Теплофизические свойства гофрошпонной панели

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснована необходимость разработки новых механизмов использования древесины лиственных пород в современных условиях деятельности лесопромышленного комплекса Республики Карелия. Большое количество сопутствующих отходов переработки древесины березы в шпон является фактором, обременяющим себестоимость готовой продукции и окружающую среду. Одним из потенциальных направлений использования древесины березы в деревянном домостроении является производство строительных материалов из шпона и плитных материалов на его основе. Рассмотрен новый плитный столярно-строительный материал из гофрированного березового шпона. Цель настоящего исследования – оценка теплофизических свойств панели гофрошпонной из древесины березы. Для проведения эксперимента по установлению значений теплофизических характеристик разработан экспериментальный прибор. Для измерения температуры поверхностей, а также для контроля работы прибора и температуры воздуха помещения использовались датчики температуры DS18B20. Датчики подключены к микроконтроллерной платформе Arduino, с помощью которой осуществлялась фиксация и передача показаний датчиков. Дополнительно ход эксперимента контролировался с помощью тепловизора Testo 875-1i. В ходе эксперимента было проведено более тысячи измерений. В результате обработки данных получены диаграмма зависимости плотности теплового потока, проходящего через образец, от времени, а также диаграммы зависимости теплопроводности и теплового сопротивления от разницы температуры на поверхностях образца. На диаграммах представлены регрессионные зависимости изменения плотности теплового потока, теплопроводности и теплового сопротивления в ходе измерений. Определены величины плотности теплового потока, коэффициента теплопроводности и теплового сопротивления, рассчитанные на основании регрессионных уравнений, и величины, полученные экспериментально. Даны направления дальнейших исследований рассматриваемого материала.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Н. Галактионов

