Новости
Библиотека
Ссылки
О сайте





предыдущая главасодержаниеследующая глава

5. Физические свойства древесины и ее выбор

Теплоемкость. Это свойство материала указывает на количество тепла, необходимого для нагревания массы этого материала до определенной температуры. Материал с низкой теплоемкостью нагревается быстрее и содержит при данной температуре меньше тепла, чем материал с высокой теплоемкостью, поэтому он всегда будет на ощупь прохладнее. Теплоемкость выражается в Дж/кг·К и иногда объясняется как особое тепло. Рассчитывается она на единицу массы материала. Поэтому плотный материал будет требовать больше тепла на единицу объема, чтобы поднять свою температуру на 1°С, чем пористый материал, даже если теплоемкость на единицу массы одинакова.

На рис.6 сравнивается теплоемкость различных наиболее распространенных строительных материалов на единицу объема и показано, что дерево плотностью 474 кг/м3 (такое, как западный болиголов) по сравнению с другими материалами выгодно отличается. Наименее плотное дерево, такое, как триплохитон, очевидно, еще лучше.

Низкая теплоемкость легкой древесины дает следующие преимущества: деревянная поверхность не обжигает кожи; сауна быстро нагревается и охлаждается.

Рис. 6. Сравнение теплоемкости бревен с теплоемкостью других распространенных строительных материалов
Рис. 6. Сравнение теплоемкости бревен с теплоемкостью других распространенных строительных материалов

Бревна с темной, грубой поверхностью нагреваются быстрее, чем бревна со светлой и гладкой поверхностью. Чем больше площадь стены, тем быстрее она теряет тепло, а ее темная поверхность будет отдавать тепло лучше, чем светлая. В этом отношении традиционная дымная сауна с грубо отесанными стенами, почерневшими от копоти, лучше многих саун с гладкими светлыми обшивками.

Изоляция. Говоря о теплоизоляции, нужно иметь ясное представление по крайней мере об основных ее принципах и принятых единицах измерения. Удельная теплопроводность (К) материала означает количество тепла, проходящего через массу площадью 1 м и толщиной 1 м за единицу времени, и дающего разницу в температуре двух разных сторон в 1°С. Это можно выразить: Джм/м2/ч/°С или Дж/м·ч·°С. Но поскольку единица мощности Вт связана с единицей времени в знаменателе (Вт·Дж/с), выражение упростится: Вт/(м·С).

Удельное сопротивление материала означает время, необходимое для передачи одной единицы тепла через тот же объем материала и дающее разницу в 1°С в температуре двух противоположных сторон. Следовательно, удельное сопротивление равно

1
К

и выражается: (м·°С) /Вт.

Теплопроводность (U) показывает общее количество тепла, передаваемое от одной воздушной среды к другой через конструкцию стен и крыши (1 м2 поверхности) за единицу времени. На теплопроводность влияет К составных частей конструкции и их характеристики по поглощению и излучению тепла через соответствующие каждой из них поверхности.

Теплопроводность (U) однородных материалов вычисляется следующим образом:

U = сопротивление × поглощению первой поверхности + удельное сопротивление × толщина + сопротивление теплоотдачи второй поверхности

и это выражается Вт/м2°С.

Это позволяет пользоваться единицей для определения теплового критерия стен и кровли. О теплопроводности подробнее будет сказано при сравнении различных конструкций стен. Достаточно отметить очевидный факт: низкая удельная теплопроводность (К) будет причиной малой потери тепла через стены или кровлю.

Удельная теплопроводность (К) дерева во многом зависит от: плотности (на рис.7 значение К дерева при данном содержании влаги и температуре почти прямо пропорционально плотности дерева. Незначительными колебаниями К различных пород для практических расчетов можно пренебречь);

Рис. 7. Влияние плотности дерева на его теплопроводность
Рис. 7. Влияние плотности дерева на его теплопроводность

Содержания влаги (рис.8 показывает, что увеличение влаги влечет за собой увеличение К. При нормальной эксплуатации дерево в сауне имеет равномерное содержание влаги 0,5-2%. Фактическая удельная теплопроводность ограждения внутри сауны значительно ниже, чем те значения, которые даются в учебнике и основываются на 12 или 15% содержания влаги в древесине);

Рис. 8. Влияние содержания влаги в дереве на его теплопроводность
Рис. 8. Влияние содержания влаги в дереве на его теплопроводность

Температуры (рис.9 показывает, как К еловой древесины изменяется в зависимости от температуры и содержания влаги). К счастью, улучшение теплопроводности благодаря сухости атмосферы компенсируется не полностью высокой температурой внутри сауны.

