Согласно Википедии, температура горения дров составляет от 800 до 1000 ° C (приблизительно), а возгорание и тление дров начинается при 300 ° C. На самом деле этот диапазон еще шире — от 450 до 1050 ° C. Это не точное число, не так ли? Этому есть объяснение — температура в центре пламени зависит от многих условий. Те, кто хочет добиться эффективного сжигания дров в печи или твердотопливном котле, должны знать эти факторы.
Когда дрова дают больше жара?
Чтобы отапливать частный дом экономно, необходимо получить от дерева как можно больше тепловой энергии, а затем передать ее в комнату с минимальными потерями. Второе условие зависит от эффективности источника тепла, а первое — от температуры дров, сожженных в печи или котле. Чем выше температура, тем больше тепла выделяется.
Следующие факторы влияют на количество тепла, выделяемого при сжигании дров (тепловая мощность).
- теплотворная способность (количество тепловой энергии, которое можно получить из единицы топлива);
- естественная влажность древесины;
- количество подаваемого воздуха и его температура.
На практике все эти параметры связаны между собой. Теплотворная способность насыщенного влагой топлива примерно в 2 раза ниже теплотворной способности сухой древесины. А без нужного количества воздуха он будет тлеть и выделять минимум тепла. Другими словами, фактическая температура горения дерева является переменной величиной и не может быть точно определена теоретическими рассуждениями.
Для справки. Существует простой способ определить температуру огня при сжигании дров в каминной печи. Используйте инфракрасный пирометр, который измеряет нагрев поверхности на расстоянии, как это сделал мастер печи в своем видео. Во второй половине фильма тестируем колосниковую печь и делаем замеры.
Теперь рассмотрим каждый фактор отдельно.
О теплотворной способности топлива
Различные виды древесины различаются по плотности и весу, а также содержат разное количество углерода и водорода — основных ингредиентов, выделяющих тепло при горении. Более плотная и тяжелая древесина, такая как дуб и ясень, дает больше энергии, чем тополь или ольха. В таблице ниже вы можете увидеть плотность, удельную теплоемкость и температуру горения различных пород древесины.
Внимание. В таблице приведены значения массовой и объемной теплоты сгорания сухого топлива на 1 кг и на 1 м³ хранимого топлива. Максимальная температура дана для идеальных условий горения с избытком воздуха.
При сравнении теплотворной способности по объему видно, что дубовые или березовые поленья будут выделять больше тепла, чем менее плотные хвойные породы. Хотя условия для сжигания дров в печи, очаге или котле далеки от идеальных, склонность к возгоранию все же будет существовать. Это означает, что температура пламени напрямую зависит от теплотворной способности выбранной породы древесины.
Фактическая теплотворная способность в центре пламени
Влияние влажности
Повышенная влажность — первый враг эффективного рассеивания тепла при сжигании любой биомассы. Свежесрубленная древесина с влажностью 50-65% никогда не достигнет значений, указанных в таблице выше, вот почему:
- Когда топка нагревается, вода в бревнах поглощает часть выделяемого тепла.
- Когда древесина хорошо нагревается и выделяет достаточно тепла, влага из жидкой фазы переходит в паровую фазу, поглощая львиную долю вырабатываемой энергии. Поскольку горячий пар выходит из топки вместе с дымовыми газами, невозможно восстановить потерянное тепло.
- Для воспламенения необработанной древесины требуется более высокая температура. Залить спичкой и бумажкой довольно сложно, нужно использовать газовую горелку.
Довожу до вашего сведения. Часть водяного пара конденсируется при контакте со стенками дымохода, а небольшая часть тепловой энергии выделяется. Он нагревает только дымоход, а не ваш дом.
Степень снижения теплотворной способности и, следовательно, температуры горения древесины в зависимости от содержания в ней влаги, показана в таблице ниже:
Несложно заметить, что теплотворная способность свежепиленной древесины вдвое меньше, чем у сухой древесины (с влажностью менее 20%). Это означает, что для обогрева дома вам потребуется вдвое больше твердого топлива. Отдельный вопрос — печь для бани, для разжигания которой требуется максимум тепла. В необработанной древесине невозможно добиться высоких температур, сколько бы поленьев мы ни бросили в печь. Причина в их низкой тепловой эффективности, которая мешает правильному нагреву сауны.
Расход воздуха на горение
Чтобы дрова полностью сгорели и достигла максимальной температуры в топке, необходимо подавать воздух в количестве, превышающем 130% от необходимого. В идеальных условиях реакция окисления (горения) углерода описывается упрощенным уравнением:
Другими словами, это означает, что древесина распадается на углерод (C) и водород (H) при нагревании, а кислород (O) поступает извне. Каждый атом углерода встречается с двумя атомами кислорода и образует диоксид углерода. В свою очередь, водород соединяется с остаточным кислородом с образованием воды (также в виде пара). Латинская буква Q в конце формулы означает выделение тепла, которое используется для обогрева.
И это именно то, что происходит при нарушении идеальных условий:
- Водород — очень активный элемент, поэтому он сначала окисляется. Когда не хватает воздуха (вы закрыли дверцу зольника печи или котла), уголь остается без молекул кислорода. При этом образуется несгоревший оксид углерода (CO), который вместе с дымом выбрасывается в дымоход.
- В случае полного отсутствия кислорода (так называемый режим тления) углерод превращается в древесный уголь, золу и сажу. Последний под действием тяги дымохода также врывается в дымоход и оседает на его стенках.
- Избыток воздуха вызван сильной тягой в дымоходе или неправильной работой турбонагнетателя котла. Это явление вызывает потерю тепла через дымоход.
Внимание. Пожар — это пример источника тепла с неконтролируемой подачей воздуха. Чем больше воздуха, тем ниже температура огня и тем меньше тепла он производит. Чтобы камин оставался в тепле надолго, продолжайте добавлять поленья.
Температура воздуха, поступающего в камеру сгорания, может быть препятствием для получения хорошего тепла от дров. Поток холодного воздуха так же эффективно отводит ценное тепло, как и водяной пар. Недаром производители качественных отопительных приборов устанавливают специальный воздуховод для подогрева воздуха с наружных стен топки. Как это реализовано на практике показывает фото бытового твердотопливного котла от нашего специалиста.
Воздуховод из профильной трубы обогревается задней стенкой топки, а вентилятор размещается поверх фланца.
Полезные советы
Высокая температура горения дров — залог эффективного отопления частного дома. Даже производители котлов ТТ и дровяных печей заявляют в своих инструкциях, что наилучшая теплопроизводительность достигается при максимальной температуре горения.
Наконец, дадим несколько советов о том, как достичь высокого теплового КПД и, таким образом, сэкономить энергию:
- Если вам нужно купить дрова, не используйте такие низкокалорийные породы, как ива и тополь. Первый слишком насыщен влагой, а второй имеет невысокую плотность. Помните, что вы платите кубическими метрами, а не килограммами твердого топлива.
- Высушите бревна как можно более сухими. Свежесрубленная древесина достигает влажности 20-25% после сушки на открытом огне не менее полутора лет.
- Старайтесь не запускать котел в прославленном режиме тления, который, как говорят, помогает сэкономить деньги. Как видно на фото, температура огня при нормальном горении составляет 800 ° C, а тлеющие дрова дадут не более 450 ° C. Такой теплопроизводительностью отапливать дом невозможно.
- Окись углерода CO не только огнеопасен, но и токсичен. Пытаясь сэкономить топливо, перекрываем подачу воздуха в топку и провоцируем его выброс. Потенциальное топливо не только тратится впустую, но и загрязняет окружающую среду.
- Воздух в печь нельзя подавать извне, чтобы не тратить энергию на ее нагрев. Выбирая твердотопливный котел, следует обратить внимание на модели с каналом отопления. Их легко отличить по вентилятору, установленному на верхней панели, а не в дверце зольника.
Конечно, невозможно постоянно поддерживать высокую температуру в камере, так как потребность дома в тепле также непостоянна и зависит от многих факторов. Аккумуляторы тепла, то есть буферные емкости, используются для накопления излишков энергии. В крайнем случае следует приобрести воздухонагреватель с принудительной подачей воздуха, в котором подача воздуха полностью отключена в периоды, когда вентилятор выключен.