Петрозаводский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ong66@mail.ru

д-р техн. наук 

Россия, 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

Ю. В. Суханов

Петрозаводский государственный университет

Email: yurii_ptz@bk.ru

канд. техн. наук 

Россия, 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

А. С. Васильев

Петрозаводский государственный университет

Email: alvas@petrsu.ru

канд. техн. наук 

Россия, 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

А. А. Кузьменков

Петрозаводский государственный университет

Email: akka1977@bk.ru

канд. экон. наук 

Россия, 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

Список литературы

  1. Galaktionov O., Vasiliev A., Sukhanov Y., Lukashevich V. Analysis of the forestry sector in the Republic of Karelia under current economic conditions. E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 402, p. 13031. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340213031
  2. Рогожина А.В. Развитие и анализ основных технологий малоэтажного строительства из материалов на основе древесины // Жилищное строительство. 2019. № 12. С. 35–39. https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-35-39
  3. Kuzmenkov A., Galaktionov O., Karpov M., & Emelianova E. Wood raw materials and wood waste use for the building materials production (on the example of the Republic of Karelia timber industry). E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 458, p. 07025. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345807025
  4. Kuzmenkov A., Galaktionov O., Fedorova A., Emelianova E. Possibilities of using wood and wood materials in the construction of the Republic of Karelia. E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 389, p. 01013. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338901013
  5. Grinins J., Biziks V., Marais B.N., Rizikovs J., Militz H. Weathering stability and durability of birch plywood modified with different molecular weight phenol-formaldehyde oligomers. Polymers. 2021. Vol. 13. P. 175. https://doi.org/10.3390/polym13020175
  6. Величко Е.Г., Цховребов Э.С. Экологическая безопасность строительных материалов: основные исторические этапы // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 1 (100). С. 26–35. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.1.26-35
  7. Mergel Ch., Menrad K., Decker T. Which factors influence consumers’ selection of wood as a building material for houses? Canadian Journal of Forest Research. e-First. 2024. https://doi.org/10.1139/cjfr-2023-01972024
  8. Huang Y., Hu J., Peng H., Chen J., Wang Y., Zhu R., Yu W., Yahui Zh. A new type of engineered wood product: Cross-laminated-thick veneers. Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 20, p. e02753. https://doi.org/20. 10.1016/j.cscm.2023.e02753
  9. Joensuu T., Tuominen E., Vinha J., Saari A. Methodological aspects in assessing the whole-life global warming potential of wood-based building materials: Comparing exterior wall structures insulated with wood shavings. Environmental Research: Infrastructure and Sustainability. 2023. Vol. 3. Iss. 4. 045002. https://doi.org/10.1088/2634-4505/acfbaf
  10. Pramreiter M., Nenning T., Huber Ch., Müller U., Kromoser B., Mayencourt P., Konnerth J. A review of the resource efficiency and mechanical performance of commercial wood-based building materials. Sustainable Materials and Technologies. 2023. Vol. 38, p. e00728. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2023.e00728
  11. Сусоева И.В., Вахнина Т.Н., Титунин А.А., Румянцева В.Е. Технологические факторы и свойства теплоизоляционных плит из растительных наполнителей // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2022. № 4 (388). С. 185–197. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-185-197
  12. Tobisch S., Dunky M., Hänsel A., Krug D., Wenderdel C. Survey of wood-based materials. Springer Handbook of Wood Science and Technology, pp. 1211–1282. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81315-4_24
  13. Karachentseva I., Kuzmenkov A., Kaychenov A., Voronin Z. Energy-efficient building materials for Arctic conditions as a criterion for “green building”. E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 383. 04075. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338304075
  14. Кузьменков А.А., Караченцева Я.М., Дербенёв А.В. Обоснование конструктивных и технологических решений экспериментального деревянного малоэтажного здания с учетом принципов «зеленого строительства» // Resources and Technology. 2021. Т. 18. № 1. С. 66–93. https://doi.org/10.15393/j2.art.2021.5522
  15. Kuzmenkov A.A., Kolesnikov G.N., Voronin Z.A., Green technologies of wooden building for Arctic. Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Vol. 227, pp. 385–398. https://doi.org/10.1007/978-3-030-94770-5_30
  16. Бакатович А.А., Бакатович Н.В., Пенкрат А.Н. Фракционный состав измельченной сосновой коры и вид вяжущего компонента как основные факторы, влияющие на коэффициент теплопроводности теплоизоляционных плит // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. F, Строительство. Прикладные науки. 2022. № 8. С. 38–45. https://doi.org/10.52928/2070-1683-2022-31-8-38-45
  17. Buryachenko S., Voronin Z., Karachentseva I., Kuzmenkov A., Popova O. Factors influencing the rating of low-rise wooden houses as “green” buildings. E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 263, p. 05018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126305018
  18. Buryachenko S.Y., Kuzmenkov A.A., Karachentseva I.M., Voronin Z.A., Popova O.M. Green building in the northern and Arctic regions. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 937. No. 4, p. 042030. https://doi.org/10.1088/1755-1315/937/4/042030
  19. Galactionov O.N., Sukhanov Y.V., Vasilev A.S., Kuzmenkov A.A., Kuznetsov A.V., Lukashevich V.M. Evaluation thermal insulation property of the corrugated veneer birch wood panel offered to use as a modern cladding material for interior decoration. Ad Alta: Journal of Interdisciplinary Research. 2023. Vol. 13. Iss. 2, pp. 357–360. https://doi.org/10.33543/1302.
  20. Патент РФ на полезную модель RU 220698 U1. Панель гофрошпонная / Галактионов О.Н., Суханов Ю.В., Васильев А.С,, Васильев А.А., Потахин А.Г. Заявл. 22.05.2023. Опубл. 28.09.2023. Бюл. № 28.
  21. Патент РФ на изобретение RU 2808051 C1. Способ изготовления панели гофрошпонной / Галактионов О.Н., Суханов Ю.В., Васильев А.С., Васильев А.А., Потахин А.Г. Заявл. 22.05.2023, Опубл. 22.11.2023. Бюл. № 33.
  22. Пастушков П.П. О проблемах определения теплопроводности строительных материалов // Строительные материалы. 2019. № 4. С. 57–63. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-57-63
  23. Kuzmenkov A., Karachentseva I. Refinement of thermal engineering calculations results taking into account actual materials characteristics. E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 402, p. 07001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340207001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Плитный материал панель гофрошпонная: 1, 2 – плоские наружные слои шпона; 3, 4 – торцевые грани панели со стороны гребня; 5 – гребень; 6, 7 – торцевые грани панели со стороны паза; 8 – паз; 9 – место склейки внутренних гофрированных листов шпона; 10, 11 – внутренние гофрированные листы шпона, уложенные с перекрестным расположением волн в смежных слоях

Скачать (359KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Общий вид образцов гофрошпонной панели

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гофрирование элементов панели с использованием алюминиевых труб: гофрирование листов шпона внутреннего слоя панели (вверху); формирование элементов соединения шип-паз на наружном и внутреннем листах панели (внизу)

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема лабораторной установки: 1 – компьютер; 2 – микроконтроллерная платформа Arduino; 3 – датчики температуры окружающей среды; 4 – корпус; 5 – испытуемый образец материала; 6 – датчики температуры внешней поверхности образца; 7 – датчики внутренней поверхности образца; 8 – датчики температуры боковых стенок корпуса; 9 – нагревательный элемент

Скачать (198KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Общий вид экспериментального прибора

Скачать (975KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фиксация показаний тепловизором

Скачать (589KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Коэффициент теплопроводности экспериментальный и расчетный

Скачать (223KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Среднее тепловое сопротивление образцов экспериментальное и расчетное

Скачать (228KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Плотность стационарного теплового потока через поверхность образцов экспериментальная и расчетная

Скачать (236KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2024