Рис. 9. Влияние температуры и содержания влаги на теплопроводность ели
Рис. 9. Влияние температуры и содержания влаги на теплопроводность ели

Удельная теплопроводность древесины, данная в табл.1, рассчитана для нормальных условий сауны, т.е. 90°С и 2% влажности. На рис.10 сравнивается удельная теплопроводность нескольких материалов при 15% содержания влаги и комнатной температуре. Более легкие сорта древесины выдерживают сравнение с лучшими изоляционными материалами.

Рис. 10. Теплопроводность дерева сравнивается с теплопроводностью легких изоляционных материалов
Рис. 10. Теплопроводность дерева сравнивается с теплопроводностью легких изоляционных материалов

Стабильность параметров. Изменение параметров выдержанной мягкой древесины (с содержанием влаги до 20%) прямо пропорционально изменениям по содержанию в ней влаги. Процентное выражение изменения параметров для различных пород дерева колеблется почти вдвое и связано как с годичными слоями, так и углами среза к ним. При уборке сауны, когда ее чистят и моют водой, влажность древесины может достигнуть примерно 20%. По мере использования сауны деревянная обшивка ее просыхает и влажность снижается до 0,5%. Если не применить специальные доски с радиальной текстурой и небольшой амплитудой сжатия, то такие колебания влажности могут дать уродливые трещины или открыть швы.

В табл.1 показано продольное (тангенциальное) и поперечное (радиальное) изменение параметров древесины, выраженное в процентах на каждый 1% содержания влаги в пределах между 0-20% влажности.

Раскалывание и расщепление. Любая мягкая древесина трескается, если она подвергается чередованию сильной влажности и значительной сухости. Однако некоторые породы дерева сопротивляются растрескиванию больше других. Приведенное в табл.1 сравнение сопротивления расщеплению различных пород древесины базируется на испытаниях на растяжение, действующее перпендикулярно волокнам. Это сопротивление является функцией изменения напряжения продольного сжатия в зависимости от содержания влаги.

Чтобы древесина не раскалывалась при забивании гвоздей, лучше предварительно просверлить отверстия или использовать шурупы. Таким образом, это свойство можно считать не самым главным.

У многих изделий из мягкой древесины на острых углах, на ровно спиленных или на не выровненных поверхностях даже при нормальной эксплуатации появляются расщепы или заусеницы. В сауне, где тепло непосредственно соприкасается с деревом, важно, чтобы такого рода дефекты были устранены. Этого можно достичь использованием только распиленных в четверть досок, применением V-образных стыков, употреблением строганных и ошкуренных досок там, где их поверхности соприкасаются с кожей тела. Не рекомендуется использовать породы, которые особенно поддаются расщеплению.

Запах. Дерево, содержащее смолу, создает приятный "древесный" запах в сауне, что играет важную роль для создания атмосферы отдыха. Дерево с резким или неприятным запахом может свести на нет всю пользу хорошей во всех прочих отношениях сауны. Не следует использовать такие породы дерева, которые издают неприятный запах (например, кипарисник нумканский, пихта белая европейская).

В не дымной сауне, где нет стерилизующего эффекта дыма, может стать ощутимым запах пота. Именно аромат дерева противодействует этому и освежает сауну долгие годы. Поэтому неразумно применять дерево без всякого запаха, разве что для конструкции скамей и потолка. В табл.1 дана классификация дерева по качествам его запаха.

Сучки и смоляные раковины. Смола некоторых мягких пород дерева сама служит источником приятного запаха, но она может принести и беспокойство, если из сучков или смоляных раковин потечет по доскам обильными каплями. Смола не растворяется в воде, и ее можно снять с тела только с помощью растворителя.

Обычно на практике для постройки сауны используют только самый отборный материал, который почти не имеет сучков и смоляных раковин. Обнаруженные сучки высверливают, а отверстия заполняют деревянными дисками и запрессовывают.

При всех случаях лучше избегать пород с высоким содержанием смолы, таких, как смолистая сосна ( Pinus rigido, P. paiustris, P.echinata, P. taeda, P. caribaea и т.п.), а также тех, которые зовутся сучковатыми, таких, как низкорослые сосны (P. banksiane ) или восточный красный кедр (Juniperus virginiana ).

Чтобы смола не попадала на тело, иногда на стене устанавливают

подспинник из досок, не содержащих смолы. Для этого используют Trip loch iton scleroxylon На скамьях дерево должно быть совсем без смолы. Такое же требование относится и к потолку, с которого смола может капать на волосы и доставить этим немалые неприятности.

