Analýza stavebních obvodových konstrukcí na bázi dřeva z hlediska tepelných vlastností

Ing. Miloš Pavelek

Doctoral thesis

Thermal Performance Analysis of Wood-Based Building Envelopes

Abstract:

Disertační práce se zabývá analýzou stavebních obvodových konstrukcí ve formě stěnových panelů z hlediska tepelných vlastností. Hlavním záměrem je prověření hypotéz o porovnání ustálených a neustálených okrajových podmínek v experimentálním zařízení teplé skříně. Součástí této problematiky je návrh a vývoj tohoto zařízení s využitím vlastní metody měření při neustálených okrajových podmínkách. Naměřené tepelně-technické parametry jsou porovnány s parametry získanými z matematického modelu.V práci jsou zhodnoceny možnosti využití obnovitelných materiálů ze zemědělského odpadu (pšeničné plevy, řepková řezanka) a odpadu z dřevozpracujícího průmyslu (dřevní štěpka), které se doposud nevyužívají, jako tepelně izolační výplně v panelech na bázi dřeva. Dalším cílem je optimalizace součinitele prostupu tepla za účelem získání stěnových panelů požadovaných vlastností. Práce je také zaměřena na reálné tepelné chování stavebních obvodových konstrukcí ve formě panelů z masivního dřeva (panel roubené stěny z lepených smrkových profilů, panel z křížem lepeného lamelového dřeva (CLT), panel zateplené roubené stěny ze smrkových profilů), panelu rámové dřevostavby s izolační výplní a panelu z keramických tvárnic Porotherm.Byla potvrzena hypotéza o vlivu okrajových podmínek na tepelné vlastnosti testovaných panelů. Relativně vysoké rozdíly byly prokázány u panelů z obnovitelných materiálů s vyšší objemovou hmotností a tepelnou kapacitou. Testované sendvičové panely s izolací z obnovitelných materiálů mají srovnatelné tepelné vlastnosti se sendvičovým panelem s průmyslově vyráběnou minerální vlnou.

Abstract:

The dissertation thesis deals with the building envelope thermal performance analysis with a focus on wall panels. The main aim of the thesis was to examine a hypotheses concerning the comparison of steady and unsteady boundary conditions in an experimental hot box. A part of this problematics targets the design and development of the experimental device and the development of an own measurement method under unsteady boundary conditions. The measured thermal-technical parameters were compared with the parameters obtained from the mathematical modeling.The thesis evaluates the possibilities of using renewable materials from agricultural waste (wheat chaff, short-cut rapeseed) and from wood processing industry waste (short-cut woodchips). In this study, these materials that have not been in application so far, were used as thermal insulation fillers of tested wood-based panels. Another objective was to optimize the thermal transmittance to obtain the desired wall panels properties. The thesis is also focused on a real thermal behavior of building envelopes in the form of laminated log wall, cross laminated timber (CLT) wall, laminated log wall with insulation, sandwich wall based on timber frame and a ceramic hollow blocks (Porotherm) wall.The hypothesis concerning the influence of boundary conditions on thermal properties of tested panels was confirmed. Relatively high differences were found in case of wall panels made of renewable materials with higher bulk density and heat capacity. The sandwich panels with renewable materials insulation have comparable thermal properties to the sandwich panel filled with industrially manufactured mineral wool.

Keywords

Panely na bázi dřeva, sdílení tepla, ustálené / neustálené okrajové podmínky, metoda teplé skříně, součinitel prostupu tepla, tepelný odpor

Keywords

Wood-Based Structural Wall, Heat Transfer, Steady / Unsteady Boundary Conditions, Hot Box Method, Thermal Transmittance, Thermal Resistance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 8. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Ing. Petr Horáček

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Doctoral programme / field:
Forestry Engineering / Wood Processing and Forest Machinery