В целях изучения процесса воспламенения древесины ели, были проведены испытания по методике, определенной ГОСТ 30402-96 [2]. Сущность метода состоит в определении параметров воспламеняемости материала (КППТП, время воспламеняемости) при заданных стандартом уровнях воздействия на поверхность образца лучистого теплового потока и пламени от источника зажигания.

В ходе испытаний применялась следующая аппаратура:

1. Установка «ВСМ» для определения воспламеняемости строительных материалов (рис. 1).

2. Весы (с точностью0,01 г.).

3. ИПП-2 Измеритель плотности теплового потока.

4. Секундомер.

5. Влагомер (для измерения значений показателя влажности образцов).

Рисунок 1. Установка «ВСМ»

Данное оборудование позволило провести исследования по изучению поведения образцов древесины.

Испытания образцов древесины ели при изучении параметров воспламеняемости проводили на 3-х образцах для каждой контрольной точки, характеризуемой определенным значением поверхностной плотности теплового потока (температуры).

Образцы древесины ели изготовлялись в виде квадратного бруска с габаритами 165х165 (±5) мм и толщиной не более 70 мм. Образцы древесины имели влажность 12-20%, значение которой измерялось с помощью влагомера. Для этого образцы кондиционировали (рис. 2).

Контроль влажности образцов осуществляли с помощью игольчатого влагомера. Образцы хранили в герметичной полиэтиленовой упаковке.

Рисунок 2. Образец древесины ели

Первоначально мы провели градуировку испытательного оборудования (установки «ВСМ») с помощью измерителя плотности теплового потока ИПП-2. Градуировка проводилась от 20 до 500⁰С (в целях снижения погрешности измерений при более высоких температурах из-за чувствительности измерителя ИПП-2). По полученным данным был построен график зависимости значений плотности теплового потока от температуры  q_ППТП, кВт/м² = f (t⁰C) (рис. 3), определен полиномиальный закон третьего порядка распределения полученной зависимости и проведена экстраполяция графика данных до значений 1420⁰C (50,6 кВт/м²).

Рисунок 3. Результаты градуировки испытательного оборудования на воспламеняемость (установки «ВСМ»).

 Затем мы исследовали процесс воспламенения образцов древесины ели при значениях теплового потока q_в, = 15 кВт/м² и q_в, = 20 кВт/м² (табл. 1, рис. 4).

Таблица 1 – Результаты испытаний на воспламеняемость необработанной древесины ели

Как видно из полученных данных, полученный массив экспериментальных данных отличается сходимостью и воспроизводимостью, при этом погрешность результатов измерений не превышает 15%.

Рисунок 4. Результаты испытаний на воспламеняемость необработанной древесины ели τ_вс, сек = f(q, кВт/м²)

Как показали исследования, все исследованные образцы древесины сосны по воспламеняемости относятся к группе В3 – легко воспламеняемых материалов [3]. Наблюдения за изменением состояния поверхности образцов в процессе воздействия на них внешнего теплового потока показали, что заметные термические превращения начинаются уже при тепловых потоках свыше 6,0 кВт/м². Дальнейшее увеличение плотности тепловых потоков сопровождается более интенсивным обугливанием поверхности, образованием трещин в поверхностном слое и воспламенением выделяющихся продуктов термического разложения.

Как было видно из предыдущих работ [4-7], хвойные породы древесины имеют большие показатели потери массы при коротком двухминутном огневом воздействии по сравнению с образцами лиственных пород, что можно связать с различным компонентным составом (образцы хвойных пород отличаются большим содержанием экстрактивных веществ и лигнина, а также меньшим содержанием гемицеллюлозы).

В целях более полного изучения свойств пожарной опасности древесины, необходимо провести испытания с лиственными породами древесины, а также изучить возможность снижения пожарной опасности образцов древесины с помощью нанесения на их поверхность огнезащитных составов.

В целях изучения процесса воспламенения древесины дуба, были проведены испытания по методике, определенной ГОСТ 30402-96 [4]. Сущность метода состоит в определении параметров воспламеняемости материала (КППТП, время воспламеняемости) при заданных стандартом уровнях воздействия на поверхность образца лучистого теплового потока и пламени от источника зажигания.

В ходе испытаний применялась следующая аппаратура:

1. Установка «ВСМ» для определения воспламеняемости строительных материалов (рис. 1).

2. Весы (с точностью 0,01 г.).

3. ИПП-2 Измеритель плотности теплового потока.

4. Секундомер.
5. Влагомер (для измерения значений показателя влажности образцов).

