Lemn de foc – putere calorifică, comparație între specii, factori care influențează arderea

Publicat pe 26 octombrie 2022

Puterea calorifică a lemnuluiAtunci când arde, lemnul produce energie. Simțim această energie ca degajare de căldură. Cantitatea de căldură pe care o degajă lemnul prin ardere reprezintă puterea lui calorifică. Puterea calorifica este cantitatea de căldură degajată la arderea unui kg de lemn de foc. Se măsoară în kcal/kg, în kJ/kg sau kWh/kg, valorile fiind diferite în funcție de unitatea de măsură.

Puterea calorifică este dependentă de conținutul de umiditate al lemnului și este invers proporțională cu aceasta. Adică este mai mică cu cât umiditatea lemnului este mai mare. Lemnul verde, proaspăt tăiat, degajă mai puțină căldură comparativ cu cel bine uscat. Puterea calorifică maximă este determinată la umiditate 0% (puterea calorică absolută). Cum este aproape imposibil să obți o astfel de umiditate în condiții normale de depozitare a lemnului de foc, umiditatea la care se face referință este cea de 15%, stabilită în mod natural de lemn la uscarea în mediul ambiant. Se recomandă însă ca înainte de a fi pus pe foc, lemnul să fie ținut în interior, lângă sobă sau șemineu min. 24 de ore. Umiditatea va scădea  în acest interval și lemnul va arde mai bine.

Dependența puterii calorifice de structura internă a lemnului și de specie

Puterea calorică a speciilor de lemn este diferită și depinde de conținutul de celuloză și lignină, de densitate, de cât de multă apă a avut în momentul tăierii. Lignina are puterea calorică 6000 kcal/kg iar celuloza și hemiceluloza 4150 kcal/kg. Asta înseamnă că lemnul cu conținut mai mare de lignină (rășinoasele) degajă o cantitate de căldură mai mare.

Densitatea lemnului de foc este foarte importantă. Cu cât lemnul este mai dens cu atât puterea calorică va fi mai mare. De aici și diferențele între baza trunchiului unui copac – mai dens, cu putere calorică mai mare – și vârful lui – mai afânat, arde mai repede și degajă mai puțină căldură.

Conținutul de apă la tăiere este important pentru că, în urma uscării, apa lasă goluri. rezultând un lemn mai afânat. Lemnul care la tăiere are 35-40% umiditate (stejarul) va fi mult mai dens la 15% umiditate decât unul care a avut la tăiere un conținut de apă de 60-65% (plopul, salcia).

În ciuda acestor deosebiri, nu există o diferență foarte mare între puterea calorică a speciilor cănd este raportată la masă. Nu într-atât încât să consideri că pui degeaba în foc un fel de lemn pe când altul îți va încălzi casa imediat. Diferența sesizabilă este dată de umiditate, viteza de ardere, raportul dintre suprafață și volum, factori de care ne vom ocupa imediat. Dar mai întâi câteva exemple de puteri calorifice determinate la 15% umiditate. Nu toate sursele dau aceleași valori, dar ele sunt destul de apropiate.

În exemplele de mai sus, puterea calorifică este raportată la masă. Dacă raportarea de face însă la unitatea de volum, lemnul dens – stejar, salcâm, fag – va fi cel cu puterea calorifică mai mare.

Despicator conic pentru lemn Binderberger

Inflamabilitatea lemnului. Factorii care influențează arderea Lemnul arde pentru că este un material inflamabil. Pentru a se aprinde are nevoie de o sursă de foc. Un lemn cu densitate medie și umiditate de 12-15%  se aprinde la 300ºC. Inflamabilitatea crește direct proportional cu raportul dintre suprafață și volum. De aceea lemnele subțiri, vreascurile se aprind mai repede decât o buturugă. Tot în această idee, suspensia de praf de lemn în aer poate fi un amestec exploziv. Arderea lemnului are loc dinspre exterior spre interior. Un lemn subțire se va aprinde mai repede și va arde repede, pe când unul mai gros va menține arderea mai mult timp.

