Какую температуру выдерживает дерево

Обновлено: 18.09.2024

Выбирая способ и средства защиты деревянных конструкций или элементов декора из древесины необходимо определить, какую цель вы хотите при этом достигнуть и в каких условиях древесина будет эксплуатироваться?! Для этого же необходимо хотя бы на базовом уровне понимать сущность процессов протекающих при горении древесины и способов управления ими.

Первое, что необходимо понимать, не один из способов огнезащиты, предлагаемых сегодня, не способен повысить термическую устойчивость древесины, а в некоторых случаях и вовсе ее снижают (об этом будет рассказано в последующих публикациях). В частности, для древесины сосны в качестве температуры обугливания в большинстве нормативных документов называется 270°С. Температура воспламенения обычно находится в пределах 300-360°С, а самовоспламенения (возникновение пламенного горения без участия внешнего источника огня) 450-500°С, для других пород древесины данные показатели могут незначительно изменяться в большую или меньшую стороны.

Указанные температуры определяют условия, при которых, в результате кратковременного воздействия (от нескольких секунд до 15 минут), над поверхностью древесины создаются условиях для возникновения пламенного горения.

Пламенное горение - это процесс горения газообразных продуктов термического разложения (испарения) твердых (в т.ч. древесина) и жидких веществ и материалов.

Пламенное горение, однако, не самый опасный вариант. Гораздо большую опасность представляет горение древесины в режиме тления, в результате которого пожар может длительное время развиваться незамеченным, и выйти в тот момент, когда принимать какие-либо меры по спасению людей или имущества будет уже поздно. Из практики, например, известно, что большинство пожаров в частном секторе, в результате которых происходит гибель людей, возникает в ночное время и проходит через стадию тлеющего горения. При этом, к моменту выхода открытого пламени, помещения могут быть уже полностью заполнены продуктами горения, исключающими возможность выживания людей.

Тление - режим беспламенного горения твердых органических карбонизующихся (способных к образованию угля) материалов. Иногда под тлением понимается также процесс горения жидкостей в объеме пористых материалов с высокоразвитой поверхностью (например выгорание масел на поверхности минеральных ват).

70-80 ° С - именно при таком, периодическом, температурном воздействии в течение 10-20 лет древесина претерпевает необратимые физико-химические изменения, при которых она приобретает способность самовозгораться уже при 60°С. При температурном воздействии на уровне 120°С древесина способна самовозгореться через режим тлеющего горения, в течение нескольких часов.

Именно из этих условий необходимо выбирать способ защиты деревянных конструкций. Так, например, разделка печи должна обеспечивать защиту прилегающих конструкций от нагрева выше 70°С. В случаях, когда условия эксплуатации не предполагают воздействие повышенных температур, и единственным обстоятельством, при котором такое воздействие может произойти, является пожар, принимаемые планировочные и технические решения должны обеспечивать нераспространение горения в смежные помещения. В случае же, если помещения будут захламлены, а планировка помещений будет способствовать распространению горения и его продуктов, то практически не имеет значения из какого материала сделаны стены и перегородки или выполнена их отделка. Так, например, короткое замыкание проводки и даже токовая перегрузка, в случае отсутствия иных горючих материалов, практически не способны привести к возгоранию древесины конструкций, в случае если электрическая сеть и ее защита выполнены в соответствии с требованиями электробезопасности.

Таким образом в отношении древесины можно выделить несколько основных направлений, определяющих выбор способов и средств огнезащиты:

· защита древесины от воздействия повышенных температур в процессе эксплуатации;

· применение средств и технологий, исключающих развитие скрытого тлеющего горения;

· применение технологий и средств ограничения распространения пламенного горения и газообразных продуктов горения за пределы помещения.

В дальнейшем все данные направления будут рассмотрены более подробно, ставьте лайки и подписывайтесь на канал.

Несмотря на то, что огонь уже с древних времён является помощником человека, он сохраняет множество тайн. Например, температура горения дров колеблется от 235 до 1050 градусов по Цельсию. Чтобы понять, почему разница в цифрах так велика, необходимо узнать, как происходит весь процесс, от растопки до затухания. И понять, какие факторы влияют на силу огня.