Рис. 11. Смола тает в теплой сауне и стекает по доске. Смоляные капли нужно устранить, высверлить сучок и запрессовать дырку. Это не повлияет на смоляной запах дерева
Рис. 11. Смола тает в теплой сауне и стекает по доске. Смоляные капли нужно устранить, высверлить сучок и запрессовать дырку. Это не повлияет на смоляной запах дерева

Долговечность. Дерево, которое всегда остается сухим или постоянно находится в воде, не гниет независимо от его породы или наличия заболони. Низкое содержание влаги почти исключает опасность гниения дерева внутри сауны, если, конечно, она используется постоянно и не остается непроветренной между банными процедурами. Единственно возможное место образования плесени - это пол, где может накапливаться вода и температура сравнительно низка. Признаки гниения в панельной деревянной сауне, встроенной в сухую каменную конструкцию, могут появиться только из-за неаккуратности того, кто ею пользуется. В практике проектирования обычно принимается во внимание неосторожность людей, поэтому самым тщательным образом обрабатываются детали и используется долговечное дерево.

Восемь наиболее подходящих для строительства сауны пород деревьев (приведены в порядке их предпочтительности)

Британские острова

1. Сосна веймутова (Pinus strobus);

2. Ель обыкновенная (Picea abies);

3. Сосна желтая (Pinus ponderosa);

4. Туя гигантская, или складчатая (Thuja plicata);

5. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris);

6. Цедрела мексиканская (Cedraia spp.);

7. Секвойя вечнозеленая (Seguoia sempervirens);

8. Ель ситхинская (Picea sitchensis).

Северная Америка

1. Сосна веймутова (Pinus strobus);

2. Ель обыкновенная (Pinus lambert iana);

3. Сосна желтая (Thuja occidental is + Chamaepar is thvoides);

4. Туя западная (Pinus ponderosa);

5. Туя гигантская, или складчатая (Thuja plicata);

6. Кедр речной сбежистый, или калифорнийский (Libocedrus decurrens);

7. Секвойя вечнозеленая (Seguoia sempervirens);

8. Сосна горная веймутова (Pinus monticola).

Австралия

1. Ель обыкновенная европейская (Picea abies);

2. Сосна желтая (Pinus ponderosa);

3. Цедрела Тоона (Cedrela toona);

4. Туя гигантская складчатая (Thuja plicata);

5. Сосна замечательная (Pinus sylvestris);

6. Агатис Пальмерстона (Aqathis paimerstoni);

7. Сосна лучистая (Pinus radiata);

8. Араукария Куннингама (Araucaria cunninghamii).

Сердцевина дерева прочной породы наилучшим образом противостоит гниению, однако в готовом материале иногда невозможно отличить сердцевину от заболони.

Здание сауны, которое подвержено действию погоды, требует тех же предосторожностей, что и любое деревянное строение, поэтому его наружную отделку и элементы конструкций нужно пропитывать соответствующими защитными средствами для предохранения их от гниения и жучка-древоточца.

В табл. 1 показана сравнительная долговечность некоторых пород древесины.

Звукоизоляция. Сауна должна иметь атмосферу полного спокойствия и отдыха. В обычном маленьком помещении с параллельными поверхностями даже речь приводит в движение звуковые стоячие волны. Стоячие волны могут быть устранены: путем расположения противолежащих поверхностей с отклонением от параллельного положения на 4°;путем обработки противолежащих поверхностей звукопоглощающими материалами.

Необработанная мягкая древесина служит очень хорошим звукопоглотителем в амплитуде высоких частот, где стоячие волны действуют особенно раздражающе. Дерево с низкой плотностью будет лучшим поглотителем при высоких частотах, чем плотная древесина. Если между бревнами и обшивкой оставить воздушную прослойку или заложить звукопоглощающий матер иал, такой, как стекловата, то звук будет поглощаться и в амплитуде низких частот. Однако это не так важно для сауны, как то, о чем говорилось вначале, так как сам размер нормальной сауны ограничивает образование стоячих волн с частотой свыше 500 Гц.

Пятна. На некоторых породах деревьев, особенно тех, которые имеют довольно темную сердцевину, могут оставаться пятна от испарения и воды. С другой стороны, калифорнийское красное дерево, например, само на протяжении нескольких первых недель окрашивает кожу. Хорошо, что эти пятна можно легко устранить водой с мылом, с дерева же особенно стойкие пятна удаляют наждачной бумагой или металлической мочалкой. Естественно, такая сауна никогда не будет действительно чистой и потребует значительно больше средств при эксплуатации. Другая проблема - это свойство некоторых пород реагировать на металл: оставлять oт него следы или разъедать его. Такие породы, как туя гигантская, нужно использовать очень осторожно.

