры в экспериментальной конструкции стены (с внешней стороны на внутреннюю) после 552 ч акклиматизации
Рис. 8. Линейный профиль температуры в экспериментальной конструкции стены с положением точки росы (от холодной к теплой стороне)
Рис. 9. Диаграмма Глейзера для испытанной стенки из коры (от холодной к теплой стороне)
Обычно при расчете теплоизоляционных слоев строительных конструкций тепловой поток через стену минимизируется по формуле (1). Соответственно, единственным свойством материала, которое должно быть сведено к минимуму, является теплопроводность λ .
Учитывая ситуацию, когда внутреннее помещение отапливается до комфортной внутренней температуры 20 °C, а наружная температура относительно быстро падает с +10 °C до -15 °C (что реально для континентальной европейской зимы, а в солнечную зиму дневные солнечные лучи создают более высокую температуру на внешней стене, тогда как вечером после захода солнца температура быстро падает), это может быть похоже на описанный выше эксперимент со стеной из коры. С точки зрения теплового потока в стационарных условиях изоляционный слой из коры невыгоден, поскольку теплопроводность материала явно выше, чем у очень легких изоляционных материалов (Каин 9).0004 и др.
2013). Однако, принимая во внимание, что тепловой поток q следует температурному градиенту (Meschede 2010), на рис. 10 ясно видно, что тепловой поток изнутри наружу должен быть равен нулю для первого 10 ч, так как градиент температуры на внутренней поверхности в этот период времени равен нулю. По сравнению со стеной такого же размера, заполненной целлюлозным флоком (данные по данным Isofloc Heat Insulation Corporation от 19.
04.2013), на рис. 10 видно, что температурный градиент на внутренней стороне стены ниже при заполнении изоляционного слоя использованным частицы коры.
Такое неизменяемое поведение материала создает уютную жилую атмосферу, поскольку выравнивает колебания наружной температуры и предотвращает перегрев летом, поскольку тепловой волне требуется довольно много времени, прежде чем она достигнет внутренней поверхности (Bettgenhäuser et al. 2011). В случае стеновых конструкций его можно использовать для пассивных систем солнечного отопления, потому что снаружи он нагревается солнцем в течение дня, а тепловая энергия достигает внутренних помещений в поздние прохладные вечерние часы.
Что касается второго закона Фурье в формуле (4), то свойство материала, представляющее интерес для этих соображений, — это коэффициент температуропроводности, a , скорость, с которой тепловая волна проходит через материал. Изоляционные материалы на основе коры имеют превосходную низкую теплопроводность (Мартин и Крист, 1963), в то время как их теплопроводность остается приемлемой (рис.
11).
Что касается диффузии водяного пара, теоретические знания могут быть подкреплены тем, что легкий удар в изоляционных слоях должен быть обшит с внутренней стороны материалом с относительно высоким сопротивлением диффузии водяного пара, чтобы предотвратить попадание большого количества влаги в конструкцию. Кроме того, материал внешней обшивки должен быть максимально открытым, чтобы обеспечить высыхание конденсата.
Наконец, можно также увидеть, что частицы коры могут быть весьма эффективно использованы в качестве продувки в изоляционных материалах, таких как флок целлюлозы и другие.
Тем не менее, кора деревьев содержит относительно большое количество экстрактивных веществ (от 20% до 30%, согласно Fengel and Wegener (2003)). Поэтому дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на потенциальных выбросах ЛОС из изоляционных слоев коры, которые могут быть вредными для человека.
Еще одной проблемой для будущих исследований является тщательное исследование теплопроводности, поскольку она является функцией плотности, влажности материала и температуры, тогда как в настоящей ситуации рассматривался только первый параметр.
Рис. 10. Градиент температуры по сечению стенки в момент времени t=10 ч (от холодной к теплой стороне)
Рис. 11. Температуропроводность изоляционных материалов в сравнении (Kain et al. 2012, стр. 35)
ВЫВОДЫ
- Кора доступна в больших количествах, и до сих пор она обычно не использовалась для материалов с более высокой добавленной стоимостью. Тем не менее кора дерева обладает интересными свойствами для использования в качестве изоляционного материала, а именно относительно низкой теплопроводностью и высокой теплоемкостью. Это также делает материал подходящим для вдуваемых изоляционных материалов, тем более, что он не имеет отрицательных характеристик, как очень легкие изоляционные материалы, которые быстро остывают зимой и быстро перегреваются летом.
- Более того, можно показать, что стандартные модели для задач нестационарного теплового потока (второй закон Фурье) можно использовать для удовлетворительного прогнозирования распределения температуры в стеновой системе.
- Кроме того, существующие методы расчета процессов диффузии водяного пара в стенах могут быть подтверждены измерениями, проведенными на стене, утепленной корой.
- И последнее, но не менее важное: изоляционные слои из коры дерева могут быть экологичным вариантом изоляции жилья, улучшая общий жизненный цикл здания.
