Теплопроводность древесины

Мы все знакомы с относительной теплопроводностью дерева. Вернее будет сказать, с его не-теплопроводностью, поскольку дерево знаменито своими качествами теплоизоляции, а не теплопроводности. Образ «тёплого» дерева вполне объясним с точки зрения теории теплопроводности. Ощущение теплоты или холода зависит не только от температуры предмета, к которому мы прикасаемся, но и от скорости, с которой он передаёт или отбирает тепло нашей кожи. К примеру, если вы касаетесь холодного металла, то он отбирает тепло в сотни раз быстрее, чем холодное дерево. Хотя их температура и одинакова, ваши ощущения таковы: дерево теплее.

Именно поэтому в течение многих столетий дерево используют в качестве материала для изготовления ружейного ложа, сидений и рукояток инструмента. Сравнительные значения теплопроводности различных материалов приведены в таблице:

Материал К* R** Воздух 0.16 6.25 Вода 4 0.25 Лёд 15 0.07 Стекло 5 0.2 Кирпич 4.5 0.22 Бетон 7.5 0.13 Мрамор 17 0.06 Сталь 310 0.003 Алюминий 1400 0.0007 Теплоизоляция (стекловата, мин. вата, пенополиуретан, и т.д.) 0.2-0.3 3.3-5.0 Дерево (сухое, в направлении перпендикулярно волокну) 0.4-1.2 0.8-2.5

* К – коэффициент теплопроводности (выраженный как количество BTU, проходящих через материал в час, на дюйм толщины, на квадратный фут поверхности, на разницу в градусах температуры по Фаренгейту между тёплой и холодной стороной.

** R =1/К – тепловое сопротивление материала, представляет собой теплоизоляционное качество материала

Очевидно, что чем выше значение R, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Приведённые в таблице значения для дерева показывают разницу между свойствами различных пород в сухом виде. Вообще, теплопроводность дерева зависит от его плотности и уровня влажности следующим образом:


где К – коэффициент теплопроводности в BTU/ft2/0F/hr/in., S – плотность, а МС – уровень влажности в %. Т.е. увеличение плотности и уровня влажности ведёт к повышению теплопроводности, или к потере теплоизоляционных качеств.

Для большинства хвойных пород, применяемых в строительстве, значение К будет равно или чуть меньше 1, а значение R чуть больше 1. Например, для еловой доски с плотностью 0.40 и средним уровнем влажности в 10 %,


Принимая во внимание критическое состояние наших энергетических ресурсов, понятно, что потеря тепла в зданиях и сооружениях – серьёзная забота. Из данных, приведённых в таблице, отчётливо видно, что дерево – лучший теплоизолятор, чем другие строительные материалы. Оно в семь раз эффективней бетона, в 300 раз эффективней стали и в 1400 раз эффективней алюминия той же толщины. Хотя материалы, производимые специально для теплоизоляции (стекловата, минеральная вата, пенополиуретановая пена и т.п.) и превосходят дерево по своим свойствам в три-четыре раза, во многих случаях, особенно там, где требуются прочность, красота и теплоизоляция, дерево остаётся приемлемым компромиссом и логическим выбором.

Значение К для воды составляет 4, а для льда –15, из чего можно сделать вывод, что для того, чтобы сохранить теплоизолирующий потенциал, дерево и другие материалы необходимо поддерживать в сухом состоянии.