Температура воспламенения дерева: Горение древесины, способы и средства защиты

Содержание

Температура горения разных пород дерева в печи по Цельсию. Рекомендация и советы от профессионала

Одним из наиболее распространённых видов топлива, используемого для отопления частных домов, являются дрова. Они доступны по цене и хорошо горят, выделяя много тепла. Но температура горения дерева неодинакова, поэтому необходимо понять, какая древесина горит лучше. Для домовладельцев, которые отапливают своё жильё природным топливом, важным параметром является температура горения дров в печи.

Температура горения дров – важный показатель

Тепловые свойства древесины

Разные виды древесины производят различное количество тепла. Например, сухая выдержанная древесина выделяет больше тепла, чем свежеспиленное дерево. Это связано с тем, что при первоначальной химической реакции вся теплота переходит в испарение воды из древесины. Чем меньше влаги в материале, тем скорее можно получить тепло. Лиственные породы горят дольше, чем хвойные, и выделяют больше тепла. Одними из наиболее ценных видов деревьев, обладающих отличными тепловыми характеристиками, считаются:

дуб;
бук;
граб;
лиственница.

Однако древесина этих деревьев стоит дорого, поэтому в качестве топлива обычно используются отходы производства и лесозаготовок.

В этом видео вы узнаете, как проверить влажность дров:

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:

максимальная температура не может быть достигнута, поскольку невозможно полностью высушить дрова в домашних условиях;
древесина используется с различным уровнем влажности.

Температурные показатели в печи

Процесс горения связан с изометрическими процессами, в течение которых выделяется большое количество тепла. Однако для устойчивого горения древесину необходимо нагреть до определённой степени. Факторы, способствующие сжиганию топливной древесины:

порода дерева;
влажность материала;
объем поступающего воздуха.

Это интересно: теплота сгорания каменного и древесного угля.

От этих показателей зависит температура пламени и скорость сгорания дерева. Кроме того, необходимо обратить внимание на влажность дров, так как этот процент напрямую влияет на процесс горения.

Один из факторов температуры горения – порода дерева

Для воспламенения дров в печи необходимо нагреть деревянную поверхность от отдельного источника тепла до температуры 120-150°C. При дальнейшем нагревании увеличивается процент пиролизных газов и появляется огонь. Важную роль в возникновении огня играет:

мощность источника нагрева;
поперечное сечение древесины;
скорость воздушного потока;
плотность материала.

Очень важным требованием для сжигания любого вида дерева является нормальный приток кислорода. Также следует отметить, что передача тепла для каждого дерева различна.

Вместе с теплотворной способностью дров представляет интерес их тепловая мощность. Каждая порода дерева горит по-своему — одна позволяет получить высокую температуру пламени, а другая даёт противоположную картину. Большинство печей имеет тепловую мощность около 6-8 кВт, то есть температура в печи на дровах может примерно достигать от 500 до 1000°C.

Выбор дерева для дров

Чтобы печь хорошо нагревалась, ей нужны три вещи: кислород, топливо и тепло. Конечно, много зависит от породы дерева. Лучшие дрова для печи:

сосна;
ель;
пихта;
ясень;
дуб;
бук;
берёза;
клён;
яблоня (приятный благовонный аромат).

Существует несколько видов деревьев, которая очень хорошо подходят для топлива

У дров этих пород высокая теплоотдача и низкая дымовая эмиссия. К хорошим дровам можно отнести древесину:

кедра;
вишни;
грецкого ореха.

Они дают удовлетворительную среднюю температуру, легко горят и не дают сильного дыма. Не рекомендуются дрова следующих пород:

кипарис;
вяз;
осина;
липа;
тополь.

Их древесина при сжигании даёт низкую температуру, быстро сгорает или плохо горит, у некоторых пород едкий дым.

Хвойные дрова дешевле. Смола, содержащаяся в хвойных породах, вызывает сильную искру во время горения. По этой причине такие виды непригодны для открытых каминов. Однако в закрытых каминах или духовых шкафах эти породы при горении дают очень приятный запах, а смола создаёт типичный треск в огне. Ель не горит долго, но позволяет получить очень высокие температуры.