Рис. 12. На досках из калифорнийской секвойи в сауне от воды и пота образуются пятна. Наклонную поверхность под скамьями делать не рекомендуется (см. гл. 3, разд.2 )
Рис. 12. На досках из калифорнийской секвойи в сауне от воды и пота образуются пятна. Наклонную поверхность под скамьями делать не рекомендуется (см. гл. 3, разд.2 )

Рекомендуется употреблять винты и гвозди только из гальванизированной стали, алюминия или нержавеющей стали; даже медь следует избегать. При сравнении пород деревьев, приведенных в табл. 1, становится ясным, что некоторые североамериканские сорта по свойствам более пригодны для использования в сауне, чем традиционная балтийская сосна и ель. Однако ясно и то, что нет такого сорта, который во всех отношениях превосходил бы другие. Выбор дерева, таким образом, будет зависеть в огромной степени от сравнения важности каждого из указанных свойств и качеств пригодного для использования сорта дерева.

1 ( Плотность дана при 15% содержания влаги и представляет среднюю величину для каждой породы. Плотность данных пород дерева широко колеблется в зависимости от географического района, где оно выросло, а также в зависимости от того, в каком месте бревна вырезан образец. Величины, данные в колонках 2 и 3, вычисленные из плотности, также имеют среднее значение для каждой породы.)

2 (Эти величины показывают количество тепла в кДж, необходимое для того, чтобы на 1°С повысить температуру 1 м3 дерева. Теплоемкость мягкой древесины с 2%-ным содержанием влаги и при 90°С приблизительно равна 1,72 кДж/кг °С Чем ниже цифровое значение в этой колонке, тем лучше.)

3 (Теплопроводность (К) дерева дана при 2%-ном содержании влаги и при 90°С, что соответствует нормальным условиям в сауне во время ее использования. Чем ниже цифровое значение, тем лучше.)

4 (Водопоглощение дерева, тангенциальное и рациональное, дано в процентном отношении к его величине при 20% содержании влаги на каждый 1% снижения содержания влаги. Процентное отношение водопоглощения определяется сложением водопоглощения в тангенциальном и радиальном направлениях (Т+Р) следующим образом: 0,25 - очень малое; 0,25-0,28 - малое; 0,30-0,34 -умеренно малое; 0,35-0,39 - умеренно большое; 0,40 - большое. Малое изменение влажности предпочтительнее.)

5 (Чтобы сравнить сопротивление дерева к расщеплению из-за высыхания (сжатия), соответственные свойства сил растяжения, действующих перпендикулярно волокнам, были выражены как функция от их процентного обозначения тангенциального движения влаги. Полученные цифры классифицировались в следующие три категории: 1 - высокое сопротивление расщеплению, 2 - среднее, 3 - низкое. Чем меньше значение в этой колонке, тем лучше.)

6 (Сопротивление гниению было классифицировано по трем категориям следующим образом: 1 - стойкие к гниению, 2 - умеренно стойкие, 3 - нестойкие.)

Приведенные ниже сорта древесины, хотя по некоторым свойствам и сходны с сортами, указанными в табл. 1, не подходят для строительства сауны
Прода Порода Примечание
1 Abies aiba Пихта белая европейская, или гребенчатая Неприятный кислый запах
2 Cedrus spp. Туя гигантская Много сучков, очень плотная, с сильным запахом
3 Chamaeparis nootkaneusis Кипарисник нутканский Неприятный запах
4 Luniperus virginiana Можжевельник виргинский, или карандашное дерево Много сучков, большая плотность
5 Larix deciolua Лиственница европейская Большая плотность, легко раскалывается
6 Larix OCCidentalis Лиственница западная Слишком плотная
7 Рinus banksiana Сосна Банкса Слишком смолистая, много сучков
8 Pinus paiustris Сосна болотная Слишком плотная, очень смолистая
9 Pinus pinaster Сосна приморская Большая плотность
10 Pinus rigiola Сосна жесткая Слишком плотная, очень смолистая
11 Pinus serotina Сосна поздняя Большая плотность
12 Pinus spp. Сосна карибская Слишком плотная, очень смолистая
13 Pmus virginiana Сосна виргинская Большая плотность
14 Taxodium distichum Болотный кипарис восходящий Неприятный затхлый запах
предыдущая главасодержаниеследующая глава





© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://bani-i-sauni.ru/ "Bani-i-Sauni.ru: Бани и сауны"