Характеристики и свойства пламени

Пламя является раскалённой газообразной средой и распространяется снизу-вверх. Это происходит потому, что тёплый воздух становится менее плотным. Нагреваясь, он устремляется вверх и увлекает за собой огонь. Поэтому растопку костра (печи) начинают снизу. Потому что подожжённая на самой вершине лучина не будет распространять огонь вниз, и он затухнет.

На земле высота пламени будет зависеть от того, насколько высока температура пламени костра из дров. Это напрямую связано с интенсивностью горения. А фазы растягиваются: от медленного тления до взрыва. Но чем больше сила огня, тем быстрее прогорает костёр.

Пламя умеет изменять свой цвет, и на это также влияет мощность. В процессе горения костёр проходит от красных спектров до фиолетовых и обратно. Но также палитра зависит от примесей в горючем. Если в горящий очаг бросить обычную поваренную соль, то пламя окрасится жёлтым. В этом виноват натрий. А борная кислота вызывает бирюзовый оттенок.

Поэтому, когда дрова горят ярким оранжевым цветом, то это значит, что в них много натриевых солей. А синий цвет у костра получается при неполном сгорании топлива. При этом выделяется угарный газ. Вот он и даёт подобный спектр.

Но бывает так, что пламя почти нельзя разглядеть. Бесцветность огня происходит при полном сгорании горючего. Когда оно выделяет только водяные пары и углекислоту. А эти вещества невидимы даже при нагревании.

Любое горение сопровождается дымом, поскольку образуется мелкодисперсный аэрозоль. Его частицы настолько мелкие, что не успевают оседать на землю и увлекаются нагретыми воздушными массами. А количество выделений зависит от кислорода. При его очень большой концентрации костёр горит, практически, бездымно. А если он еле тлеет, распространяя клубы смога, то это говорит о его нехватке.

Цвет у выделений напрямую связан с содержанием в топливе воды. Если в растопку положить мокрые дрова или свежескошенную траву, то из трубы повалит густой и белый дым. Но когда он окрашивается в чёрный спектр, то это говорит о большом количестве сажи в составе горючего. Ярким примером выступает плотный чёрный смог при полыхании автомобильной покрышки.

Процесс горения древесины

Для того, чтобы узнать при какой температуре горит дерево, нужно подробно рассмотреть весь процесс. От закладки дров в очаг до полного затухания огня в печи. А вся операция проходит поэтапно.

Разогрев

Чтобы участок древесины воспламенился, его необходимо нагреть. При температуре от 120 до 150 градусов по Цельсию начинается обугливание поверхности. При этом появляется вещество уже способное к воспламенению. Его называют углём.

Повышение нагрева до 250-350 °C способствует образованию пиролиза. Это газообразные составляющие, которые возникают при термическом распаде. При этом верхние слои угля в древесине уже начинают тлеть. Процесс происходит без огня, но с выделением дыма.

Возгорание пиролиза

Усиление термического распада, которое происходит при дальнейшем нагреве, приводит к тому, что выделенный газ начинает загораться. При этом очаг охватывает все большую площадь в виде цепной реакции. Появляется устойчивое пламя, окрашенное в яркий жёлто-оранжевый цвет.

Воспламенение

А вот древесина загорается, когда нагревание поверхности достигает температуры в 450-620 °C. Более точные цифры будут зависеть от сорта дерева. Но в целом влияние на термохимическую реакцию (воспламенение) оказывает куда большее количество факторов.

Достижение необходимой температуры зависит от:

формы и объёмного веса куска древесины;
количества влаги в нем;
того, как полено расположено в воздушном потоке;
силы тяги последнего;
плотности материала горючего.

Ольху, имеющую пористую структуру, разжечь намного проще, чем крепкий дуб. А круглое полено воспламеняется хуже, чем дрова, имеющие грани. Это же касается и массивности материала. Большие чурки очень трудно разжечь. Также плохо загорается струганная текстура. А медлительность процесса при влажных дровах объясняется тем, что много энергии тратится на выпаривание воды.

Горение

При условии, когда присутствует достаточный приток кислорода и тепловой энергии хватает, чтобы прогреть соседние участки, процесс переходит в устойчивую фазу. В ней уже задействован весь объем топлива, а огню помогает горение угля (тление) и взрывы пиролизных выделений.