Оптимальным выбором для сжигания в печи является древесина берёзы. Это довольно распространённое дерево. Цена дров из него небольшая, а температура горения берёзы достаточно высокая.

Средства для противопожарной обработки дерева

Древесина — один из популярных строительных материалов, ведь она легко подвергается обработке, отличается прочностью и стойкостью, а также имеет ряд других преимуществ. Но в то же время конструкции из древесины больше подвержены воздействию окружающей среды и угрозе возгорания, поэтому нуждаются в обработке. Мы уже писали о способах защиты материала от гниения, поэтому сегодня познакомимся со средствами предотвращения воспламенения и горения древесины.

Как происходит возгорание древесины?

Древесина горит довольно медленно. В зависимости от породы, влажности и способа обработки в среднем она обугливается со скоростью от 0,5 до 1 мм в минуту. Под воздействием огня сначала разрушаются верхние слои материала, поэтому конструкция теряет свои прочностные характеристики постепенно. И чем толще обугленный слой, тем сложнее температуре проникать вглубь древесины.

На воспламенение и процесс горения влияют следующие факторы:

Температура и площадь нагрева. Древесина самовоспламеняется при температуре свыше 330°С, но при долгом нагревании за счет испарения влаги возгорание может произойти и при меньшем показателе термометра. Желательно, чтобы в процессе эксплуатации дерево не подвергалось длительному воздействию температуры выше 50°С.
Наличие кислорода. Чтобы остановить распространение пламени, нужно перекрыть доступ кислорода. Поэтому большинство огнезащитных средств рассчитаны на подобное воздействие при повышении температуры.

Схема возгорания древесины

а) нагрев, начало термического разрушения соединений материала;
б) пламенное горение;в) тление угля.

Огнезащитные средства

Классификация по группе огнезащитной эффективности

При выборе огнезащитного средства обратите внимание на группу его эффективности. Согласно НПБ 251-98 их бывает две:

I группа — высшая — защищает древесину на всех стадиях возгорания.
II группа только препятствует воспламенению.

Классификация по виду покрытия

По ГОСТу Р 53292-2009 огнезащитные средства делятся на 5 видов:

Лаки. Наносится на древесину тонкой прозрачной пленкой, которая защищает материал от возгорания.
Краски. Образуют огнезащитную пленку на поверхности материала, а также могут выполнять декоративные функции за счет разнообразия палитры цветов и текстур.
Пасты и обмазки. Образуют более густой защитный слой, чем краски или лаки.
Пропитки. Прозрачные средства, которые впитываются в древесину. Поэтому обеспечивают защиту от огня в поверхности материала.
Комбинированные средства. Сочетают в себе свойства разных составов.

Классификация по составу покрытия

Также огнезащитные средства делятся на 2 типа в зависимости от состава основы.

Первые — органорастворимые — работают на базе сильнодействующих активных веществ, поэтому обладают повышенной токсичностью. Но при этом хорошо удерживаются в древесных волокнах и обеспечивают эффективную защиту от огня. Они противопоказаны для внутренней обработки и требуют внимания к технике безопасности при нанесении.

А вторые — водорастворимые — выполнены на водной основе и безопасные для человека. Но исключение активных веществ снижает эффективность огнезащитного покрытия. Водорастворимые покрытия быстро выветриваются из волокон древесины и требуют регулярного обновления, особенно при высокой влажности и контакте с открытым воздухом.

Способы обработки древесины

Лучшим вариантом для повышения огнестойкости деревянной конструкции будет использование пиломатериалов, обработанных антипиренами (замедлителями огня) промышленным способом. Состав при пропитке в специальных ванных глубоко закрепится в древесине и обеспечит надежную защиту от 8 до 30 лет без дополнительной обработки.

Можно обработать пиломатериалы самостоятельно. Это позволит защитить древесину от случайного возгорания. Способ не так эффективен, как промышленная пропитка в автоклаве или специальных ваннах, но доступен каждому.