Umiditateaeste un alt factor care influențează arderea. Lemnul ud arde mai greu pentru că trebuie eliminată mai întâi apa. Puterea calorică a lemnului ud este mai mică pentru că o parte din energie se cosumă pentru a evapora apa. Prima dată este eliberată apa liberă și apoi apa legată de structura lemnoasă. Apa dispare treptat pe măsură ce focul avansează spre interior. Eliminându-se rapid se creează tensiuni și lemnul crapă împrăștiind scântei. Cu cât este mai dens, mai dur, cu atât tensiunile vor fi mai mari, crescând și probabilitatea să sară scântei.

Arderea lemnului este un proces oxidativ. Pentru a fi întreținut este nevoie de aer (în special, de oxigenul din aer). De aceea un foc acoperit se stinge iar când apare o sursă de aer, focul se întețește (ca atunci când se deschide ușa sau fereastra în incinta unde un foc arde mocnit). S-a determinat că pentru arderea unui kg de lemn este nevoie de 0,6 kg de aer. Datorită cantității mai mari de aer prezent în vasele mari, foioasele ard mai bine decât rășinoasele, cele din urma avand vase foarte subțiri și închise la capete (traheide). Lemnul cu porii mari arde mai bine decât cel cu porii mici. În acest proces intervine însă și densitatea lemnului. Cu cât este mai dens, cu atât va aprinde mai greu și va arde mai încet, degajând căldură o perioadă mai lungă.

Rășinoasele ard mai încet și degajă căldură mai multă (din cauza conținutului mai mare de lignină). Un alt motiv pentru care rășinoasele dau mai multă căldură este conținutul de rășini considerat a fi un adevărat combustibil. Foioasele tinere sau cele mai puțin dense ard mai repede și degaja căldură mai puțină. Pe măsură ce densitatea lor crește, vor degaja o cantitate mai mare de căldură comparativ cu un volum similar de lemn de rășinoase.

Rezultatul arderii lemnului

Arderea lemnului pentru căldură sau pentru gătit este de fapt o combustie, având în vedere că este totală.

În urma combustiei totale, la randament este maxim, rezultă apă, bioxid de carbon și cenușă. Cenușa reprezintă între 0,5 și 1% din volumul lemnului uscat. Dacă lemnul de foc este prea ud și prea gros sau aerul insuficient (tirajul nu este bun, lemnul a fost aranjat astfel încât să nu permită fluxul de aer), arderea este incompletă și rezultă gaze periculoase (monoxid de carbon, monoxid de azot) și fum. Fumul este carbon (carbune) antrenat de aer sau vapori de apa înainte să fie complet ars și transformat în bioxid de carbon.

Căldura dată de arderea lemnului nu este una uscată pentru că în timpul procesului se elimină apă – atât cea existentă în lemn, cât și cea din arderea totală a masei lemnoase. De aceea, în spațiile unde există o sobă sau un șemineu pe lemne, căldura este plăcută și nu avem senzația de uscăciune a nărilor.

Sursa: https://revistadinlemn.ro/2019/06/27/lemn-de-foc-putere-calorica/



Articole similare
Despicătoarele de lemn – ajutorul de nădejde la casa omului
27 ianuarie 2023

Despicătoarele de lemn – ajutorul de nădejde la casa omului

Pregătirea lemnelor pentru iarnă este un obicei deja bine-cunoscut de către persoanele care locuiesc la casă și nu au variante alternative de încălzire sau doresc o încălziri eficientă si economică. Dacă unii cumpără direct lemnul tăiat, alții sunt nevoiți să-l despice singuri.

(mai mult…)
Tocătoare de lemn – Consumabile și piese de schimb
22 decembrie 2022

Tocătoare de lemn – Consumabile și piese de schimb

Consumabilele pentru tocătoarele de lemn sunt piese de schimb care trebuie înlocuite periodic pentru a menține funcționarea eficientă a echipamentului. Acestea pot include:

(mai mult…)
Japa