Другие газы вычленяются медленнее и в процессе горения, практически, не участвуют. Охлаждаясь, они конденсируются и становятся заметными (белый цвет). А при тлении угля воздух все больше проникает в середину древесины и охват горения увеличивается.

Затухание

Процесс может продолжаться бесконечно при соблюдении всех условий:

В наличии есть ещё несгоревшее топливо.
Кислород поступает в достаточном количестве.
Уровень температуры огня не понижается критически.

Как только хоть одно из условий нарушается, то происходит затухание костра.

Измерение температуры горения

Проверить, до которого градуса разгорелся костёр, можно только специальной аппаратурой. Обычные термометры тут не подойдут. Точнее всего температура в печи может быть замерена с помощью пирометра. Но умельцы наловчились использовать даже мультиметр.

Видео описание

В этом видео показано, как узнать, какая температура в костре из дров, применяя мультиметр:

А в стародавние времена в народе определяли нужную температуру в костре по цвету пламени. Если присутствовали красные оттенки, то градусы ещё низкие. Белый спектр указывал на самую высокую температуру, которая создавалась искусственной тягой. Но при этом буквально вся тепловая энергия за очень короткое время вылетала в дымоход. А о том, что пора ставить на печь казан, говорил жёлтый цвет огня.

Современными исследованиями было установлено, что максимальная температура твёрдого топлива напрямую зависит от плотности материала. Этот показатель назвали жаропроизводительностью и стали измерят в процентном содержании каждой породы древесины.

Следующий список покажет, как максимальная температура зависит от жаропроизводительности:

Тополь: 39 % – 468 °C.
Ольха: 46 % – 552 °C.
Осина: 51 % – 612 °C.
Сосна: 52 % – 624 °C.
Липа: 55 % – 660 °C.
Акация: 59 % – 708 °C.
Пихта: 63 % – 756 °C.
Берёза: 68 % – 816 °C.
Летний дуб: 70 % – 840 °C.
Лиственница: 72 % – 865 °C.
Зимний дуб: 75 % – 900 °C.
Граб: 85 % – 1020 °C.
Ясень и бук: 87 % – 1044 °C.

Чем больше пор внутри древесины, тем ярче и выше у неё пламя. Но при этом она сгорает быстро и даёт не так много тепла, как топливо с высокой плотностью. А у последнего материала из-за этого повышена жаропроизводительность, хоть пламя остаётся небольшим.

Повара, часто готовящие на открытом огне мясо, наловчились проверять готовность костра без приборов. Температура горения древесного угля в мангале может быть проверена вручную. Но это только приблизительные цифры. Для этого нужно провести рукой над поверхностью углей на расстоянии от них в 10 см.

Количество секунд, которые ладонь сможет выдержать, скажут о примерной температуре:

5 – значит в мангале меньше 150 °C;
4 – говорят о 200 °C;
3 – покажут, что очаг разогрелся до 260 °C;
2 – поведают, что там около 290 °C;
1 – значит мангал готов к приёму мяса и там больше 350 °C.

От чего может зависеть температура

Но плотность (порода) древесины не единственный момент, который определяет с какими градусами будут гореть дрова. Рассмотрим два основных фактора, которые значительно влияют на повышение теплоотдачи.

Влажность

У свежеспиленного дерева показатель влажности находится в среднем на отметке в 55%. Если такой ствол тут же разрубить на дрова и сразу закинуть их в печку, то большая часть выделенной тепловой энергии будет уходить на испарение влаги. Поэтому теплоотдача такого топлива значительно занижена и температура горения дерева в печи слишком поздно достигнет максимальных показателей.

Если другого горючего нет в наличии, то для обогрева помещения в зимний период придётся затратить вдвое больше таких дров. Но перерасход свежесрубленного топлива не единственный убыток в хозяйстве. Использование сырого материала повышает выделение сажи при сжигании. А значит чаще придётся обслуживать дымоход, причём возможно на морозе. Иначе производство тепла в печи упадёт до минимума.

Чтобы не впадать в финансовые затраты, экстренно покупая сухие дрова, заготовкой топлива необходимо заниматься заблаговременно. При этом нужно помнить, что расколотые поленья должны пролежать под навесом не меньше одного года. Только в этом случае их влажность опустится до 20%.