Загрузка досок в автоклав для глубокой огнезащитной пропитки

Как обработать древесину своими руками?

Если вы решили обработать древесину самостоятельно, вот несколько советов.

Начните с выбора средств. Мы рекомендуем воспользоваться огнебиозащитным средством. Ведь чаще всего древесина нуждается в комплексной обработке, которая защитит от возникновения и распространения огня и биопоражения: дереворазрушающих грибков, насекомых и их личинок.
Огнезащитную обработку древесины можно проводить кистью или с помощью пульверизатора, но лучше следовать рекомендациям от производителя для конкретного состава.
Наносите составы в несколько слоев.
Помните, что периодическая огнезащитная обработка раз в 1-2 года увеличивает защиту и не позволяет составу со временем разрушится от воздействий окружающей среды.

Как работает огнебиозащита

При какой температуре воспламеняется древесина? (Вспышка дерева)

0 акции

Facebook
Твиттер

Вы настроены на вечеринку и хотите насладиться моментами у костра? Вам нужен теплый дом в холодную погоду? Правильное сжигание древесины необходимо для выполнения всех этих желаний. Но большой вопрос, при какой температуре воспламеняется древесина?

Температура воспламенения может различаться в зависимости от породы дерева. Древесина воспламеняется при температуре около 572°F (300°C) при средней плотности и комнатной температуре. Он горит горячим при средней температуре 1472-1742°F (800-950°С).

Мы приглашаем вас узнать все подробности о воспламенении древесины и температурных факторах воспламенения. Вы также можете узнать о плавлении древесины и испарении тепла в этой статье.

Быстрая навигация

Воспламеняется ли древесина? – Пиролиз

Пиролиз – это процесс сжигания любой древесины. Это немного сложный процесс, состоящий из трех этапов. Кроме того, он способствует разложению древесины в процессе горения.

На первом этапе древесина начинает гореть при 320-500°F. На этом этапе вы увидите изменения древесины, такие как растрескивание, усадка, следы обугливания. Вы не можете отменить эти изменения. В среднем дерево загорается на сцене при более чем 390°F. Следовательно, вы можете назвать 390-500°F климатом воспламенения.

Второй этап относится к более жаркому климату. На этом этапе огонь начинает потреблять древесину с приличной скоростью. На этой стадии разложение древесины быстро меняется, а погодные условия остаются 500-800°F.

Последний этап указывает на достижение температуры, называемой горящими печами. От возгорания дров не останется. По окончании этапа вы можете получить только остатки горящего угля.

Самый низкий климат горения также относится к температуре воспламенения любой древесины. Обычно дрова имеют температуру воспламенения около 570°F. Точно так же каждая древесина имеет свою стандартную температуру воспламенения.

Максимальная температура воспламенения Дубового дерева составляет около 900-1200°F. Опять же, ближайший газ пламени имеет температуру около 200-400°F.

При какой температуре горят дрова?

Породы деревьев играют важную роль в определении температуры горения древесины. Например, мы в основном знаем, что викторианский ясень — это стандартная древесина . Он начинает показывать нам пламя примерно при 590°F. С другой стороны, береза делает то же самое при температуре более 1500°F.

Мы наслаждаемся теплом горящих дров наших каминов. Но мы в основном не знаем, как меняется древесина в процессе горения.

Деревья поглощают воду из почвы. Поглощенная вода остается в их стебле (древесине), что помогает им хорошо расти. Итак, когда мы сжигаем дрова, при первой смене дров теряется большая часть воды. Тогда древесина будет казаться сухой.

Для сжигания сырой или свежесрубленной древесины требуется меньше тепла. Это тепло ниже, чем у сухой древесины. Влажная древесина может использовать некоторую энергию, чтобы превратить воду в пар. В противном случае потребуется больше энергии, чтобы направить в огонь.

Во время сжигания дров вы можете увидеть много дыма. Дым — это не что иное, как легковоспламеняющиеся газы. Эти газы нуждаются в достаточном количестве кислорода, чтобы хорошо выжить. Наконец, происходят стадии пиролиза, и вы получаете пламя и тепло.

