Дрова для отопления как выбрать. Основные свойства дров. Как определить температуру горения дров в печи.
Температурный порог горения древесины различных пород
В зависимости от структуры и плотности древесины, а также количества и характеристик смол, зависит температура горения дров, их теплотворность, а также свойства пламени.
Если дерево пористое, то гореть оно будет очень ярко и интенсивно, однако высоких температур горения оно не даст – максимальный показатель составляет 500 ℃. А вот более плотная древесина, как, например, у граба, ясеня или бука, сгорает при температуре около 1000 ℃. Чуть ниже температура горения у березы (около 800 ℃), а также дуба и лиственницы (900 ℃). Если речь идет о таких породах, как ель и сосна, то они загораются примерно при 620-630 ℃.
Тепловые свойства древесины
От теплопроводности материала напрямую будет зависеть КПД. Любой обладатель частного дома с каменной печью знает об этом нюансе. Качество горения также зависит от ещё одного показателя – температуры горения. Увеличив градусы, можно гораздо быстрее подогреть воду в трубах или кирпичные стены, тем самым защитив свой дом от сильных морозов.
Если в топку положить тополь, то можно наблюдать очень высокое пламя, но его температура не превысит 500 градусов, а это не так уж и много для обогрева помещения. Предпочтительнее использовать ясень, бук и граб. Они активно сгорают, но при этом выделяют температуру в 1000 градусов. Такой показатель идеален для обогрева помещения.
Использование древесины исходя из ее теплоемкости
При выборе разновидности дров, стоит учитывать соотношение стоимости и теплоемкости той или иной древесины. Как показывает практика, оптимальным вариантом можно считать березовые дрова, у которых эти показатели сбалансированы лучше всего. Если закупать более дорогие дрова, затраты будут менее эффективными.
Для отопления дома твердотопливным котлом не рекомендуют использовать такие виды дерева, как ель, сосна или пихта. Дело в том, что в данном случае температура горения дров в котле будет недостаточно высокой, а на дымовых трубах будет скапливаться много сажи.
Низкие показатели теплоэффективности также и у дров из ольхи, осины, липы и тополя из-за пористой структуры. Кроме того, иногда в процессе горения ольховые и некоторые другие виды дров выстреливают углями. В случае открытой топки печи такие микро взрывы могут привести к пожарам.
Стоит отметить, что какой бы ни была древесина, если она сырая, то горит хуже сухой и сгорает не до конца, оставляя много золы.
Что может влиять на качество дров как топлива?
Наиболее негативно на теплотоворную способность дров оказывает содержащаяся в них вода. При жизни любая древесина содержит в себе воду, которая добывается корнями растений. При большой влажности древесины тепловая энергия, выделяемая при сгорании будет расходоваться не только на полезные цели (например, обогрев помещения, приготовление пищи или нагрев воды в бане) но и просто на испарение влаги из древесины.
Для понимания проблемности ситуации отметим, что если древесина (практически любая) содержит всего лишь 15 процентов влаги, то ее теплотворный показатель уменьшается до 3660 калорий. А теперь сравните эту цифру с показателями, приведенными в таблице и получится, что использовать влажные дрова – это все равно, что выкинуть часть их еще до размещения в топке.
Потери, определяемые влагой в дровах настолько велики, что эквивалента испарения 15 процентов влаги в килограмме дров хватит, чтобы нагреть до кипения около 10 литров воды.
Уголь каменный
Я неспроста упомянул сей вид природного топлива, ибо во-первых — каменный уголь является самыми что ни на есть натуральными древесными дровами — хоть и весьма «старыми», во-вторых — несмотря на то, что он не встречается в естественных условиях на поверхности земли, им иногда можно разжиться в походных условиях — возле сельских котельных (где он бывает свален в кучу или вовсе валяется на дороге) и на ж/д линиях (где он высыпается из вагонов). Знаю рыбаков, которые неоднократно им пользовались (особенно — во времена СССР).
- Костровая мощность: 2,79дэ.
- Теплотворная способность: 10500 кВт·ч/м³.
- Температура горения: 1000 °C.
- Время горения: очень длительное.
- Пламя: ровное, жаркое, с характерным дымом.
- Сложность разжигания: самая высокая. Под каменный уголь придётся сперва развести небольшой костёр из обычных дров.