Следующая таблица позволит сравнить показатели теплоты сгорания у дров с влажностью 50% и древесины, пролежавшей год в штабеле под крышей.

Древесина	Сосна	Берёза	Ель	Осина	Ольха	Ясень
Сырая	1900	2371	1667	1835	1972	2550
Сухая	2166	2716	1902	2117	2244	2907

Подача воздуха

Снизить теплоотдачу дров можно, если ограничить поступление кислорода в очаг. Само собой, и температура горения берёзовых дров в печи заметно понизиться. Это произойдёт, если задвинуть заслонку, отвечающую за тягу. При этом время сгорания древесины увеличивается и происходит экономия топлива.

Так привыкли делать многие владельцы домов на печном отоплении. Но уменьшение теплоотдачи сказывается на тепле в помещении. Тогда заслонка открывается до отказа, чтобы экстренно повысить температуру сгорания топлива. И переизбыток воздуха является следствием, что буквально все тепло уходит в дымоход.

Поэтому при растопке печи опытным путём находится то положение заслонки, при котором кислород поступает в топку в должном количестве, чтобы обеспечить оптимальное горение топлива. Но проблема нехватки воздуха или его избыток не единственная. Если в поддувало подаётся слишком холодный воздух, это приводит к тому, что он отнимает часть тепла.

Решением может стать обустройство специального канала, в котором поступающий в топку кислород будет подогреваться от стен топливника.

Видео описание

В этом видео наглядно о том, какая температура в мангале на углях и как добиться максимального огня даже не используя силу тяги:

Коротко о главном

Подводя итоги можно понять, чтобы добиться максимальной теплоотдачи от сжигаемых дров, необходимо:

Подбирать древесину с наибольшей плотностью.
Подготавливать дрова заранее, занимаясь распиловкой стволов и разрубкой поленьев.
Понижать влажность в древесине, выдерживая её в штабелях под навесом в течение минимум одного года.
При сжигании в печи обеспечить к огню приток кислорода в необходимом количестве, стараясь не превышать требуемый порог.

Соблюдение всех заданных условий будет гарантом, что температура сгорания древесины достигнет своего максимального значения, но не пропадёт в дымоходе. При разумном подходе вся теплоотдача останется в жилом помещении и оптимально его обогреет.

Дрова являются классическим и самым распространенным вариантом твердого топлива. При сжигании древесины образуется тепловая энергия, которая используется для отопления различных помещений. Эффективность сгорания всецело зависит от температуры горения дров, а вот она в свою очередь зависит от породы древесины, их влажности и условий сжигания. Каждая разновидность древесины может использоваться для выполнения разных целей и задач. Одни используют для приготовления пищи на мангале или печке, другие для обогрева пространства (в камине или буржуйке).

Основные этапы горения древесины

Горение материала древесины может быть представлено в виде двух последовательных стадий. На первом этапе происходит сгорание продуктов разложения в газообразной форме, которое сопровождается образованием яркого пламени.

Вторая стадия этого процесса представляет собой беспламенное догорание образовавшегося на начальном этапе угля.

Определяющее влияние на огнестойкость деревянной конструкции (частного дома, например) оказывает первая из этих стадий, в течение которой создаются оптимальные условия для поддержания распространения горения.

Несмотря на ограниченность по времени этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла.

Какое-то время оба этих процесса протекают практически одновременно, после чего выделение газов прекращается, а гореть продолжает один только уголь. При этом скорость, с которой выгорает основная масса древесного материала здания, определяется следующими факторами:

объемный вес всей конструкции;
влажность исходного строительного материала;
температура окружающей среды;
соотношение свободных пространств к объёмам, занимаемым древесиной.

Более плотный по своей структуре древесный материал (дуб, например) сгорает медленнее, чем та же осина, что объясняется различием в их теплопроводности.

При воспламенении древесины с повышенным показателем влажности определённое количество тепла расходуется на испарение влаги. В результате этого на разложение материала тратится меньше тепловой энергии. Естественно, что сухая древесина с учётом всего изложенного сгорает намного быстрее.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в последний продукт. При этом в огромном количестве выделяется тепловая энергия. Процесс горения, в основном, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, излишек которого в непроветриваемом помещении может привести к боли головы, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса нужно выполнение ряда обязательных условий.