БЛАГОДАРНОСТИ
Авторы выражают благодарность за поддержку Роберту Стинглу, Герхарду Эмзенхуберу и доктору Ульриху Мюллеру из Wood K Plus, Wood Competence Center (Тульн, Австрия), а также Маттиасу Голдбергеру и Акселю Риндлеру (оба студенты Университета прикладных наук). Зальцбург, Кампус Кухль, Австрия).
ССЫЛКИ
Эшби, М. Ф. (2011). Выбор материалов в механическом проектировании 4 th Edition, Elsevier, Оксфорд.
Барбу, MC (2011). «Современные разработки в лесном хозяйстве и деревообрабатывающей промышленности», ProLigno 7(4), 111-124.
Беттгенхойзер К., Бурманс Т., Офферманн М., Крехтинг А. и Беккер Д. (2011). Защита климата за счет снижения потребности в энергии для охлаждения зданий, Федеральное агентство по охране окружающей среды Германии, Дессау-Росслау.
Европейский союз (2010 г.). Энергетические характеристики зданий , Директива 2010/31/ЕС.
Фенгель Д. и Вегенер Г. (2003). Химия древесины, ультраструктура, реакции , Кессель, Ремаген.
Гупта Г., Ян Н. и Фэн М. В. (2011). «Влияние температуры прессования и размера частиц на свойства коры, изготовленной из коры сосны обыкновенной ( Pinus contorta ), зараженной жуками», Forest Products Journal 61(6), 478-488.
Корпорация теплоизоляции Isofloc (19.04.2013). Isofloc L , www.isofloc.de/unsere-daemmprodukte/isofloc-zellusefasern/isofloc-l-2/
Каин, Г., Тейшингер, А., Муссо, М., Барбу, М.С., и Петучнигг, А. (2012). «Теплоизоляционные материалы из коры деревьев», Holztechnologie 53(4), 31-37 (на немецком языке).
Каин Г., Барбу М. К., Тейшингер А., Муссо М. и Петучнигг А. (2013). «Значительное использование коры в качестве изоляционного материала», Forest Products Journal 62(6), 480-487.
Крафт, Р. (2007). Химико-техническая утилизация бывших в употреблении конструктивных изделий из древесины и коры деревьев , Диссертация, Геттингенский университет (на немецком языке).
Мартин, Р. Э. (1963). «Термические свойства коры», Forest Products Journal 18(11), 54-60.
Мартин, Р. Э. и Крист Дж. Б. (1968). «Избранные физико-механические свойства коры восточных деревьев», Forest Products Journal 13(10), 419-426.
Мешеде, Д. (2010). Gerthsen Physik 22 nd Edition , Springer, Berlin (на немецком языке).
Бумажное дерево, Австрия (2009 г.)). Руководство по закупке древесины , версия 7 (на немецком языке).
Риккабона, К., и Беднар Т. (2010). Структурная теория – строительная физика , Манц, Вена (на немецком языке).
Шварцбауэр, П. (2005). Долгосрочная перспектива спроса и предложения на изделия из древесины в Австрии до 2020 года , Университет природных ресурсов и наук о жизни, кафедра наук о древесине, Вена (на немецком языке).
Сулейман Б.М., Ларфельдт Дж., Лекнер Б. и Густавссон М. (1999). «Теплопроводность и диффузионная способность древесины», Wood Science and Technology 33(6), 465-473.
Вегенер, Г., и Циммер, Б. (1997). Оценка жизненного цикла Wood , Распределительное агентство Wood Германия, Бонн.
Xing, C., Deng, J., Zhang, S.Y., Riedl, B., и Cloutier A. (2006). «Влияние содержания коры на свойства древесноволокнистых плит средней плотности (МДФ) четырех видов, выращиваемых в восточной Канаде», Forest Products Journal 56(3), 64-69.
Статья отправлена: 12 февраля 2013 г.; Экспертная оценка завершена: 9 апреля 2013 г.; Исправленная версия принята: 23 мая 2013 г.; Опубликовано: 28 мая 2013 г.
Убивают ли низкие температуры жуков-короедов? — Новости мелких лесных землевладельцев
Зима в Восточном Вашингтоне.
