Температура горения дров: от чего зависит и как повысить

Мы посчитали стоимость получения 1 кВт·ч тепла из различных видов топлива, а также расходы за весь отопительный сезон, плюс сроки окупаемости отопительных систем.

Подробный обзор

Факторы, влияющие на температуру горения

С увеличением плотности и вязкости волокон растёт температура горения, а содержание в структуре материала влаги или смолы, напротив, снижает температуру

Любые физические параметры древесины определяются особенностями её породы. Максимальная температура горения каждой породы достигается при следующих условиях:

  • содержание влаги не превышает 20% (не менее 2 лет естественной сушки);
  • горение происходит в замкнутом пространстве, например, в камере сгорания печи;
  • предусмотрен доступ кислорода в достаточном объёме.
Факторы, влияющие на температуру горения

Допустимо и сжигание свежих дров, показатель влажности которых варьируется в пределах 40–60%, но при этом нужно учесть следующее:

  • Воспламенение сырой древесины возможно только в уже растопленной печи.
  • Теплотворная способность топлива неизбежно снизится на 20–40%.
  • Расход дров увеличится в 1,5–2 раза.
  • В камере сгорания и на стенах дымохода будет интенсивно оседать сажа.

Существенное снижение эффективности горения объясняется тем, что часть температуры расходуется на испарение влаги или, в случае с хвойными породами, на сжигание смолы.

Чем лучше топить и что выбрать: плюсы и минусы разных видов топлива

Существуют следующие виды топлива для печей и каминов:

  • природный газ;
  • каменный и древесный уголь;
  • дизельное топливо;
  • дрова, древесные брикеты и пеллеты;
  • торф и другие.

Выбор конкретного вида топлива зависит от многих факторов. К ним относится регион проживания, площадь помещения, вид котла или печного оборудования. Кроме того, различные виды горючих материалов имеют разную стоимость, это тоже влияет на конечный результат. Если дом расположен в лесистой местности, где много естественного дровяного материала, нет смысла топить дорогим привозным углём или дизельным топливом. И, наоборот, в регионах, где добываются угли, но со степным ландшафтом, разумнее использовать именно уголь.

Каждый вид топлива имеет свои достоинства и недостатки. В данной таблице приведены наиболее характерные свойства горючих материалов с точки зрения удобства и безопасности их потребления.

Таблица: сравнительная характеристика различных топливных материалов

Топливо Минусы Плюсы
Дровяное топливо Длительный процесс заготовки, хранения. Требует специальное о помещение для хранения. Высокие экологические , возобновляемый продукт. Не дорогая
Уголь каменный Цена выше чем у специальное помещение для утилизировать отходы горения (золу).Сложный процесс растопки. Температуру горения и КПД выше, чем у недорогое
Газ природный Необходимость установки сложного оборудования, требующего постоянного обслуживания. Обязательная периодическая замена изношенных выше чем у утечки газа, ведущие к взрывоопасным ситуациям и для человека. Простота использования. Универсальность (служит как для обогрева помещения, так и для других бытовых нужд).Не требует помещения для наличии магистрали, не требует заготовки и дров и угля.
Электроэнергия Высокая в потреблении. Зависимость от природных явлений (ветер, бури, снегопады). Опасна для здоровья и жизни человека. Удобство в использовании. Безотходная эксплуатация. Экологическая чистота.
Дизельное топливо Требует наличия магистрали или емкости для хранения устойчивый характерный цена. Высокая температура сгорания и Возможность делать большие аппаратура для использования, отсутствие разрешений и контролёров.
Древесностружечные брикеты Требует наличия складских помещений, транспортировки и разгрузочно-погрузоных работ. Удобность процесс обогрева дома.

Кроме всего прочего сравнить горючие материалы можно с точки зрения их коэфициента полезного действия (КПД).

Таблица: КПД различных энегргоносителей

Вид топлива КПД брутто (%)
Электроэнергия 97,0
Газ 87,1
Древесные гранулы 86,0
Дизельное топливо 81,6
Древесная щепа, сухие опилки 80,5
Мазут 72,6
Каменный уголь 56,1
Дрова 49,5
Торф 38,6
Сырые древесные опилки 35,1

Подавляющее большинство в нашей стране пользуется дровами. Несмотря на некоторые недостатки, дрова относятся к категории возобновляемых видов топлива и ресурс их в лесной зоне практически неисчерпаем. Поэтому рассмотрим основные характеристики этого уникального и доступного вида топлива более подробно.

Чем лучше топить и что выбрать: плюсы и минусы разных видов топлива

Прежде всего, необходимо знать о том, что различные породы древесины при горении выделяют разное количество теплоты. Это связано с плотностью самой древесины и количеством заключённой в них влаги. Например, такие древесные породы как ива, липа, тополь, осина содержат в себе много связанной воды, а сушка занимает много времени (до 2 лет при хранении в естественных условиях). Заготовка их в качестве топлива не рекомендуется.

Наилучшим сырьём для дров считаются дуб, сосна, лиственница, берёза. Прекрасно горит яблоня, груша и вишня, но их не заготавливают в промышленных масштабах. Ниже в таблице приведены данные, отражающие теплотворную способность различных пород деревьев.

Таблица: теплотворность дров из различных пород деревьев

Различные показатели теплотворности у разных пород древесины

Важным показателем эффективности дров является степень их сухости.

Оптимальной считается влажность древесины не превышающая 25%. Сырое, свежеспиленное дерево имеет влажность около 60%. Сушка в естественных условиях (под навесом, защищающим склад от осадков) длится от 1 до 1,5 года, в зависимости от региона и климатических условий.

В этом отношении существенным преимуществом обладают гранулированные древесные брикеты, которые в процессе изготовления проходят принудительную сушку в промышленных сушилках.

Видео: изготовление пресса для опилок

Видео: брикеты для топки печей своими руками

Отопление частного дома дровами

Температура замерзания водки и спирта : как сделать самому

Читайте также:  Как правильно топить печь углем, возможные ошибки

Сразу скажу, что не существует идеального и универсального варианта, который подойдет для всех случаев. У каждой разновидности дров существуют свои плюсы и минусы. При выборе древесины необходимо учесть теплоотдачу, показатель зольности, параметр горючести, а еще способность к дымлению, влажность древесины, ее плотность и полноту сгорания.

Сухие дрова быстро разгораются, прекрасно горят, выделяют много тепла, при этом наблюдается мало дыма. Если поленья подгнившие, напитанные водой, то КПД крайне низкий. Они не пригодны для использования в топке.

Хорошая древесина практически полностью сгорает, золы остается мало. Лучше заготовкой заниматься поздней осенью, когда движение соков закончено, а древесина отличается большой плотностью.

Что же касается размера, то выбирают в зависимости от параметров самой топки. В среднем – 350-400 мл длина полена. Если оно сильно толстое (объемное), придется воспользоваться топором, разрубив на несколько частей. Для розжига рекомендую использовать самые маленькие дрова, а лучше щепки. Они быстро-быстро разгораются, не придется мучиться, особенно в случаях, когда опыт растопки полностью отсутствует.

Теплотворная способность дров: сравнительная таблица разных пород

Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу.

теплотворная способность дров

Почему нас интересует химический состав? Да ведь горение (в том числе и горение дрова в печи) представляет собой химическую реакцию материалов дерева с кислородом из окружающего воздуха. Именно от химического состава той или иной породы древесины и зависит теплотворная способность дров.

Основными связующими химическими материалами в древесине являются лигнин и целлюлоза. Они образуют клетки – своеобразные емкости, внутри которых находится влага и воздух. Также в древесине присутствуют смола, белки, дубильные вещества и другие химические ингредиенты.

Что такое влажность древесины, на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

  • Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
  • Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Чтобы рассчитать теплотворную способность дров при известной влажности – вы можете использовать следующую формулу:

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

Теплотворная способность дров: видео

Теплота сгорания топлива

Всякое топливо, сгорая, выделяет теплоту (энергию), оцениваемую количественно в джоулях или в калориях (4,3Дж = 1кал). На практике для измерения количества теплоты, которое выделится при сгорании топлива, пользуются калориметрами — сложными устройствами лабораторного применения. Теплоту сгорания называют также теплотворной способностью.

Количество теплоты, получаемой от сжигания топлива, зависит не только от его теплотворной способности, но и от массы.

Для сравнения веществ по объёму энергии, выделяемой при сгорании, более удобна величина удельной теплоты сгорания. Она показывает количество теплоты, образуемой при сгорании одного килограмма (массовая удельная теплота сгорания) или одного литра, метра кубического (объёмная удельная теплота сгорания) топлива.

Принятыми в системе СИ единицами удельной теплоты сгорания топлива считаются ккал/кг, МДж/кг, ккал/м³, Мдж/м³, а также их производные.

Энергетическая ценность топлива определяется именно величиной его удельной теплоты сгорания. Связь между количеством теплоты, образуемой при сгорании топлива, его массой и удельной теплотой сгорания выражается простой формулой:

Q = q · m, где Q — количество теплоты в Дж, q — удельная теплота сгорания в Дж/кг, m — масса вещества в кг.

Для всех видов топлива и большинства горючих веществ величины удельной теплоты сгорания давно определены и сведены в таблицы, которыми пользуются специалисты при проведении расчётов теплоты, выделяемой при сгорании топлива или иных материалов. В разных таблицах возможны небольшие разночтения, объясняемые, очевидно, несколько отличающимися методиками измерений или различной теплотворной способностью однотипных горючих материалов, добываемых из разных месторождений.

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Теплота сгорания топлива

Наибольшей энергоёмкостью из твёрдых видов топлива обладает каменный уголь — 27 МДж/кг (антрацит — 28 МДж/кг). Подобные показатели имеет древесный уголь (27 МДж/кг). Намного менее теплотворен бурый уголь — 13 Мдж/кг. Он к тому же содержит обычно много влаги (до 60 %), которая, испаряясь, снижает величину общей теплоты сгорания.

Торф сгорает с теплотой 14-17 Мдж/кг (зависит от его состояния — крошка, прессованый, брикет). Дрова, подсушенные до 20 % влажности, выделяют от 8 до 15 Мдж/кг. При этом количество энергии, получаемой от осины и от берёзы, может разниться практически вдвое. Примерно такие же показатели дают пеллеты из разных материалов — от 14 до 18 Мдж/кг.

Обратите внимание

Намного меньше, чем твёрдые, различаются величинами удельной теплоты сгорания жидкие виды топлива. Так, удельная теплота сгорания дизельного топлива — 43 МДж/л, бензина — 44 МДж/л, керосина — 43,5 МДж/л, мазута — 40,6 МДж/л.

Удельная теплота сгорания природного газа составляет 33,5 МДж/м³, пропана — 45 МДж/м³. Наиболее энергоёмким топливом из газообразных является газ водород (120 Мдж/м³). Он весьма перспективен для использования в качестве топлива, но на сегодняшний день пока не найдены оптимальные варианты его хранения и транспортировки.

Читайте также:  Делаем фундамент для камина своими руками

Сравнение энергоемкости различных видов топлива

При сравнении энергетической ценности основных видов твёрдого, жидкого и газообразного топлива можно установить, что одному литру бензина или дизтоплива соответствует 1,3 м³ природного газа, одному килограмму каменного угля — 0,8 м³ газа, одному кг дров — 0,4 м³ газа.

Теплота сгорания топлива — это важнейший показатель эффективности, однако широта распространения его в сферах человеческой деятельности зависит от технических возможностей и экономических показателей использования.

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.

Хвоя сгодится для розжига небольшого костра на вылазке или для временного отопления при неимении альтернативных вариантов

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;
  • ива.

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.

Береза входит в тройку лидеров материалов, используемых для отопления

Помимо дуба в категорию высокоплотных сортов входят:

  • граб;
  • орех;
  • бук;
  • кизил;
  • тик.

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.

Температура в печи на дровах: в зависимости от вида дров

Древесина используется во многих областях повседневной жизни человека. Самый востребованный и экономичный вид топлива применяется для обогрева жилых помещений и бань. Температура горения зависит от породы дерева, влажности сырья. Чем выше температурный показатель, тем эффективнее происходит обогрев жилого помещения.

Какая температура в печи при топке дровами

Горение дров — это изотермическая реакция, при которой выделяется тепловая энергия. От высоты температуры горения топлива напрямую зависит теплоотдача. Хорошо просушенные дрова горят намного лучше, чем перенасыщенные влагой. Прежде чем заготавливать экологически чистое топливо на зиму, следует изучить характеристику каждой породы дерева.

В зависимости от вида дров

Для заготовки дров подходят различные породы деревьев, отличающиеся по плотности, структуре древесины и химическому составу. Более эффективное обогревание помещения возможно при использовании хорошо просушенного сырья с плотной текстурой. Такие дрова сгорают полностью, не оставляют много золы. Температура горения в печи варьируется от 800 до 1000 градусов.

Длительными свойствами горения обладают лиственные породы деревьев: береза, липа, дуб, ясень. Дрова с более рыхлой плотностью сгорают быстрее, но обладают низкой теплоотдачей. Поэтому такие дрова использовать для отопления невыгодно. Пихтовые породы дают мало тепла и выделяют большое количество сажи и дыма.

Их хорошо использовать для открытой местности, например, при жарке шашлыков.

Древесина дуба имеет плотную текстуру и разгорается в печи до 900 градусов. Березовые дрова дают тепло при температуре 800 градусов. Тополь обладает пористой древесиной, и может дать только  низкий показатель горения – 500 градусов.

При топке в бане или на открытом воздухе, использовать сырье с плотной структурой не рентабельно, лучше осуществлять топку более дешевыми породами деревьев с добавлением небольшого количества березовых или дубовых поленьев для жара. В открытом камине лучше не пользоваться сырьем из ольхи.

При горении они имеют свойство стрелять угольками, что может привести к пожароопасной ситуации.

Дополнительные влияющие факторы на температуру в печи

Уровень влажности дров играет огромную роль при разжигании и отдаче тепла для нагрева помещения. Если дрова сырые или плохо просушенные, при горении часть тепла уйдет на удаление излишков влаги путем испарения. Температура в печи не дойдет до максимального процента теплоотдачи.

Для полного сжигания древесины и достижения высокой температуры необходимо осуществить регулярную подачу воздуха в печь. Без нужного количества кислорода поленья начинают тлеть и не выделяют полный объем тепла в помещение.

Температура в печи на дровах: в зависимости от вида дров

Если осуществить слишком сильную подачу кислорода через открытое поддувало, нерациональная потеря теплоотдачи произойдет через дымоход. Поэтому устанавливать надо печи с хорошим оснащением важных элементов.

Поддувало, колосники, заслонки должны быть в хорошем состоянии.

На максимальный выход жара и тепла при топке влияет устройство домашней печи. Из какого материала она сооружена, как работают заслонки и поддувало – все может повлиять на выработку теплоотдачи.

Обратите внимание

Стальные печи быстро остывают, не успевая нагреть помещение до нужного показателя. Оборудование из более массивного материала держит тепло дольше, и поленья разгораются максимально. Но, такие печные устройства требуют постоянного контроля.

По причине высокой жаропроизводительности может произойти взрыв.

Совокупность всех факторов напрямую влияет на процесс горения. Для выработки максимального количества тепла надо использовать хорошо высушенное топливо и обеспечить процесс сжигания нужным количеством воздуха. Не следует топить печь породами с пористой текстурой. Это будет довольно затратным мероприятием.

Читайте также:  Дровяная чугунная печь-буржуйка для дачи: какую лучше купить

Как измерить температуру горения дров

В домашних условиях самостоятельно измерить температуру довольно трудно. Надо приобретать специальный прибор для измерения — пирометр.

Специалисты провели необходимые исследования, и вывели данные по максимальному горению различных пород деревьев. Остаеться полагаться на сделанные замеры, и позаботиться о качественном печном оборудовании.

Современные печи оснащены удобным регулированием своевременной подачи кислорода, таким образом можно регулировать выход максимального тепла при сгорании.

Можно определить примерную температуру горения по цвету пламени сгораемой древесины в дровяной русской печи. При горении пород с низкой теплоотдачей цвет пламени будет темно-красным. Если горит береза или дуб, можно полюбоваться на светло-желтый огонь.

Основываясь на проведенных замерах температуры горения в лабораторных условиях, можно сделать выбор наиболее подходящего вида топлива. Высокой жаропроизводительностью отличаются дрова из ясеня, граба и бука. Дуб и береза имеют менее низкий показатель, но замечательно подходят для качественного отопления жилых помещений.

Сравнение энергоемкости различных видов топлива

При сравнении энергетической ценности основных видов твёрдого, жидкого и газообразного топлива можно установить, что одному литру бензина или дизтоплива соответствует 1,3 м³ природного газа, одному килограмму каменного угля — 0,8 м³ газа, одному кг дров — 0,4 м³ газа.

Сравнение энергоемкости различных видов топлива

Теплота сгорания топлива — это важнейший показатель эффективности, однако широта распространения его в сферах человеческой деятельности зависит от технических возможностей и экономических показателей использования.

Фактор влажности

Если древесина была срублена недавно, то в ней содержится от 45 до 65 % влаги в зависимости от времени года и породы. У таких сырых дров температура горения в камине будет невысокой, поскольку большое количество энергии будет затрачиваться на испарение воды. Следовательно, теплоотдача от сырых дров будет достаточно низкой.

Достигнуть оптимальных показателей температуры в камине и выделения достаточного для прогрева количества тепловой энергии можно несколькими способами:

  • Сжигать за один раз в 2 раза больше топлива, чтобы обогреть дом или приготовить еду. Такой подход чреват существенными материальными затратами и усиленным накоплением сажи и конденсата на стенках дымоотвода и в ходах.
  • Сырые бревна распиливают, колют на небольшие поленья и размещаются под навесом для просушки. Как правило, за 1-1,5 года дрова теряют до 20 % влаги.
  • Дрова можно закупить уже хорошо просушенными. Хотя они несколько дороже, зато теплоотдача от них намного больше.

В то же время, у березовых сырых дров наблюдается достаточно высокая теплотворность. Кроме того, пригодны для использования сырые поленья из граба, ясеня и прочих пород дерева с плотной древесиной.

Основным негативным фактором, конечно же, является влажность. Свежесрубленный лес имеет влажность в диапазоне от 40 до 55%, а у некоторых пород деревьев влажность может достигать даже отметки в 65%. Растапливать печь сырыми дровами можно, они даже будут гореть, но основная часть жара станет использоваться для просушки древесины и испарения влаги.

Пройдет много времени пока этот лес превратиться в полноценные сухие дрова

Конечно, хозяин дома для его отопления может использовать как сырые, так и сухие дрова:

  • Можно жечь в печи свежесрубленную древесину, а так же недавние запасы, но следует понимать, что в этом случае расход дров будет на порядок выше, поскольку тепла они будут отдавать меньше. Дополнительным негативным явлением станет большое количество сажи в дымоходе, появляющейся при сгорании сырого дерева.
  • Чтобы получить сухие дрова, следует правильно заготовить лес, распилить его, наколоть на полешки необходимой длины, уложить на хранение в дровнице, посушить в течение полугода или даже года, а потом использовать. Считается, что дрова заготовленные зимой и пролежавшие в сарае два летних сезона являются оптимально сухими, их влажность обычно составляет порядка 20%. Длинный путь, но позволяющий добиться от дров большей теплоотдачи, и как следствие сэкономить на лесе.

Отметим, что существуют деревья, которые совсем не предназначены для растопки печей в свежесрубленном виде. К ним относятся такие породы как тополь, ива. При сгорании этих пород дерева практически не выделяется тепло, да и горением назвать их тление вряд ли возможно. После просушки тополь горит уже ярким и красивым пламенем, но вот тепла все равно много не дает.

В то же время разница в теплоотдаче разных пород дерева настолько велика, что позволяет сжигать некоторые сорта в свежем виде, например, березу, дуб, ясень. Эти несомненные лидеры имеют настолько высокую температуру горения, что способны и себя высушить и дом отопить. Березовые дрова дополнительно обладают приятным ароматом, считающимся целебным.

Чтобы дерево отдало максимальное количества тепла, чтобы температура в камине или печи при сгорании дров достигала высоких значений, следует обязательно высушить древесину.

Теплофизические свойства.

Теплофизические свойства имеют исключительно большое значение для определения практической ценности полимерных материалов.

Параметры, относящиеся к теплофизическим свойствам, условно разделяются на две группы. Первая — определяет внешнее поведение полимерного тела при изменении температуры. К ней, прежде всего, относится тепловое расширение или дилатометрические свойства. Вторая — устанавливает внутреннюю реакцию материала на тепловое воздействие. Интенсивность каждого вида реакции определяется соответствующим теплофизическим коэффициентом (ТФК). Коэффициент теплового расширения — подразумевает общее изменение размеров физического тела в функции температуры.

Коэффициент теплопроводности численно равен количеству тепла, переносимого через единицу изотермической поверхности за единицу времени при градиенте температуры, равном температуропроводности а является параметром, характеризующим теплоинерционные свойства материала. Чем больше значение а, тем быстрее происходит выравнивание температуры во всех точках тела. Соответственно, чем ниже величина а, тем лучшим теплоизолятором является материал. Знание температуропроводности необходимо в технологических целях для оценки времени охлаждения изделий, получаемых из расплава полимера или из его размягченной заготовки (метод формования), для оценки поведения полимерной детали в нестандартных тепловых полях.

Теплофизические свойства.

Таблица «Теплофизические свойства полимерных материалов».