Самое первое, горение может быть только если есть наличие воздуха. В вакууме процесс загорания нереален.

Второе, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры возгорания материала, то процесс горения закончится. К примеру, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу кинуть большое полено, не дав ей нагреться на очень маленьких дровах.

Третье, если субъекты горения сырые и подчеркивают пары жидкости, а скорость горения еще невысокая, процесс также закончится.

Температура горения и способствующие факторы

Температура, достигаемая на первой стадии самовозгорания, заметно превышает тот же показатель для беспламенного периода сгорания продуктов разложения. На начальной стадии тонкий слой угля образуется лишь на поверхности древесины, и он сначала не горит, несмотря на то, что находится в раскалённом состоянии.

Дело в том, что на этом этапе практически весь кислород расходуется на поддержание пламени и имеет ограниченный доступ к другим продуктам сгорания. Уголь начинает разлагаться только с того момента, когда полностью завершается этап пламенного горения.

Температура возгорания древесного материала, обеспечивающая поддержание устойчивого горения, для большинства сортов составляет 250-300 градусов.

Эффективному развитию горения в деревянных конструкциях способствует близкое расположение отдельных элементов, как правило, монтируемых параллельно и с небольшим зазором.

Наглядным примером такого расположения являются стропила и обрешётка кровель. Вследствие этого неизбежен их взаимный разогрев с одновременным усилением воздушной тяги в продольных направлениях.

Всё перечисленное заставляет строителей предпринимать специальные меры защиты древесных сооружений от воздействия открытых очагов огня.

Тление

Тление — режим горения материалов и веществ с образованием после протекания процесса их пиролиза твёрдой карбонизированной фазы с догоранием в газовой среде продуктов её гетерогенного окисления. Материалы, склонные к тлению, обладают особенно высокой и специфической пожарной опасностью. Процесс их горения вначале имеет скрытый период, когда появившийся очаг обнаружить трудно, а иногда невозможно. Однако по прошествию некоторого времени, при изменении обстановки, связанной с изменением концентрации кислорода, давления, размеров очага пожара, тление может перейти к пламенному режиму горения. Например, тление, начавшееся в основании бурта древесных опилок высотой 0,85 м, проникает на поверхность в виде пламенного горения в течение 10 дней.

К тлению склонны, как правило, пористые материалы или материалы в измельчённом состоянии. К ним, в частности относятся материалы растительного происхождения (бумага, целлюлозные опилки, слоистые плиты, латексная, кремнийорганическая и другие резины, натуральные кожи, некоторые композиционные материалы и термореактивные пластики). Плавящиеся материалы, в т. ч. пористые, как правило, не проявляют способность к тлению.

Из практики пожаротушения известно, что материалы, склонные к тлению, крайне трудно поддаются тушению. Это связано с тем, что процесс тления может протекать при низкой (около 2% об.) концентрации кислорода в окружающей среде. Результаты проведённых научных исследований показали, что наиболее эффективными средствами для тушения тлеющих пожаров являются вода и специальные газовые огнетушащие составы. При тушении очага тление объёмным способом наиболее эффективным является использование многокомпонентных составов с плотностью, близкой к плотности воздуха, имеющих более высокие показатели теплопроводности, теплоёмкости и диффузии. Предпочтительным является использование газовых составов, в которых присутствует гелий.

Для эффективного тушения тлеющего пожара в помещении с помощью газовых средств необходимо за счёт подачи огнетушащего состава снизить концентрацию кислорода до 0-5% и удержать такой уровень не менее 1200 с. Время подачи нормативной массы огнетушащего состава для тушения тлеющего пожара должно составлять не менее 300 с.

Лит.: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения; Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М., 1979.

Мне нравится (19)

Правовое регулирование

Утверждена новая форма декларации пожарной безопасности

Согласование СТУ — разбор необоснованного отказа Минстроя. Беспредел. Часть 2.
Отпуск сотрудников МЧС. Отпуск в МЧС
Нарушение пожарной безопасности: виды ответственности и наказания

Поведение конструкций во время пожара

Особенность разрушения деревянных конструкций состоит в том, что при непосредственном контакте с открытым огнём, они разрушаются (обугливаются) со средней скоростью один миллиметр в минуту.