Роль плотности и структуры древесины в горении дров

Сжигание дров и получение от них тепла пламени не всегда одно и то же. Вы можете получить универсальную древесину, которая горит при разных температурах. Это означает, что одна и та же температура воспламенения может не работать для всех типов древесины. В данном случае играют роль плотность древесины, структура, количество и свойства смолы и т. д.

Древесина пористых деревьев горит очень интенсивно. Но высокой температуры горения они не обеспечат. В основном, максимальное значение будет 932°F (500°C).

Вы можете знать более плотную древесину, доступную в лесу, такую как ясень, бук и граб. Плотность обуславливает более высокие значения температуры горения. Аналогичным образом, эти леса нуждаются в температуре около 1832 ° F (1000 ° C), чтобы начать гореть.

Вот некоторые породы дерева с разной температурой горения:

Береза – 1472°F (800°C)
Дуб и лиственница – 1652°F (900°C)
Ель и сосна 1 1648-11648-11648 F (620-630°C)

Если вы более наглядны и больше знаете о плотности/удельном весе древесины, посмотрите эти видеоролики на YouTube.

Насколько горячо горит древесина? – Факторы

Некоторые факторы определяют, сколько тепла вы получите, сжигая дрова. Вот некоторые из них:

Сорта древесины
Количество влаги в древесине
Объем воздуха, доступный к камину

Эти факторы могут дать вам представление об эффективности воспламенения древесины. Кроме того, вы узнаете об увеличении температуры в процессе горения.

Если вы хотите хорошо разжечь дрова, держите открытым воздухозаборник камина. Это помогает уменьшить загрязнение воздуха. Опять же, в свежесрубленной древесине может быть больше воды (около 50%). Вы можете сжечь их быстрее, но получить менее эффективное тепло.

Если влажность древесины составляет более 50%, мы рекомендуем вам сушить ее в течение длительного времени при высокой температуре. Иногда энергия, необходимая для сушки древесины, в основном тратится на удаление такого количества влаги. Вот почему мы не получаем сильного тепла от влажных дров при их сжигании.

Вы можете использовать два варианта, чтобы получить больше тепла от воспламенения древесины:

Было бы лучше, если бы вы высушивали срубленную древесину. Специалисты утверждают, что процесс естественной сушки занимает почти год.
Древесина хранится дольше. Это снизит влажность материала ниже 20%.

Вы можете поджечь дрова, не заботясь об их влажности. В таких условиях вам может понадобиться больше дров, чтобы получить достаточное количество тепла.

В конце концов, было бы лучше, если бы вы выбрали сухие дрова для костров и каминов.

Плавление древесины и испарение при воспламенении

Плавление чего-либо означает разрушение всех молекул, кроме такой осязаемой вещи, как древесина. Также это означает свободное движение этих молекул вокруг друг друга. Но вещь остается такой же, как вы плавите железо, и оно все равно останется железом после плавления.

Опять же, испарение — это расширенная версия плавления. Это указывает на полный разрыв межмолекулярных связей, чтобы свободно парить в воздухе.

Если вы думаете о плавке древесины, то это невозможно. Он скоро загорится и полностью загорится. Молекулы древесины разрушаются и соединяются с кислородом воздуха. Таким образом, новые соединения доступны в воздухе.

Еще одна вещь: древесина состоит из большого количества длинных волокон. Мы не можем разрушить их, нагревая древесину. Но мы можем увеличить температуру настолько, чтобы разорвать их карбонильные связи. Таким образом, мы изменяем древесное вещество, не имея при этом целлюлозных волокон. Итак, в результате мы получаем древесный уголь.

Наконец, мы можем установить точку соединения древесины примерно на 3500°F при нормальном давлении.

Если плавка древесины затруднена, вероятность испарения древесины незначительна. Тем не менее, это возможно, если вы сможете поджечь лес при температуре 8720°F. Это температура кипения углерода. Тем не менее, обычно не создается такая высокая температура.

