• fa
• hő

A fa hőtani tulajdonságai

Hőtágulás

A szilárd anyagok általános jellemzője, hogy felmelegedés hatására kitágulnak, lehűlésre pedig összehúzódnak. A hő okozta méretváltozásokat a hőtágulási együtthatóval (lineáris vagy térfogati) fejezzük ki, jele a. A lineáris hőtágulási együttható ki­fejezi, hogy a szilárd test egységnyi hosszmérete (lo = 1 m) mennyit válto­zik (∆I) egységnyi hőmérsékletválto­zás (∆T= 1K) hatására.

A fa hőtágulási mértéke különbözik a három anatómiai irányban: legnagyobb húrirányban, legkisebb szálirányban. A különböző fafa­jok hőtágulásai között nincs jelentős eltérés. A húr- és sugárirányú hőtágulási együttható néhány fémével megegyező nagyságrendű, a szálirányú pedig kb. 10-szer kevesebb.

Felmelegedés hatására a faanyag nedvessége csökken, emiatt elkezd zsugorodni. A felme­legedés ugyanakkor a száraz anyagban már hőtágulást okoz. Mivel a zsugorodás mér­téke nagyságrendileg sokkal nagyobb, mint a hőtágulásé, a hő által okozott méretnöveke­dést gyakorlatilag elhanyagolhatjuk.

Hővezető képesség

Egy anyag hővezető vagy hőszigetelő képes­ségét a hővezetési tényezővel (λ) jellemezhet­jük. A hővezetési tényező kifejezi, hogy az anyag egységnyi keresztmetszetén (A = 1 m²), egységnyi idő alatt (t = 1 s) mennyi hő áramlik át két, egymástól egységnyi távolságra (x = 1 m) található felület között, ha a felületek közötti hőmérséklet-különbség egységnyi (∆T= 1 K).

Az alacsony hővezetési tényező jó hőszi­getelő, a magas hővezetési tényező pedig jó hővezető képességre utal. A fa hővezetési tényezője nagyságrendekkel kisebb, mint a többi építészeti anyagé. Ebből következik, hogy a laza, porózus szövetű fafajok rosszabb hővezetők, mint a tömörebb szerkezetűek. Tehát a sűrű­ség csökkenésével jobb hőszigetelővé válik a faanyag.

Szálirányra merőlegesen a fa mintegy kétszer jobb hőszigetelő, mint száliránnyal párhuza­mosan. A fa húrirányban némileg jobb hőszi­getelő, mint sugárirányban.

A víz hővezetési tényezője kb. 2-4-szer nagyobb, mint a tömörfáé, és mintegy 20-szo-rosa a levegőének. Ebből következik, hogy minél alacsonyabb a faanyag nedvességtar­talma, annál jobb hőszigetelő. A hőmérséklet emelkedésével romlik, csök­kenésével javul a faanyag hőszigetelő képes­sége (a hővezetési tényező előbbi esetben nő, utóbbi esetben csökken).

A fa égési jellemzői

Magas hőmérsékleten a faanyag kémiai összetétele megváltozik, ezt termikus bom­lásnak nevezzük. Ha ez a folyamat a levegő oxigénjének jelenlétében megy végbe, akkor égésről, ha a levegő kizárásával történik, akkor lepárlásról beszélünk.

A levegő jelen­létében végbemenő termikus bomlás a követ­kező szakaszokra bontható:

• 100°C felett elkezdődik a faanyag bom­lása. Az illó- és könnyen bomló anyagok a vízgőzzel együtt távoznak. 120°C felett már mérhető a tömegveszteség.
• 180 és 210°C között a szín- és tömegvál­tozáson kívül nem következnek be jelentős változások a fatestben. Ennél magasabb hőmérsékleten viszont a bomlás jelentősen felgyorsul.
• 220 és 260°C között van a lobbanási pont. Ekkor már elég nagy mennyiségű gyúlékony szénhidrogéngáz szabadul fel a fatestből ahhoz, hogy szikra vagy nyílt láng hatására lángra lobbanhasson. Ezen a hőmérsékleten az égés még nem mara­dandó, csak külső lánggal tartható fenn. A pontos lobbanási hőmérséklet természe­tesen a fafajtól és annak nedvességtartal­mától függ.
• 260 és 290°C között van az égési pont. Ezen a hőmérsékleten a korábban belob­bant faanyag külső láng nélkül is tartósan ég, mivel a keletkező nagy mennyiségű gáz az égést folyamatosan táplálja.
• 350 és 470°C között van a gyulladási pont. Ekkor a faanyagból távozó éghető gázok külső lángforrás nélkül is meggyulladnak a levegő oxigénjének hatására.
• 800-1100°C a faanyag tartós, folyamatos égésének hőmérséklete.
• A szénhidrogéngázok teljes mennyiségé­nek elégése után következik a láng nélküli égés, a faszén utóizzása.
• Az égési folyamat végén csak a hamu marad vissza, mely a faanyag szervetlen anyagainak összessége.

A faanyag éghetőségét az égési sebességgel jellemezhetjük. Ez kifejezi, hogy az égés során egységnyi idő alatt mekkora tömegveszteség következik be. További fontos égési jellemző a beégési sebesség, mely kifejezi, hogy egységnyi idő alatt hány mm-t halad előre az elszenesedés a fa vastagsága mentén (pl. az akácnál ez az érték 0,3 mm/perc, a lucfenyőnél 0,6 mm/perc, a nyárnál 0,8 mm/perc).

A sűrűség és szöveti felépítés együttes hatását tekintve a fafajokat éghetőség szempontjából négy csoportba soroljuk. Az alkalmazott faanyagoktól és kezelésektől függően a faalapú anyagok és termékek égési tulajdonságai jelentősen különbözhetnek.