Наименьший размер сечения, мм	Скорость обугливания древесины V, мм/мин
Наименьший размер сечения, мм	клееной	цельной
120 мм и более	0,6	0,8
Менее 120 мм	0,7	1,0

В результате этого исходное сечение изготовленных из дерева элементов уменьшается, а вместе с тем понижается их прочность. Следствием этих процессов является полное разрушение всех составляющих этих конструкций.

При рассмотрении характера поведения древесных структур необходимо учитывать конструктивные особенности используемого материала, который может быть представлен следующими разновидностями:

однородная древесная масса;
клеёные армированные балки;
фанерные структуры.

Однородные материалы в условиях пожара проявляют себя обычным образом, рассмотренным выше. Что касается сложных по составу конструкций (балок перекрытия, например), изготавливаемых методом склейки – на их поведение при горении значительное влияние оказывает термостойкость используемых клеевых составов.

При правильно подобранном клее скорость разрушения этих строительных элементов заметно снижается. То же самое можно сказать и о фанерных материалах, признаками термического распада которых является их постепенное расслоение.

Если не учитывать особенности нарушения клеевых связей – во всём остальном они ведут себя как обычные однородные структуры.

Как правильно выбирать

Сразу следует сказать о том, что, хотя для бука или ясеня характерна высокая температура горения дров, однако использовать их для топки печи или бани довольно дорого и нерентабельно.

Поэтому принято использовать березовые дрова, которые горят при 800 -820 градусах.

Также, для этих целей подойдет дуб и лиственница, горящие при 840-900 градусах.

Хвойная порода деревьев — сосна, наиболее подойдёт для костра. Однако, никто не запрещает её использование в качестве отопления для печи. При температуре горения 610-630 градусов пойдет вполовину больше дров, чем дуба или березы.

низкая температура горения;
задымленность и образование сажи.

Поскольку в них содержится большое количество смол. Последние оседают на стенках дымохода, со временем засоряют его и требуют очистки. Поэтому, использование хвойных пород древесины для данных целей не очень желательно и рекомендуется только в крайних случаях.

Помимо этого, следует обращать внимание на влажность дров, поскольку ее процент оказывает непосредственное влияние на процесс горения. Соответственно влажный материал будет плохо гореть и создавать большое количество дыма.

Конструктивные меры защиты

Огнезащитные меры в отношении большинства деревянных домов и других строений обеспечиваются соответствующими конструктивными решениями, а также за счёт их обработки специальными химическими реактивами (антипиренами).

Применяются также термоустойчивые утеплители, огнезащита поверхностей деревянных конструкций специальными обмазками. Используются защитные покрытия в виде асбестоцементных (гипсолитовых) листовых заготовок и штукатурка толщиной до 1,5 сантиметра.

Кроме того, для снижения показателя горючести при проектировании намеренно сокращается количество конструкций с параллельно расположенными древесными элементами и пустотами между ними.

Дополнительные меры противодействия распространению пожара предполагают соблюдение норм формирования противопожарных разрывов.

К этому можно добавить разбивку строений специальными перегородками и соответствующее обустройство стенных проёмов (окон и дверей) и огнестойких кровель. Все эти меры позволяют усилить конструкцию в смысле её способности противостоять распространению пожара.

Тепловые характеристики древесины

Породы древесины различаются по плотности, структуре, количеству и составу смол. Все эти факторы влияют на теплотворность дров, на температуру, при которой они сгорают, и на характеристики пламени.

Древесина тополя пористая, такие дрова горят ярко, но максимальный температурный показатель достигает лишь 500 градусов. Плотные породы дерева (бук, ясень, граб), сгорая, выделяют свыше 1000 градусов тепла. Показатели березы несколько ниже – около 800 градусов. Лиственница и дуб разгораются жарче, выдавая до 900 градусов тепла. Сосновые и еловые дрова горят при 620-630 градусах.

Качество дров и как правильно выбирать

У берёзовых дров лучшее соотношение теплоэффективности и стоимости – топить более дорогими породами с высокими показателями температуры сгорания экономически невыгодно.

Ель, пихта и сосна пригодны для разведения костров – эти хвойные породы обеспечивают относительно умеренное тепло. Но в твердотопливном котле, в печи или камине такие дрова использовать не рекомендуется – они выделяют недостаточно тепла для эффективного обогрева жилища и приготовления пищи, сгорают с образованием большого количества сажи.