Рисунок 1. Установка «ВСМ»

Данное оборудование позволило провести исследования по изучению поведения образцов древесины. Испытания образцов древесины дуба при изучении параметров воспламеняемости проводили на 3-х образцах для каждой контрольной точки, характеризуемой определенным значением поверхностной плотности теплового потока (температуры). Образцы древесины дуба изготовлялись в виде квадратного бруска с габаритами 165х165 (±5) мм и толщиной не более 70 мм. Образцы древесины имели влажность 12-20%, значение которой измерялось с помощью влагомера. Для этого образцы кондиционировали. Контроль влажности образцов осуществляли с помощью игольчатого влагомера. Образцы хранили в герметичной полиэтиленовой упаковке.

Первоначально мы провели градуировку испытательного оборудования (установки «ВСМ») с помощью измерителя плотности теплового потока ИПП-2. Градуировка проводилась от 20 до 500⁰С (в целях снижения погрешности измерений при более высоких температурах из-за чувствительности измерителя ИПП-2). По полученным данным был построен график зависимости значений плотности теплового потока от температуры  q_ППТП, кВт/м² = f (t⁰C) определен полиномиальный закон третьего порядка распределения полученной зависимости и проведена экстраполяция графика данных до значений 1420⁰C (50,6 кВт/м²). Более подробно градуировка описана в предыдущей работе [1].

Затем мы исследовали процесс воспламенения образцов древесины дуба при значениях теплового потока q_в, = 15 кВт/м² и q_в, = 20 кВт/м² (табл. 1, рис. 2).

Таблица 1 – Результаты испытаний на воспламеняемость необработанной древесины дуба

Как видно из полученных данных, полученный массив экспериментальных данных отличается сходимостью и воспроизводимостью, при этом погрешность результатов измерений не превышает 15%:

1) абсолютная погрешность для древесины дуба при q_в = 20 кВт/м²: Δτ_{в ср} = 63 –  57 = 6 (сек).
2) относительная погрешность для древесины дуба при q_в = 20 кВт/м²: δτ_{в ср} = 6/57∙100% = 10,53%.

Рисунок 2. Результаты испытаний на воспламеняемость образцов древесины дуба
τ_вс, сек = f(q, кВт/м²)

 Как показали исследования, все исследованные образцы древесины дуба (как и образцов древесины ели [1], сосны и ясеня) по воспламеняемости относятся к группе В3 – легко воспламеняемых материалов [5].

Как показали исследования, при темпера­туре порядка 120°С с поверхности образцов древесины начинала интенсивно испаряться влага, после этого она разлагалась с выделением газообразных веществ.

Для более содержательного изучения свойств пожарной опасности различных пород древесины, необходимо провести сравнительный анализ поведения лиственных и хвойных пород древесины, при этом изучив возможность снижения пожарной опасности образцов древесины с помощью нанесения на их поверхность огнезащитных составов, полученных из доступных компонентов.

где  - линеаризованный излучатель и конвективный коэффициент теплопередачи, соответственно. В среде со скоростями воздуха 0,4 м/с и Т_СТИ 50°C или меньше, рабочая температура приблизительно равна средней температуре воздуха и температуре СТИ.

По результам опытов [1], в помещениях наблюдается неравномерное лучистое поле и температура воздуха сама по себе не является хорошим индикатором теплового комфорта. Она не учитывает потери тепла, вызванные теплообменом излучения со стенами или окном, или радиационной системой отопления. Средняя температура излучения не учитывает тепловое воздействие окружающего воздуха. Для этого случая рабочая температура, впервые предложенная Фангером [3], является лучшим показателем местного теплового комфорта.

Существуют два метода измерения рабочей температуры. Первый метод – прямое измерение с помощью датчика температуры диаметром от 5 до 10 мм. Черный датчик оценивает эффект прямого солнечного света. Стандарт [2] рекомендует серые или розовые датчики для мест с высокотемпературным источником излучения, например, солнце или тепловой излучатель с температурой более 927°C. В помещениях, в которых нет подобного источника излучения, цвет оказывает незначительное влияние.
Второй метод не измеряет непосредственно рабочую температуру. Он вычисляет рабочую температуру по измеренной температуре воздуха и СТИ. Конвективный и радиационный коэффициенты служат для вычисления средневзвешенного значения температуры воздуха и СТИ, показанные в формуле (1).

Аппроксимация рабочей температуры является простой в большинстве конструктивных ситуаций, как только найдена температура воздуха и MRT. Это достигается добавлением температуры воздуха и средней температуры излучения и делением на две. Деление на два добавляет допущение о равном весе коэффициентов излучения и конвекции.