Legna da ardere - potere calorifico, confronto tra specie, fattori che influenzano la combustione

A proposito di mobili di ogni tipo, case di tronchi o su struttura in legno, piani di tavoli in legno e resina epossidicapavimenti, porte, finestre e così via, ho dimenticato uno degli usi più antichi del legno, quello della legna da ardere. Fino a poco tempo fa, bruciare la legna nelle stufe, nei forni o sotto la legna era la norma. Mia nonna paterna non ha mai cucinato se non con il fuoco di legna. Sebbene la maggior parte del villaggio fosse passata a cucinare sui fornelli, al nonno non piaceva il sapore del cibo cucinato in questo modo. Così la nonna era solita cucinare il cibo sul pirostat davanti alla stufa, sul fuoco di legna. Il sapore era davvero unico. La grande gioia di noi nipoti era quella di rovistare nelle pentole. Quando avevamo finito di mangiare, eravamo tutti sporchi della fuliggine dei tuciuri, ma cosa importava?

Torniamo alle proprietà combustibili del legno. Tutte le specie bruciano allo stesso modo? Se il legno è così diverso da specie a specie e persino all'interno dello stesso albero, il calore è lo stesso indipendentemente dal legno bruciato? Perché a volte il fuoco brucia lentamente e fa molto fumo? A quale temperatura si accende la legna? Come si fa a far bruciare la legna in modo efficiente? Sono certo che molti di voi si sono posti queste e molte altre domande, come me. Penso che ci siano modi migliori di usare la legna rispetto alla legna da ardere, ma apprezzo ancora la pizza fatta nel forno a legna e il fuoco che scoppietta nella stufa in una giornata invernale 🙂 .

Qual è il potere calorifico del legno?

Quando il legno brucia, produce energia. Questa energia viene percepita come rilascio di calore. La quantità di calore che il legno emette quando brucia è il suo potere calorifico. Potere calorifico è la quantità di calore sprigionata dalla combustione di 1 kg di legna da ardere. Si misura in kcal/kg, kJ/kg o kWh/kg, con valori diversi a seconda dell'unità di misura. Il potere calorifico determina l'efficienza con cui i diversi tipi di legna possono riscaldare lo spazio.

Il potere calorifico dipende dal contenuto di umidità del legno ed è inversamente proporzionale ad esso. Cioè, è tanto più basso quanto maggiore è il contenuto di umidità del legno. Il legno verde appena tagliato emette meno calore del legno ben essiccato. Il potere calorifico massimo è determinato al contenuto di umidità 0% (potere calorifico assoluto). Poiché è quasi impossibile ottenere un tale contenuto di umidità nelle normali condizioni di stoccaggio della legna da ardere, il contenuto di umidità a cui si fa riferimento è 15%, determinato naturalmente dal legno durante l'essiccazione nell'ambiente. Tuttavia, si consiglia di tenere la legna in casa, vicino alla stufa o al camino, per almeno 24 ore prima di metterla sul fuoco. Durante questo periodo l'umidità diminuirà e la legna brucerà meglio e in modo più efficiente.

Potere calorifico - influenzato dalla specie legnosa e dalla struttura interna del legno

Il potere calorifico delle specie legnose varia da specie a specie. Esso dipende da:

1. contenuto di cellulosa e lignina. La lignina ha un potere calorifico di 6000 kcal/kg e la cellulosa e l'emicellulosa di 4150 kcal/kg. Ciò significa che la legna da ardere con un contenuto di lignina più elevato (legna proveniente da resinoso) emette più calore.
2. densità - La densità della legna da ardere è molto importante. Più denso è il legno, più alto è il potere calorifico. Da qui la differenza tra la base di un tronco d'albero - più densa, con una maggiore produzione di calore - e la cima - più sciolta, che brucia più velocemente e rilascia meno calore.
3. Contenuto d'acqua al taglio È molto importante sapere quanta acqua aveva il legno al momento dell'abbattimento perché, dopo l'essiccazione, l'acqua lascia degli spazi vuoti, dando luogo a un legno più sciolto. Il legno che ha un'umidità di 35-40% al momento del taglio (ad es. legno di quercia) sarà molto più denso con un'umidità di 15% rispetto a un legno che al momento del taglio aveva un contenuto d'acqua di 60-65% (es. plop, salice).

Nonostante queste differenze, non c'è molta differenza tra il potere calorifico delle specie se rapportato alla massa. Non così tanto da far pensare che un tipo di legna venga messa nel fuoco per niente, mentre un altro tipo di legna riscalderà immediatamente la vostra casa. La differenza evidente è nel contenuto di umidità, nel tasso di combustione, nel rapporto superficie/volume, di cui ci occuperemo tra poco. Ma prima alcuni esempi di valori calorifici determinati a 15% di umidità. Non tutte le fonti forniscono gli stessi valori, ma sono abbastanza vicini.

• Pino - 4000 kcal/kg
• Molid - 3725 kcal/kg
• Mesteacăn - 3700 kcal/kg
• Salcamis - 3575 kcal/kg
• Fag - 3550 kcal/kg
• Ciliegia - 3550 kcal/kg
• Quercia - 3450 kcal/kg
• Plop - 3200 kcal/kg

Negli esempi precedenti, il potere calorifico del legno in questione è legato alla sua massa. Tuttavia, se viene rapportato all'unità di volume, il legno denso - quercia, acacia, faggio - avrà il potere calorifico più elevato.