При выборе также следует обратить внимание на степень влажности древесины – сырые дрова хуже горят и оставляют больше золы

Температура воспламенения разных пород

Чтобы получить полную картину тепловых характеристик древесины, целесообразно изучить удельную теплоту сгорания каждого типа древесины и иметь представление об их теплопередаче. Последняя может быть измерена в разных количествах, но полностью полагаться на табличные данные не нужно, потому что в реальной жизни достичь идеальных условий для горения невозможно. Однако таблица температуры горения древесины может помочь сделать правильный выбор дерева согласно его характеристикам.

Название древесины	Плотность, кг/куб. м	Теплотворность, кВт ч/кг	Удельная теплота сжигания 1 куб. м, кВт	Максимальная температура горения по Цельсию
Граб	496	4,2	2150	1025
Ясень	482	4,2	2050	1045
Бук	482	4,2	2050	1042
Дуб	472	4,2	2050	910
Берёза	452	4,2	1950	820
Лиственница	421	4,3	1850	867
Сосна	362	4,3	1650	625
Ель	332	4,3	1450	610

Значения, приведённые в различных таблицах температуры горения дерева разных пород, идеальны по своему характеру и предназначены для отображения всей картины, но фактическая температура в печи никогда не достигнет этих значений. Это объясняется двумя простыми и ясными факторами:

Дрова – классический вариант твердого топлива в местности, богатой лесами. Сжигание древесины дает возможность получать тепловую энергию, при этом температура горения дров напрямую влияет на эффективность использования топлива. Температура пламени зависит от породы дерева, а также от степени влажности топлива и условий его сжигания.

Горящие дрова в печке

Тепловые характеристики древесины

Качество дров и как правильно выбирать

При выборе также следует обратить внимание на степень влажности древесины – сырые дрова хуже горят и оставляют больше золы.

Температура горения и теплоотдача

Температура горения древесины определяет показатели теплоотдачи топлива – чем она выше, тем большее количество тепловой энергии выделяется в процессе сгорания дров. При этом удельная теплотворность топлива зависит от характеристик древесины.

Показатели теплоотдачи в таблице указываются для дров, сжигаемых в идеальных условиях:

минимальное содержание влаги в топливе;
горение проходит в закрытом объеме;
подача кислорода дозирована – поступает то количество, которое необходимо для полноценного сжигания.

Ориентироваться на табличные значения теплотворности имеет смысл только для сравнения различных видов дров между собой – в реальных условиях теплоотдача топлива будет заметно ниже.

Что такое горение

Горение является изотермическим явлением – то есть, реакцией с выделением тепла.

Процесс горения дров можно разделить на несколько этапов:

1. Разогрев . Участок древесины необходимо нагреть внешним источником огня до температуры воспламенения. При нагреве до 120-150 градусов дерево начинает обугливаться, при этом образуется уголь, способный к самовоспламенению. При нагреве до 250-350 градусов стартует процесс термического разложения на газообразные составляющие (пиролиз). Верхний, обуглившийся слой тлеет (горит без образования пламени), при этом выделяется дым белого или бурого цвета – смесь водяного пара с продуктами пиролиза.

2. Возгорание пиролизных газов . Дальнейший разогрев приводит к усилению термического разложения, и сконцентрировавшиеся пиролизные газы вспыхивают. После вспышки возгорание постепенно начинает охватывать всю зону разогрева. При этом образуется устойчивое пламя светло-желтого цвета.

3. Воспламенение . Дальнейший разогрев приводит к воспламенению дров. Температура воспламенения в естественных условиях колеблется в промежутке от 450 до 620 градусов. Древесина воспламеняется под влиянием внешнего источника тепловой энергии, который обеспечивает нагрев, необходимый для резкого ускорения термохимической реакции.

Воспламеняемость древесного топлива зависит от целого ряда факторов:

объемный вес, форма и сечение элемента из дерева ;
степень влажности древесины;
сила тяги;
расположение поджигаемого объекта относительно воздушного потока (вертикальное или горизонтальное);
плотность древесины (пористые материалы воспламеняются легче и быстрее плотных, к примеру, разжечь ольховые дрова проще, чем дубовые).