(Мелисса Фишер, DNR) Мелисса Фишер , лесной энтомолог, Департамент природных ресурсов штата Вашингтон, [email protected] 5 0010 Люди часто спрашивают меня, могут ли низкие температуры уничтожить популяции короедов. Ответ… это зависит. Насекомые используют различные способы выживания при низких температурах. В основном, есть те, которые восприимчивы к заморозкам, и те, которые устойчивы к заморозкам. Большинство насекомых восприимчивы к заморозкам. Восприимчивые к заморозкам насекомые погибнут, если их заморозить, поэтому некоторые виды, как правило, выбирают защищенные места для зимовки. Удивительно, но некоторые виды обладают способностью вырабатывать антифриз внутри своего тела, что снижает температуру, при которой происходит образование льда (то есть точку переохлаждения). Морозоустойчивые насекомые действительно могут пережить замораживание благодаря приспособлениям, которые защищают их клеточные мембраны от механических повреждений при образовании льда (например, полосатая гусеница шерстистого медведя, Pyrrharctia isabella ). Горный сосновый жук Любой, кто знаком с короедом, наверняка слышал о горном сосновом жуке ( Dendroctonus ponderosae ). Горный сосновый жук печально известен тем, что вызывает массовую гибель скальной сосны, а также других видов сосны на западе США и в Канаде. Как и большинство насекомых, жук горной сосны чувствителен к замерзанию и должен избегать замораживания тканей своего тела. В Колорадо горный сосновый жук зимует под корой деревьев, где в середине зимы температура может опускаться ниже -35°C. Жуки горной сосны не спасаются от холода, находя убежище в другом месте. Вместо этого он «переохлаждается» до температур значительно ниже температур, существующих под корой (< -35°C). Как горный сосновый жук переохлаждает свои ткани? Процесс начинается осенью, когда температура начинает падать. Во-первых, он прекращает питаться и опорожняет все, что осталось в кишечнике; вещи, которые содержат влагу и могут легко замерзнуть. Так при какой самой низкой температуре может выжить горный сосновый жук? Холодостойкость горного соснового жука зависит от местных температур, и этот вид можно найти в западной части Северной Америки от Мексики до центральной части Британской Колумбии. Как вы можете себе представить, минимальные температуры зимой довольно сильно варьируются в этом диапазоне, поэтому не существует конкретной температуры, вызывающей смертность для всех популяций в любое время. Однако мы знаем, что в Колорадо горный сосновый лубоед может выживать при температурах значительно ниже -35°C. Весной, когда температура начинает повышаться, начинается разморозка, и горный сосновый лубоед теряет свой «антифриз». А как насчет других видов короедов? Сосновый жук Как и горный сосновый жук, сосновый жук ( Ips pini ) также является морозоустойчивым видом, но в отличие от горного соснового жука самая низкая точка переохлаждения у соснового жука приходится на ранние зимой (на основе исследования, проведенного в Висконсине), а не в середине зимы. Теперь, почему бы это быть? Что ж, в дополнение к снижению точки переохлаждения, когда температура начинает падать, взрослые сосновые граверы также «избегают» холода, зимуя под слоем подстилки. Снег, который накапливается за зиму, действует как дополнительная изоляция. Южный сосновый жук Южный сосновый жук ( Dendroctonus frontalis ) — агрессивный вид короедов, уничтоживший миллионы акров сосновых лесов в южной части США. сезонная акклиматизация к зимним температурам. Было обнаружено, что его точка переохлаждения в зимние месяцы такая же, как и в остальное время года. Южный сосновый жук также не избегает низких температур, зимуя под подстилкой. Вместо этого этот вид остается активным, питаясь и размножаясь при низких температурах. Хотя южный сосновый жук не зимует под подстилкой и не использует «антифриз», как другие виды, он все же хорошо приспособлен к тому, чтобы оставаться активным в течение зимы. Взрослые особи способны летать при температурах до 6,7 ° C, что является самой низкой температурой полета, известной для любого жука-короеда. Изменение климата Часто, когда мы обсуждаем влияние изменения климата на западную часть США, мы склонны сосредотачиваться на повышении летних температур (а также на уменьшении количества осадков в этот период времени). Но рост минимальных зимних температур на самом деле был больше, чем рост максимальных летних температур, и ожидается, что эта тенденция сохранится. Очевидно, что повышение минимальных температур повлияет на выживание и распространение некоторых видов короедов в США. Отличным примером является южный сосновый жук. Тот факт, что южный сосновый жук не избегает низких температур, зимуя под подстилкой, и не использует «антифриз», предполагает, что низкие температуры снижают его способность выживать в высокогорных районах или в более северных широтах, поскольку зимы, как правило, быть холоднее в этих местах. Поскольку зимние минимальные температуры со временем повышаются, ожидается, что южный сосновый лубоед сможет выжить во все большем количестве этих областей, и именно это и происходит.
Это, вероятно, снижает температуру переохлаждения насекомого примерно на 10-20°C. Затем он накапливает антифризные вещества, такие как глицерин, внутри своего тела, что затем, вероятно, снижает температуру переохлаждения еще на 10°C. К середине зимы горный сосновый жук полностью закаливается.
Таким образом, хотя маловероятно, что низкие температуры убьют горного соснового лубоеда зимой, когда он полностью закален от холода, осенью и весной существует элемент уязвимости, потому что в это время они не полностью закалены от холода и когда экстремально низкие температуры все еще могут иметь место.
Таким образом, наибольший риск гибели соснового резчика от холода возникает поздней осенью/началом зимы, когда температура падает, а на земле нет снега, который мог бы добавить дополнительный слой изоляции.