Infiammabilità del legno. Fattori che influenzano la combustione

Rapporto tra area e volume

Il legno brucia perché è un materiale infiammabile. Per incendiarsi ha bisogno di una fonte di fuoco. Il legno con una densità media e un contenuto di umidità di 12-15% si incendia a 300ºC. L'infiammabilità del legno aumenta in modo direttamente proporzionale a rapporto tra superficie e volume. Ecco perché il legno sottile, i ramoscelli, bruciano più velocemente di un tronco. Anche in questa idea, la sospensione di polvere di legno nell'aria può essere una miscela esplosiva. Il legno brucia dall'esterno verso l'interno. Un legno sottile si accende più velocemente e brucia rapidamente, mentre un legno più spesso continua a bruciare più a lungo.

Umidità

Umidità è un altro fattore che influenza la combustione. Il legno bagnato brucia più lentamente perché prima deve essere eliminata l'acqua. Il potere calorifico del legno bagnato è inferiore perché parte dell'energia viene utilizzata per far evaporare l'acqua. Prima viene rilasciata acqua libera e poi acqua legata della struttura legnosa. L'acqua scompare gradualmente man mano che il fuoco si sposta verso l'interno. La rapida rimozione crea tensioni e il legno si spacca, diffondendo scintille. Quanto più denso e duro è il legno, tanto maggiori sono le tensioni, aumentando la probabilità di scintille.

Circolazione dell'aria

La combustione del legno è un processo ossidativo. Per essere mantenuto è necessaria l'aria (in particolare l'ossigeno nell'aria). Ecco perché un fuoco coperto si spegne e quando compare una fonte d'aria, il fuoco si riscalda (come quando si apre una porta o una finestra in una stanza in cui il fuoco brucia intensamente). È stato stabilito che occorrono 0,6 kg di aria per bruciare 1 kg di legna. A causa della maggiore quantità di aria presente nelle pentole di grandi dimensioni, le latifoglie bruciano meglio delle conifereQuesti ultimi hanno vasi molto sottili chiusi alle estremità (tracheidi). Il legno a pori larghi brucia meglio di quello a pori piccoli. Tuttavia, anche la densità del legno gioca un ruolo in questo processo. Quanto più denso è il legno, tanto più duro e lento brucerà, emanando calore per un periodo più lungo.

Quali specie bruciano in modo più efficiente

Le conifere bruciano più lentamente ed emanano più calore (a causa del loro maggiore contenuto di lignina). Un altro motivo per cui le conifere emanano più calore è il contenuto di resina, che è considerata un vero e proprio combustibile. I legni duri giovani o meno densi bruciano più velocemente ed emanano meno calore. Man mano che la loro densità aumenta, emettono più calore rispetto a un volume simile di legno tenero.

Bruciare la legna: per riscaldare, proteggere e colorare

Bruciare la legna per riscaldarsi o cucinare è in realtà una combustione, in quanto si tratta di una combustione totale. Ho già scritto in passato della combustione del legno, ma allora si trattava di protezione e colorazione. Chi è interessato al metodo giapponese Shou Sugi Ban per proteggere il legno all'aperto o per mettere in risalto il disegno naturale del legno con la combustione, può trovare informazioni qui.

La combustione totale della legna da ardere al massimo rendimento produce acqua, anidride carbonica e ceneri. La cenere rappresenta tra 0,5 e 1% del volume di legna secca. Se la legna da ardere è troppo umida e spessa o se l'aria è insufficiente (il tiraggio non è buono, la legna è stata disposta in modo tale da non consentire il passaggio dell'aria), la combustione è incompleta, con conseguente formazione di gas pericolosi (monossido di carbonio, monossido di azoto) e fumo. Il fumo è carbonio (carbone) trascinato dall'aria o dal vapore acqueo prima di essere completamente bruciato e trasformato in anidride carbonica.

Il calore emanato dalla combustione della legna non è secco perché l'acqua - sia quella contenuta nel legno che quella contenuta nella combustione totale della massa legnosa - viene rimossa durante il processo. Pertanto, negli ambienti con stufa o camino a legna, il calore è piacevole e non si avverte la sensazione di secchezza nelle narici.

Rifiuti di legno - materia prima per materiali combustibili

È anche possibile utilizzare il legno come combustibile senza bruciare tronchi d'albero, legna da ardere in generale. Gli scarti della lavorazione - segatura, polvere di legno - possono essere lavorati e trasformati in una fonte di energia. Dalla lavorazione si ottengono bricchette o pellet che vengono utilizzati per alimentare caldaie e stufe per la produzione di calore. Ultimamente i pellet sono diventati i preferiti perché sono leggeri e 10 volte più piccoli dei bricchetti e possono essere trasportati pneumaticamente nella zona di combustione.

Sia le bricchette che i pellet vengono prodotti pressando il legno di scarto in speciali dispositivi senza l'aggiunta di colla. L'incollaggio avviene a causa del contenuto di umidità del legno. Il legno deve quindi avere un'umidità compresa tra 12 e 15%. Se è più umido, deve essere asciugato prima perché altrimenti si spacca. Inoltre, per un buon incollaggio, non deve esserci corteccia nell'impasto. I processi tecnologici e gli impianti sono diversi, poiché le bricchette vengono prodotte a una pressione inferiore rispetto ai pellet.

Anche se si tratta di un argomento così comune, spero di avervi fornito informazioni nuove e utili. Se pensate che possa essere di interesse per altri, sentitevi liberi di condividerle. Se avete commenti, domande o aggiunte, lasciatele nello spazio sottostante.