Итак, плавление и испарение от воспламенения практически невозможно.

при какой температуре сгорает/воспламеняется древесина? заключительные мысли:

Для лучшего розжига следует выбирать сухие дрова. На воспламенение расходуется меньше энергии, а взамен вы получаете больше тепла.

Спасибо, что посетили нашу статью.

Сжигание древесины

Снижение воспламеняемости и горючести изделий из древесины основано на химико-физических средствах, воздействующих на разные стадии воспламенения и горения, например:

тепловые изменения внутренней структуры древесины на молекулярном уровне;
физико-химические процессы соединений, образующихся при этих изменениях, как внутри древесины, так и в образующихся над ней газах;
теплопередача в древесном изделии;
перенос кислорода в реакционные зоны.

В этом разделе рассматриваются следующие темы:

1. Зажигание и сжигание древесины
2. Огнестойкость древесины
- 2.1 Воспламеняемость
- 2.2 Тепловыделение и распространение огня
- 2.3 Обугливание
- 2.4 Дымообразование и токсичность

Многие материалы в нашей среде, в том числе изделия из дерева, горят опосредованно в том смысле, что материалы на самом деле не горят, а горение происходит как реакция между кислородом и выделяющимися из материала газами (исключением из этого правила является тлеющее горение обугленная древесина, где кислород непосредственно реагирует с углеродом). Под воздействием тепла древесина легко выделяет вещества, бурно реагирующие с кислородом, что приводит к высокой склонности древесины к воспламенению и горению.

Возгорание и горение древесины в основном основано на пиролизе (т.е. термическом разложении) целлюлозы и реакциях продуктов пиролиза друг с другом и с газами в воздухе, главным образом кислородом. При повышении температуры целлюлоза начинает пиролиз. Продукты разложения либо остаются внутри материала, либо выделяются в виде газов. Газообразные вещества реагируют друг с другом и кислородом, выделяя большое количество тепла, что в дальнейшем вызывает реакции пиролиза и горения. Процессы пиролиза и горения показаны на рисунке 1.

Рис. 1. Схематическое изображение процессов пиролиза и горения древесины: а) Внешний нагрев повышает температуру древесины. б) Начинается пиролиз и разрушается химическая структура древесины. Легкие продукты пиролиза улетучиваются с поверхности. в) начинается горение. Продукты пиролиза реагируют с кислородом и выделяют больше тепла, вызывая сильно нарастающую цепную реакцию.

В зависимости от условий окружающей среды (таких как температура, концентрация кислорода, влажность, антипирены, рН и т. д.) пиролиз древесины может протекать в основном по двум путям, представленным на рисунке 2а. Путь смолообразования, протекающий при температуре около 300 °C, связан с нормальным горением древесины.

В этом случае при пиролизе образуется много смолы, включающей левоглюкозан, который под действием тепла легко разлагается на горючие газы (см. рис. 2б). Термическое разложение может происходить также путем обугливания. В этом процессе целлюлоза сначала превращается в нестабильную, активную целлюлозу, которая далее разлагается, так что продуктами реакции являются в основном углекислый газ и вода, а остов целлюлозы содержит много углерода (см. рис. 2с).

Рис. 2. а) Два основных пути реакции термического разложения древесины. б) Расщепление молекул целлюлозы в реакции смолообразования (нормальное горение). в) Расщепление молекул целлюлозы в реакции коксования.

Пиролиз древесины зависит от внешних факторов, таких как способ нагрева, скорость прогрева материала и др. Поэтому изделия из дерева не имеют явной температуры воспламенения, а воспламенение происходит в определенном интервале температур, при котором вероятность воспламенения становится достаточно большой.

Температура пилотного воспламенения древесины обычно составляет около 350 °C, тогда как для самовоспламенения требуется температура около 600 °C.

Свойства реакции на огонь, такие как воспламеняемость, тепловыделение и распространение пламени, наиболее важны для огнестойких изделий из древесины. На обугливание как характеристическое свойство огнестойкости также могут влиять, в частности, поверхностные защитные слои.

