Дослідження теплотехнічних властивостей клеєдерев’яних багатошарових панелей

Abstract

У магістерській роботі досліджено ефективність сучасних дерев’яних конструкцій у житловому будівництві, зокрема зосереджено увагу на багатошарових клеєних панелях типу CLT (Cross-Laminated Timber). Представлено порівняльний аналіз основних матеріалів, що використовуються в сучасному дерев’яному домобудівництві: клеєного бруса, SIP-панелей та CLT-панелей, а також вивчено їх теплоізоляційні властивості у взаємодії з різними типами утеплювачів. У першому розділі досліджено фізико-механічні властивості та особливості застосування основних конструкційних елементів дерев’яних будинків. Розглянуто переваги і недоліки кожного з матеріалів, обґрунтовано вибір CLT-панелей як перспективного елементу для багатоповерхового будівництва. Другий розділ присвячено аналізу світового досвіду використання CLT-панелей у багатоповерхових житлових будівлях у Німеччині, Швеції, Великій Британії, Італії, Норвегії та Фінляндії. Детально описано конструктивні рішення, організаційно-будівельні процеси, а також пожежну безпеку, енергоефективність і швидкість монтажу. У третьому розділі проведено чисельне моделювання теплотехнічних характеристик огороджувальних конструкцій із CLT-панелей за допомогою програми COMSOL Multiphysics. Аналіз температурних та вологісних характеристик вузлів і площин дозволив виявити оптимальні конструктивні рішення залежно від типу утеплювача. Практичне значення дослідження полягає в можливості впровадження дерев’яних панельних систем як енергоефективної та екологічної альтернативи традиційному будівництву. Роботу апробовано на науковій конференції, а результати частково опубліковано. Вона виконана згідно з тематикою НДР кафедри будівельної механіки ТНТУ.

This master's thesis examines the efficiency of modern timber structures in residential construction, with a focus on cross-laminated timber (CLT) panels. The study presents a comparative analysis of major materials used in timber housing — glued laminated timber, SIP panels, and CLT panels — along with their thermal insulation properties in combination with various insulation types. The first chapter explores the physical and mechanical properties of key construction materials and their use in wooden buildings. It discusses the advantages and limitations of each material and justifies the selection of CLT panels as a promising solution for multi-storey construction. The second chapter analyzes international case studies of CLT applications in residential buildings across Germany, Sweden, the UK, Italy, Norway, and Finland. It provides detailed descriptions of structural solutions, construction processes, fire safety strategies, energy performance, and assembly speed. The third chapter presents numerical simulations of thermal characteristics in CLT-based building envelopes using COMSOL Multiphysics. Temperature and moisture analyses of joints and surfaces help determine optimal structural solutions based on insulation type. The practical significance lies in the potential implementation of CLT systems as an energy-efficient and environmentally friendly alternative to traditional construction methods. The work has been presented at a scientific conference and partially published. It was carried out in line with the research focus of the Department of Structural Mechanics at TNTU.