Теплоотдача при сгорании дров в печи
Существует прямая взаимосвязь между температурой горения дров в печи и теплоотдачей – чем жарче пламя, тем больше тепла оно выделяет в помещение. На количество генерируемой тепловой энергии влияют различные характеристики дерева. Расчетные величины можно найти в справочной литературе.
Стоит отметить, что все нормативные показатели рассчитывались в идеальных условиях:
- древесина хорошо просушена;
- топка печи закрыта;
- кислород подается четко дозированными порциями для поддержания процесса горения.
Естественно, что в домашней печи создать такие условия невозможно, поэтому тепла будет выделяться меньше, чем показывают расчеты. Поэтому нормативы будут полезны лишь для определения общей динамики и сравнения характеристик.
Что собой представляет процесс горения
Изотермическая реакция, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии и называется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.
На первом этапе древесина разогревается внешним источником огня до точки воспламенения. По мере нагрева до 120-150 ℃ древесина превращается в угли, которая способна самовоспламеняться. По достижении температуры в 250-350 ℃ начинают выделяться горючие газы – этот процесс называется пиролизом. Одновременно происходит тление верхнего слоя древесины, которое сопровождается белым или бурым дымом – это смешанные пиролизные газы с водяным паром.
На втором этапе в результате разогрева пиролизные газы загораются светло-желтым пламенем. Оно постепенно распространяется на всю площадь древесины, продолжая нагрев древесины.
Следующая стадия характеризуется воспламенением древесины. Как правило, для этого она должна разогреться до 450-620 ℃. Чтобы дрова воспламенились, необходим внешний источник тепла, который будет достаточно интенсивным для резкого нагрева дерева и ускорения реакции.
Кроме того, на скорость воспламенения дров влияют такие факторы, как:
- тяга;
- влажность древесины;
- сечение и форма дров, а также их количество в одной закладке;
- структура древесины – рыхлые дрова загораются быстрее, чем плотные;
- размещение дерева относительно потока воздуха – горизонтально или вертикально.
Проясним некоторые моменты. Поскольку влажное дерево при горении в первую очередь испаряет лишнюю жидкость, то разжигается и сгорает оно намного хуже, чем сухое. Форма также имеет значение – ребристые и зазубренные бревна воспламеняются легче и быстрее, чем гладкие и круглые.
Тяга в дымоходе должна быть достаточной, чтобы обеспечить приток кислорода и рассеять внутри топки тепловую энергию на все находящиеся в ней объекты, но не задуть при этом огонь.
Четвертая стадия термохимической реакции – устойчивый процесс горения, который после вспышки пиролизных газов охватывает все находящееся в топке топливо. Горение проходит две фазы – тление и горение пламенем.
В процессе тления сгорает образовавшийся в результате пиролиза уголь, при этом газы выделяются довольно медленно и не могут воспламениться по причине малой концентрации. В результате конденсирования газов по мере их охлаждения образуется белый дым. Когда древесина тлеет, внутрь постепенно проникает свежий кислород, что приводит к дальнейшему распространению реакции на все остальное топливо. Пламя возникает в результате сгорания пиролизных газов, которые перемещаются вертикально по направлению к выходу.
Пока внутри печи поддерживается необходимая температура, подается кислород и есть не сгоревшее топливо, процесс горения продолжается.
Если такие условия не поддерживаются, то термохимическая реакция переходит в финальную стадию – затухание.
Как определить температуру горения в печи на дровах
Измерение температуры горения дров в камине можно выполнять только пирометром – никакие другие измерительные приборы для этого не годятся.
Если же такого прибора у вас нет, можно визуального определить примерные показатели, исходя из цвета пламени. Так, пламя низкой температуры имеет темно-красную окраску. Желтый огонь свидетельствует о слишком высокой температуре, получаемой с помощью усиления тяги, однако в этом случае большее количество тепла сразу улетучивается сквозь дымовую трубу. Для печи или камина наиболее подходящей будет температура горения, при которой цвет пламени будет желтым, как, например, у сухих березовых дров.
Современные печи и твердотопливные котлы, а также камины закрытого типа, оборудованы системой контроля подачи воздуха, чтобы корректировать теплоотдачу и интенсивность горения.
Черёмуха
Данное дерево часто сопутствует ольхе с ивой, хотя встречается не так массово. Про точные теплотворные характеристики черёмухи мне пока ничего неизвестно. Однако, по всем прикидкам — она должна стоять на одном уровне с дубом, ибо по своей плотности приближается к нему — в чём мы неоднократно убеждались, заготавливая черёмуховые дрова, отличавшиеся от прочих более тяжёлым весом. Испытания показали, что разгораются они довольно сложно (примерно как вязовые), пламя дают тихое и ровное, а углей образуют мало. Но пока горят — жар выделяют на уровне ольхи, или даже чуть больше. Греться и готовить еду на черёмуховых поленьях можно вполне. Единственное «но» — все черёмуховые сухары, что нам попадались — как стоящие на корню, так и лежащие на земле — были пропитаны влагой. Возможно, что в просушенном виде это дерево покажет себя в разы лучше.
Как измерить температуру горения дров
Использовать бытовой термометр для измерения температуры горения дров просто невозможно. Да и определить на глаз, насколько жарким является огонь в топливной камере, сложно.
Лучшим устройством для домашних исследований является профессиональный пирометр, работающий по принципу бесконтактного измерения в диапазоне инфракрасного излучения.
Пирометр может направляться на отопительное оборудование с любого расстояния, но ограничен диаметром измеряемого объекта и прозрачностью окружающего воздуха.
Полученные значения измерений находятся в диапазоне от 750 до 1200 градусов.
Сжигание дров в отопительных устройствах – сложный и длительный процесс, результатом которого является выделение тепловой энергии. При этом эффективность самого процесса напрямую зависит от качества и тепловых свойств используемого топлива.
Какая температура горения дров в печи – древесные породы, какие дрова лучше подобрать
Дрова являются обычным видом твёрдого топлива, которое с давних пор применялось в регионах, где существует огромное количество доступной древесины. От того, насколько велика температура горения дров в печке, будет зависеть не только скорость прогрева дома, но и результативность использования топлива, а это означает, и размер материальных затрат. О ключевых характеристиках древесины, и также моментах, которые оказывают влияние на кол-во выделяемой дровами энергии тепла, и пойдёт речь в публикации ниже.
Тополь, ива
Если плодовые дрова не получают широкого распространения из-за редкости, обогреваться древесиной тополя или ивы, просто нецелесообразно. Тепла они выделяют минимально, сгорают практически мгновенно, чтобы прогреть печь, не говоря о доме, потребуется не одна закладка. Даже с учетом бросовой цены или возможности набрать стволов тополя вообще бесплатно, после коммунальщиков, выбирая, какими дровами топить, его рассматривать не стоит. Только когда совсем нет других вариантов, на таких дровах можно «перестоять» некоторое непродолжительное время, пока получится заготовить или купить хороших.
Конструктивные меры защиты
Огнезащитные меры в отношении большинства деревянных домов и других строений обеспечиваются соответствующими конструктивными решениями, а также за счёт их обработки специальными химическими реактивами (антипиренами).
Защищённость этого вида реализуется повышением массы отдельных элементов, исключением заострённых рёбер и сильно выступающих частей («острожка граней»), использованием лишённых пустот древесных элементов.
Применяются также термоустойчивые утеплители, огнезащита поверхностей деревянных конструкций специальными обмазками. Используются защитные покрытия в виде асбестоцементных (гипсолитовых) листовых заготовок и штукатурка толщиной до 1,5 сантиметра.
Кроме того, для снижения показателя горючести при проектировании намеренно сокращается количество конструкций с параллельно расположенными древесными элементами и пустотами между ними.
Дополнительные меры противодействия распространению пожара предполагают соблюдение норм формирования противопожарных разрывов.
К этому можно добавить разбивку строений специальными перегородками и соответствующее обустройство стенных проёмов (окон и дверей) и огнестойких кровель. Все эти меры позволяют усилить конструкцию в смысле её способности противостоять распространению пожара.
Бук, ясень
По теплотворности бук и ясень относятся к первой группе – горят долго, жара дают много, даже если пролежали всего месяц или сразу из-под топора в печь. Как и дубовые, из-за твердости и плотности неохотно разгораются, но максимально долго поддерживают горение, благодаря чему их требуется меньше. Но если ясень еще более-менее доступен, топить буком, дорогое удовольствие, которое стоит оставить для камина или на случай сильных морозов.