2.1 Воспламеняемость

Для того чтобы древесина могла воспламениться, ее температура должна подняться настолько высоко, чтобы пиролиз прошел достаточно сильно и начались химические реакции горения. Следовательно, воспламенение деревянного изделия зависит от способа нагревания, то есть от термических свойств материала и способа теплового воздействия на материал.

Факторы, влияющие на воспламенение древесины, в целом хорошо известны: влажная древесина воспламеняется с трудом, тонкие куски древесины воспламеняются легче, чем толстые бревна, легкие породы древесины воспламеняются быстрее, чем тяжелые.

Внешними факторами, влияющими на воспламенение, являются интенсивность теплового воздействия и форма его воздействия (например, расстояние пламени от поверхности).

Влажность древесины влияет на воспламенение главным образом как поглотитель тепла. Нагрев воды и особенно ее испарение потребляют тепловую энергию. Кроме того, влага увеличивает тепловую инерцию материала.

Воспламенение деревянных изделий различной толщины зависит от их термической толщины. Термически тонкий слой воспламеняется быстрее, чем термически толстый материал. Когда термически тонкое изделие подвергается нагреву с одной стороны, его противоположная сторона к моменту воспламенения нагревается очень близко к температуре облучаемой стороны. В случае термически толстого изделия противоположная сторона не нагревается, а остается при температуре окружающей среды при воспламенении образца. Тепловая толщина практических продуктов находится между термически тонкими и толстыми. Как правило, деревянное изделие является термически тонким, если его толщина не превышает нескольких миллиметров, и термически толстым, если его толщина составляет порядка 10 мм и более.

Зависимость времени до воспламенения tig от внутренних свойств материала при радиационном тепловом воздействии можно описать следующим образом [18,19]:

где ρ , с и к — плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность материала соответственно, L ₀ — толщина образца, Т _ig ; — температура воспламенения, Т ₀ — температура окружающей среды и чистый тепловой поток к поверхности образца.

Когда термическая толщина продукта находится между термически тонким и толстым, показатель степени, описывающий влияние чистого теплового потока q » _{чистого} и разности температур T _ig T ₀, находится в пределах 1 и 2.

2.2 Тепловыделение и распространение огня

Тепло, выделяющееся при сгорании, является движущей силой пожара: чем больше тепла, выделяемого горящим предметом, тем быстрее распространяется огонь и тем горячее становятся газы и ограничивающие поверхности пожарного ограждения. Таким образом, одной из наиболее существенных величин, характеризующих горение материалов, является скорость тепловыделения, обозначаемая и выражаемая в кВт или МВт.

Помимо внутренней структуры и свойств материала скорость тепловыделения сильно зависит от внешних факторов. Поэтому точные значения для разных материалов дать невозможно. Наиболее важными внешними факторами, оказывающими влияние, являются суммарный тепловой поток к поверхности и концентрация кислорода в окружающей среде, описываемые коэффициентом 9.0172 ф (О2). Внутренние свойства материала влияют на теплоту сгорания ∆H _c , теплоту газификации L _v и удельную теплоемкость C . Следующее уравнение показывает скорость выделения тепла на единицу площади горящего материала:

где T _ig — температура воспламенения, а T ₀ — температура окружающей среды. Отмечено, что, помимо поступающего на поверхность теплового потока, также зависят от тепловых потерь с поверхности.

Скорость тепловыделения на единицу площади можно измерить, например, с помощью конусного калориметра [20], описывающего горение в хорошо проветриваемом помещении (ранняя стадия пожара). Полученные результаты описывают свойства тепловыделения материалов, хотя они в некоторой степени зависят от уровня теплового воздействия, используемого в тесте, свойств поверхности, подвергаемой воздействию (в случае древесины, например, волокон, сучков и склонности к растрескиванию). и толщину образца.