Обратите внимание! Влажная древесина хуже разжигается и горит по причине того, что значительная часть тепловой энергии уходит на испарение излишков влаги. Дрова круглой формы разгораются хуже элементов, имеющих ребра и грани. Чем массивнее дрова, тем сложнее их разжечь. Не струганная древесина воспламенится быстрее гладкой.

Для воспламенения требуется хорошая, но не избыточная тяга – необходим достаточный приток кислорода и минимальное рассеивание тепловой энергии горения – она нужна для прогрева соседних участков древесины.

4. Горение . При условиях, близких к оптимальным, первоначальная вспышка пиролизных газов не затухает, от возгорания процесс переходит в устойчивое горение с постепенным охватом всего объема топлива. Горение делится на две фазы – тление и пламенное горение.

Тление подразумевает сгорание угля – твердого продукта процесса пиролиза. Выделение горючих газов происходит медленно и они не воспламеняются по причине недостаточной концентрации. Газообразные вещества, охлаждаясь, конденсируются, образуя характерный белый дым. В процессе тления воздух проникает вглубь древесины, за счет чего расширяется площадь охвата. Пламенное горение обеспечивается за счет сгорания пиролизных газов, при этом горячие газы движутся наружу.

Горение поддерживается, пока имеются условия для огня – наличие несгоревшего топлива, поступление кислорода, сохранение требуемого уровня температуры.

5. Затухание . При несоблюдении одного из условий процесс горения прекращается и пламя гаснет.

Измерение температуры горения дров

Чтобы узнать, какова температура горения дров, используют специальный прибор под названием пирометр. Другие виды термометров непригодны для этой цели.

Встречаются рекомендации определять температуру сгорания древесного топлива по цвету пламени. Темно-красные языки огня указывают на низкотемпературное горение, белое пламя – на высокую температуру из-за усиленной тяги, при которой основная часть тепловой энергии уходит в дымоход. Оптимальный цвет пламени – желтый, именно так горит сухая береза.

У твердотопливных котлов и печей, а также у закрытых каминов, предусмотрена возможность корректировать поступление воздуха в топку, регулируя интенсивность процесса горения и теплоотдачу.

Самые жаропроизводительные дрова

Показатель теплотворности обозначает, сколько тепловой энергии выделяется в процессе сжигания дров. Но у твердого топлива есть и другая характеристика, знание которой может пригодиться на практике – жаропроизводительность. Это максимальный уровень температуры, который может достигаться в процессе сжигания дров, и зависит от свойств древесины.

Древесина с низкой плотностью горит светлым высоким пламенем и при этом выделяет относительно небольшое количество тепла, для дров из плотных пород дерева характерна повышенная жаропроизводительность при небольшом пламени.

Порода	Жаропроизводительность, % (100% - максимум)	Температура, °C
Бук, ясень	87	1044
Граб	85	1020
Зимний дуб	75	900
Лиственница	72	865
Летний дуб	70	840
Береза	68	816
Пихта	63	756
Акация	59	708
Липа	55	660
Сосна	52	624
Осина	51	612
Ольха	46	552
Тополь	39	468

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути:

для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Обратите внимание: свежесрубленная древесина тополя и других пористых пород, содержащих большое количество влаги, непригодна к использованию в качестве топлива. Она плохо горит и выделяет мало тепловой энергии.

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Порода древесины	Сосна	Берёза	Ель	Осина	Ольха	Ясень
Теплотворная способность свежесрубленного дерева (влажность около 50%), кВт м 3	1900	2371	1667	1835	1972	2550
Теплотворная способность полусухих дров (влажность 30%), кВт м 3	2071	2579	1817	1995	2148	2774
Теплотворная способность древесины, пролежавшей под навесом не менее 1 года (влажность 20%), кВт м 3	2166	2716	1902	2117	2244	2907

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Важно! На эффективность сжигания топлива также влияет КПД самого теплогенератора. Для котельного агрегата он составляет около 80%, для печки – от 40%, в зависимости от конструкции и материала исполнения.

Заключение

Удельная теплота сгорания сухих березовых дров и ценовая доступность делает это топливо оптимальным выбором. Более жаропроизводительные породы древесины редко используются в качестве дров из-за высокой стоимости.

Читайте также: