Плотность дров – Плотность древесины. Таблица значений плотности

Практически в каждом загородном доме присутствует такой необходимый атрибут, как печка. На ней можно готовить, она же обогревает жилище, способствуя тем самым созданию благоприятной атмосферы в зимнее время. Но иногда для отопления используются котлы, работающие на разном виде топлива. При этом нередко возникает закономерный вопрос: какие дрова лучше для печки?

От чего зависит теплотворная способность дров?

Химический состав подавляющего большинства пород дерева практически одинаковый. Небольшие колебания химического состава различных пород и определяют различия в теплотворной способности различных пород дерева. Теплотворная способность измеряется в килокалориях – то есть вычисляется количество тепла, получаемое при сжигание одного килограмма дерева той или иной породы. Принципиальных различий между теплотворными способностями различных пород древесины нет. И для бытовых целей достаточно знать усредненные значения.

теплотворность различных пород

Различия между породами в теплотворной способности выглядят минимально. Стоит отметить, что исходя из таблицы может показаться, что выгоднее покупать дрова, заготовленные из древесины хвойных пород, ведь их теплотворность больше. Однако, на рынке дрова поставляются по объему, а не по массе, так что в одном кубометре дров, заготовленных из древесины лиственных пород дерева их будет просто больше.

Что такое твёрдое топливо и каким оно бывает

топливоОснова — фотосинтез

Физика в топкеГлавная характеристика всех видов топлива — теплотворная способность, удельная теплота сгорания. Это физическая величина, характеризующая количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы топлива. Обычно в качестве единицы используется масса (1 кг) или объём (1 м³). Процесс горения Чем значение удельной теплоты сгорания топлива выше, тем меньше его расход, а КПД сжигающего прибора больше. Для владельца котла это означает, что процесс отопления будет более экономичным.Химия процесса горенияТеплотворная способность разных видов топлива зависит от его химического состава: от количества углерода, а также других примесей (кислорода, азота, серы и водорода). Углерод и водород — основные носители энергии, которая при сгорании превращается в тепло. Азот и кислород в процессе горения не участвуют, это балластные вещества, их присутствие в топливе уменьшает процентное количество главных элементов — углерода и водорода.  Кислород, кроме того, образует соединения с углеродом и водородом и этим выводит некоторую их часть из процесса горения. Сера в твёрдом топливе содержится в двух видах: в виде летучей серы, тоже участвующей в горении, и в виде негорючих сульфатов, которые остаются в золе — балластных минеральных веществах, неспособных гореть. Зола — балластные минеральные вещества, не способные гореть Чем больше в топливе минеральных (негорючих) веществ, чем больше образуется золы, тем сильнее снижается эффективность топлива, потому что горючие вещества в нём заменены балластными. Показатель зольность — вторая значимая характеристика качества топлива. Присутствие серы в топливе загрязняет продукты сгорания, выделяясь в виде сернистого газа (сернистого ангидрида) — токсичного вещества, которое при взаимодействии с кислородом окисляется до трёхокиси серы, а при взаимодействии с водой образует серную кислоту, разъедающую металлические поверхности котельного оборудования. Попадая в атмосферу, эта кислота выпадает в виде кислотных дождей.  А трубы дымят… Вообще-то для сложного физико-химического процесса горения в качестве топлива может использоваться всё что угодно: главное, чтобы процесс шёл, и тепло выделялось. Так, во многих районах, где доступ к прочим видам горючих веществ (например, древесине или углю) ограничен или невозможен, в качестве топлива издавна использовались и применяются по сей день кизяки — высушенный навоз крупного (и не очень) рогатого скота, смешанный с соломой.  В сельских районах на севере Индии брикеты из высушенного коровьего и овечьего навоза сегодня применяются даже на теплоэлектростанциях для выработки электроэнергии. По своим физическим характеристикам (удельной теплоте сгорания) коровьи лепёшки вполне сравнимы с углём. Коровьи лепёшки, предназначенные для отопления, сушатся во дворе Но современного владельца загородного дома чаще всего сложно представить раскладывающим кизяки в своём дворе на просушку для будущего отопительного сезона. Да и с коровьими лепёшками нынче во многих местах ситуация напряжённая. Поэтому не станем углубляться в тонкости оптимальных пропорций навоза и соломы, а также методов правильной сушки кизяков.  Обратим внимание на плюсы и минусы распространённых видов твердого топлива: древесиныугляторфа.  Для бытовых котлов чаще всего используют именно эти виды горючих веществ, а в промышленных масштабах ещё применяют горючие сланцы и кокс. Специалисты разделяют твёрдое топливо на ископаемое (образовавшееся в результате метаморфизма из органических остатков миллионы лет назад под действием большого давления и температур), и неископаемое — к этому виду относится древесина и её технологические производные.  

Читайте также:  GSM модуль для котлов отопления: функции, схема подключения и цена

Породы древесины

Теплотворная способность дров в наибольшей степени зависит именно от породы древесины. Выделяют две основные категории: хвойные и лиственные. Качественный топочный материал относится ко второй группе. Здесь также имеется своя классификация, так как не все сорта подходят для той или иной цели по своей плотности.

Хвойные

Зачастую самой доступной древесиной является хвоя. Ее низкая стоимость обуславливается не только распространенностью елей и сосен, но и ее свойствами. Дело в том, что теплоемкость дров такого плана невысокая, а также имеется масса других недостатков.

Главный недостаток хвойных пород — наличие большого количества смол. При нагревании таких дров смола начинает расширятся и закипать, что в результате приводит к разбросу искр и горящих фрагментов на дальнее расстояние. Также смола приводит к образованию копоти и гари, которые засоряют камин и дымоход.

Лиственные

Гораздо выгоднее использовать лиственные породы. Все сорта разделяются на три категории, в зависимости от их плотности. К мягким породам относятся:

  • липа;
  • осина;
  • тополь;
  • ольха;

Они быстро прогорают и поэтому не имеют особой ценности в плане обогрева дома.

К среднеплотным относят такие деревья, как:

  • клен;
  • береза;
  • лиственница;
  • акация;
  • вишня.

Удельная теплота сгорания березовых дров приближается к породам, которые относят к твердым, в частности к дубу.

  • граб;
  • орех;
  • кизил;

Теплотворность дров такого типа максимальная, но при этом обработка древесины затрудняется из-за ее высокой плотности.

Дуб — еще один популярный вид топлива

Полезные качества таких пород обусловливают их более высокую стоимость, зато это позволяет сократить объем материала, который понадобится для поддержания комфортной температуры в доме.

От чего зависит теплотворность дров (больше жару)?

Последнее обновление: 31-10-2015

Как влажность и плотность древесины влияют на теплотворную способность дров.

Решили купить дров для отопления дома зимой, тогда не помешает узнать какие параметры больше всего влияют на их теплотворную способность, чтобы понимать какие дрова в лучше покупать.

Теплотворность древесины

Одним из наиболее важных показателей в выборе древесины в качестве топлива является теплотворность.

Ее значение находится в зависимости от породы дерева.

Для каждой породы лабораторными исследованиями определены теплотворность в зависимости от плотности, а также удельная теплотворность.

Ниже приведены значения для некоторых пород древесины.

Порода дерева Массовая теплотворность

в ккал

Удельная теплотворность

в ккал

Дуб 4857 3108
Береза 4919 2804
Сосна 5064 2127
Ольха 4878 2097
Ель 4857 1846
Осина 4779 1768

Данная разница связанна с плотностью древесины.

Так как плотность древесины различна в зависимости от выбранной породы, да и от дерева к дереву также может колебаться, то теплотворная способность меняется.

Плотность древесины в зависимости от породы древесины

Порода дерева Плотность мин.

кг/куб. метр

Плотность макс.

кг/куб. метр

Пихта 350  450
Ель 400 500
Осина 360  560
Сосна 400  500
Липа 320  560
Ольха 380  600
Береза 540  700
Лиственница 950  1020
Бук 660  700
Дуб 600  930

*Расчеты плотности показаны при условии влажности древесины 15%. Больше данных по породам древесины смотрите в Википедии.

Но самое главное:

Теплотворная способность древесины имеет большую зависимость от ее влажности.

При этом, не важно какой отопительный котел вы выбрали для своего дома, т.к. для полного сгорания и эффективной работы необходимо в первую очередь тщательно подбирать топливо.

Если влажность дров составляет 25%, то такое топливо намного лучше, чем при 50% влажности. Если простыми словами, это связано с тем, что чем больше влаги в древесине, тем больше тепла пойдет на ее испарение, а то что останется уже на обогрев дома.

Сравнение отопительных котлов на разных видах топлива.

Ниже приведены данные зависимости теплотворной способности дров от содержания влаги в древесине.

Содержание влаги в %% Теплотворность в ккал Условия подготовки дров
4400 Искусственная сушка
10 3887 То же
15 3634 Сушка в помещении
20 3381 Сушка под навесом в течение года
30 2875 То же
40 2622 То же
50 1863 Свежесрубленные

*Расчет выполнен при условии полного сгорания 1 кг дров.

Чем меньше влажность дров, тем больше тепла они отдадут по сравнению с такой же породой древесины, но с большей влажностью.

Что нужно знать для расчета

То, сколько дров понадобится для отопления дома зависит от нескольких факторов:

  • величины тепловой мощности, затрачиваемой на обогрев;

  • эксплуатируемого оборудования;

  • разновидности древесины;

  • влажности дерева.

Согласно нормативам, величина тепловой мощности составляет 1 кВт теплоты на 10 кв. м в сильные холода. Усредненное значение – 0,5 кВт. Таким образом, для строения 100 кв. м она составит 5 кВт.

Чем просторнее жилье, тем выше расход потребляемого топлива. КПД у обогревательных приборов разного типа отличается. У большинства твердотопливных котлов этот параметр достигает 70–75%. Пиролизные модели более эффективные – их коэффициент полезного действия достигает 80 %. Наиболее низкая тепловая отдача у русских и стальных печек. Их КПД в среднем составляют 65 %, 55 % соответственно.

Для обогрева используются лиственные, хвойные породы. Самая высокая теплоотдача у березы – 2371 кВт/куб. м при 50 % влагосодержания и 2716 кВт/куб. м при 20 % содержания воды. Минимальная теплотворная способность у елки – 1667 кВт/м3 при влажности 50% и 1902 кВт/м3 при влагосодержании 20 %.

Порода древесины Теплотворная способность свежесрубленного дерева 50 % влажности, кВт/ Теплотворная способность полусухого дерева 30 % влажности Теплотворная способность сухого дерева 20 % влажности, кВт/
Сосна 1900 2071 2166
Береза 2371 2579 2716
Ель 1667 1817 1902
Осина 1835 1995 2117
Ольха 1972 2148 2244
Ясень 2550 2774 2907

Таблица 1. Теплотворная способность дров разных пород, отнесенная к мере объема – 1 м³.

Готовясь к зимовке, требуется знать, как рассчитать кубы дров. Для этого разработаны специальные формулы, позволяющие вычислить норму поленьев на осенне-зимнюю пору.

Дуб – крепость духа

Какие дрова дольше горят? Безусловно, дубовые! Они отличаются высокой прочностью и плотностью. Не случайно эксперты шутливо относят эту породу к элитным сортам, а уже потом она ценится как вид топлива. В силу данных особенностей дубовые поленья поддерживают тепло на нужном уровне, дают сильный жар, а негативное воздействие разных внешних факторов никоим образом не сказывается на них.

Исходящий от дров аромат настолько приятный, терпкий и мягкий, что можно ощутить дыхание лесных просторов. Как и береза, дуб способен благотворно влиять на организм человека, в частности на нервную систему. Также способствует расслаблению и укреплению иммунитета.

Дерево является долгожителем, и найти подходящую для растопки древесину не так просто. Для этого годятся не любые поленья. Дрова из молодых растений не дадут много жара, а при сгорании старых образуется большое количество золы, воздух становится слишком тяжелым – не каждый посетитель бани сможет его выдержать.

Хорошее получается отопление дома дровами от деревьев среднего возраста – жара они дают именно столько, сколько нужно, а то и более. Только найти их не так легко, поэтому как топливо дуб используется нечасто, к тому же растет очень медленно.

Для справки: когда-то из дуба строились хорошие и крепкие корабли. Теперь же считается, что приготовить по-настоящему вкусную и сочную пиццу можно только на дубовых дровах. Также они идеально подходят для растопки камина, единственная сложность – такую древесину непросто колоть.

какой вид топлива выгоднее для современных котлов?

В современных твердотопливных котлах используются различные виды топлива: дрова, пеллеты и каменный уголь. Их основное отличие – в количестве тепловой энергии, выделяемой при сжигании единицы объёма (массы), то есть в калорийности. Чем выше калорийность твёрдого топлива, тем меньше его расход в отопительных целях.

В таблице приведена теплоотдача альтернативных источников энергии

Вид топлива Ккал/кг
Дрова, влажность 50% 2 800
Дрова, влажность 30% 3 000
Дрова, влажность 20% 3 300
Торф 3 500
Торфяные брикеты 4 000
Бурый уголь 4 500
Каменный уголь (среднего качества) 6 000
Антрацит 7 000
Нефть 7 500
Природный газ 8 300
Мазут 8 500
Дизельное топливо 10 000

Преимущества угля для котлов и печей перед дровами очевидны. Низшая теплота сгорания каменного угля в среднем достигает 6000 ккал/кг, тогда как среднее значение дров держится на уровне 3000 ккал/кг при условии хорошо просушенного дерева. Соответственно, чтобы достичь желаемой температуры, угля необходимо сжечь в разы меньше, чем дров. При сжигании менее калорийного топлива, указанного производителем оборудования, тепловая мощность может упасть до 30% при рекомендованной влажности и ещё больше – при естественной. Например, если в инструкции по эксплуатации котла в качестве основного топлива указан каменный уголь, то для получения номинальной тепловой мощности следует топить его каменным углем.