При горении дерева пламя распространяется по его поверхности. Распространение пламени можно рассматривать как последовательность воспламенений. Следовательно, распространение пламени определяется теми же факторами, что и возгорание. Тепло, выделяемое зоной горения, влияет на скорость распространения пламени непосредственно от пламени и за счет прогрева пожарного помещения. Таким образом, факторы, определяющие скорость тепловыделения, существенны и для распространения пламени.

2.3 Обугливание

При горении изделия из древесины с постоянной скоростью тепловыделения на единицу площади граница между пиролизируемым материалом и неповрежденной древесиной, т. е. фронт пиролиза, проходит вглубь древесины. Поскольку всю пиролизную древесину можно считать обугленной, скорость обугливания β соответствует скорости распространения фронта пиролиза. Скорость обугливания является существенной величиной для огнестойкости деревянных конструкций, так как древесина под слоем обугливания сохраняет свои первоначальные свойства.

Важными факторами скорости обугливания древесины являются плотность ρ , внешний тепловой поток и влажность w [21]. Скорость обугливания уменьшается с увеличением плотности по степенному закону, где υ находится в диапазоне от 0,5 до 1 ( υ = 0,5 является результатом изучения только теплопередачи, а υ = 1 соответствует модели, учитывающей только сохранение массы). Скорость обугливания линейно возрастает с внешним тепловым потоком, . Приблизительная зависимость между скоростью обугливания и содержанием влаги такова.

Типичное значение скорости обугливания древесины составляет примерно 0,5 — 1 мм/мин. В таблице 3 показаны расчетные значения скорости обугливания для различных изделий из древесины, представленные в европейских стандартах проектирования EN 1995-1-2 [22,23].

Огнезащитные составы обычно не сильно влияют на скорость обугливания [24]. Тем не менее, выход угля обычно значительно увеличивается, что может способствовать защите древесного ядра. Защитные покрытия обычно могут эффективно предотвращать воспламенение и обугливание древесины.

Таблица 3. Расчетные нормы обугливания изделий из древесины [22]. Обозначения: ρ _k = характеристическая плотность, d = толщина, β ₀ = расчетная скорость обугливания для одномерного обугливания при стандартном воздействии огня, β _n = расчетная условная скорость обугливания при стандартном пожаре экспозиция.

2.4 Дымообразование и токсичность

Дым, образующийся при пожаре, состоит из мелких, в основном углеродосодержащих частиц, снижающих видимость. Высокое задымление на ранних стадиях пожара очень вредно с точки зрения пожарной безопасности зданий, поскольку оно создает опасность для аварийного выхода из-за снижения видимости и раздражающего и выводящего из строя воздействия дымовых газов. Производство дыма зависит от горящего материала, но также важны внешние факторы, такие как тип пожара (пламя / тление) и подача кислорода.

По сравнению с пластиком дымообразование изделий из дерева незначительно. В условиях хорошей вентиляции дымообразование древесины обычно составляет около 25 100 м 90 297 2 90 298 /кг, в то время как изделия из пластмассы выделяют сотни или тысячи м 90 297 2 90 298 /кг дыма.

Распространено мнение, что антипирены увеличивают дымовыделение древесины. Это может иметь место, поскольку антипирены могут вызывать неполное сгорание, но также могут уменьшить дымообразование. Справедлива поговорка «Нет дыма без огня»: если огнезащитная обработка препятствует горению достаточно хорошо, дымообразование также снижается.

Основными продуктами горения являются углекислый газ и вода, но могут выделяться и другие химические соединения. Если эти соединения токсичны, они препятствуют выходу жильцов из горящего здания. Основной причиной интоксикации при пожарах является угарный газ (СО). Это доминирующий токсичный продукт горения древесины. Образование CO сильно зависит от вентиляции: при сжигании с хорошей вентиляцией образуется значительно меньше CO (менее 10 г/кг горящего материала), чем при сжигании с контролируемым кислородом, при котором образование CO составляет порядка 100 г/кг горящего материала. Также существенным фактором является температура, так как она оказывает сильное влияние на протекание химических реакций при горении.

Производство токсичных газов изделиями из дерева с улучшенными огнезащитными характеристиками зависит от веществ, используемых в качестве антипиренов.