С увеличением влажности уменьшается теплота сгорания рабочего топлива. Теплотворная способность дров зависит от степени их сырости. Рекомендованная влажность для них – не более 15-20%. Расход дров в твердотопливном котле будет тем меньше, чем суше дрова. Так, дрова с 40% влаги дают только 61% того количества теплоты, какое дают те же дрова с 10% влаги, а дрова с 50% влаги – всего 51%. От уровня влажности дров зависит не только тепловая мощность котла, но и срок его службы. При влажности твёрдого топлива выше 60% сжигание его в большинстве случаев становится невозможным, так как количество выделенного тепла не может нагреть продукты горения даже до температуры 900 °С, при которой ещё возможен устойчивый топочный процесс. Повышенная влажность топлива приводит к коррозии водяных экономайзеров и воздухоподогревателей, а также к их засорению вследствие прилипания к этим поверхностям нагрева влажной золы.

На расход топлива влияют и другие факторы: климатические условия местности, материал стен, перекрытий и крыши здания, материал изготовления окон, количество этажей, год постройки и роза ветров.

Очевидно, что отопление дома угольным топливом наиболее выгодно как с экономической точки зрения, так и с точки зрения трудозатрат. В современных котлах расход угля намного экономичнее по сравнению со старыми аналогами. Поскольку котёл оснащён большой камерой горения, в которую можно засыпать сразу большое количество угля, он будет гореть на протяжении 10-12 часов. Принудительная подача воздуха обеспечивает максимальное выгорание топлива, что позволяет снизить расход угля на обогрев помещения.

Плотность древесины

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 ℃.

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.

В частности, если дерево имеет рыхлую и пористую структуру, оно сгорает на довольно низких температурах, образуя светлое высокое пламя, и дает довольно мало тепла. А вот плотная древесина, хоть и гораздо хуже разгорается, даже при слабом и низком пламени дает высокую температуру и большое количество тепловой энергии.

Конечно, для крайнего случая подойдут какие угодно дрова, в том числе и полученные из разбитого деревянного ящика. Но если речь идет о постоянном отоплении, то лучше выбирать породы дерева, характеризующиеся самой высокой теплоотдачей. Коэффициент теплоотдачи зависит от нескольких факторов, в том числе – от плотности материала.

Твердые породы – те же, что широко используются в строительстве и отделке: дуб, береза, бук. Наибольшая теплоотдача свойственна дубу, но, так как дуб относится к разряду ценных пород дерева, то в качестве топлива он используется редко

  • Среднетвердые – к ним относятся хвойные породы – ель, сосна, лиственница, и породы фруктовых деревьев – яблоня, груша. Поленья из них дают меньше тепла, но быстро разгораются, и распространяют чудесный аромат.
  • Мягкие – ольха, осина, характеризуются небольшой теплоотдачей, но, благодаря низкому содержанию влаги, сгорают, почти не образуя сажи. Такие дрова прекрасно подходят для камина, так как последний чаще служит декоративным элементом, чем действительным источником тепла, как печь.

Не секрет, что поленья из свежесрубленного дерева, вне зависимости от породы, горят плохо: долго не разгораются, дают меньше жара, коптят и так далее. Для того чтобы процесс сгорания обеспечил максимум тепла, древесина должна быть хорошо высушена. Содержание влаги не должно превышать более 15-20%

Чтобы определить степень сухости, можно провести звуковой тест: если при соударении двух поленьев раздается звонкий звук, то дрова готовы к употреблению.

Химический процесс

После попадания в камеру происходит постепенное тление дров. Данный процесс происходит благодаря наличию в топке достаточного количества газообразного кислорода, поддерживающего горение. По мере тления наблюдается выделение достаточного количества тепла, превращение избыточной жидкости в пар.

Дым, выделяющийся в процессе реакции, идет в отсек вторичной переработки, там он полностью сгорает, происходит выделение тепла. выполняет несколько важных функциональных задач. С ее помощью образуется древесный уголь, а в помещении поддерживается комфортная температура.

Но процесс получения подобного топлива является достаточно деликатным, и при малейшем промедлении возможно полное сгорание дров. Необходимо в определенное время извлекать из печи обуглившиеся заготовки.