Какая температура горения дров в печи?

Дрова, по-прежнему, используются в качестве топлива для печей и каминов, приготовления пищи на открытом огне. Любой пользователь заинтересован в том, чтобы топливом, приобретённым им, обеспечивалась максимальная температура горения дров. Возможность направления максимального объёма теплоэнергии, получаемой в процессе сжигания древесины, на обогрев здания, с минимизацией вероятных потерь, это конечная цель каждого владельца автономной системы отопления. Жаропроизводительность поленьев, используемых в качестве топлива, прямо зависит от таких факторов, как:

• породы древесины;
• объёма воздушной смеси, поступающей в топливник, и её температуры;
• фактической влажности дров на момент закладки в топку;
• калорийности (этим термином обозначается объём теплоэнергии, получаемой в процессе сгорания единицы топлива).

Их совокупность оказывает непосредственное влияние на эффективность горения. Сухие дрова горят дольше и лучше влажных. Недостаток кислорода, поступающего к очагу горения дров в печи, переводит его в режим тления, что значительно уменьшает количество отдаваемого тепла. Зная это, можно заблаговременно приобретать то, что нужно именно вам.

Тепловые параметры древесины

Основными факторами, влияющими на температуру, при которой сгорают дрова, их теплотворную способность и характеристики открытого огня (при использовании древесины в качестве твёрдого топлива) являются состав и количество смол, содержащихся в породе, структуре и плотности материала. Пример. Пористая древесина тополя ярко горит, но температура не превышает 500°С. Более плотные лиственные породы (ясень, бук), в процессе горения создают температуру, превышающую 1000°С. Это значение для берёзы колеблется в районе 800°С, для лиственницы и дуба, около 900°С. Средняя температура горения дров из древесины хвойных пород составляет 630°С.

Как правильно выбрать дрова нужного качества

Оптимальным соотношением цены и теплоэффективности обладают берёзовые дрова. Использовать иные породы, пусть и с большими показателями температуры, экономически нецелесообразно, в силу их высокой стоимости. Хвойная древесина с умеренным тепловыделением подходит для костра. А вот применять их в печах, твёрдотопливных котлах или каминах нежелательно. Выделяемого ими тепла для эффективного обогрева помещения не хватит, а вот забить отопительный прибор и дымоход сажей они смогут гарантированно. К низкокачественному топливу относятся также поленья из пористой древесины (ольха, ива, осина, тополь, липа). Они отличаются крайне низким тепловыделением. Упомянутая древесина «стреляет» при горении угольками. При топке открытого камина это может привести к возгоранию. Выбирая дрова, обращайте внимание на их влажность. Сырые горят значительно хуже, дымят и оставляют, после завершения топки, очень много золы.

Теплоотдача и температура горения

Чем выше первый показатель, тем больше тепла выделится при сгорании таких дров. Поэтому удельная теплотворная способность (Дж/кг) прямо зависит от сорта древесины. Идеальными условиями для сжигания считаются:

• горение организовано в закрытом объёме (топка отопительного прибора);
• дрова максимально сухие;
• организована дозированная подача воздуха (только в объёме, потребном для полноценного сгорания).

Табличные величины теплотворности дерева полезны только для первичного сравнения различных пород между собой. Фактические показатели всегда значительно ниже.

Что такое горение и как оно происходит

Это изотермический процесс, проходящий с высвобождением тепла, который можно разделить на ряд этапов:

• разогрев – под воздействием открытого пламени от внешнего источника участок полена разогревается до температуры, достижение которой обеспечивает его воспламенение.

Достижение температуры (120-150) °С инициирует обугливание древесины. Получающийся уголь способен воспламениться самостоятельно. (250-350) °С начинается пиролиз (термическое разложение на составляющие, представленные в газообразной форме). Обуглившийся верхний слой горит, не образуя открытого огня (тление). Процесс сопровождается выделением бурого (белого) дыма, состоящего из смеси этих газов с водяными парами.

• возгорание имеющихся пиролизных газов – продолжающийся разогрев усиливает термическое разложение древесины, повышается концентрация пиролизных газов, которые вспыхивают.

Возгорание распространяется на всю разогретую зону. Формируется устойчивое пламя, имеющее светло-жёлтый цвет.

• Воспламенение – воспламеняются дрова. Средняя температура процесса (450-620) °С.

Это происходит под влиянием внешнего источника теплоэнергии. Последний инициирует нагрев, ускоряющий термохимическую реакцию.

Воспламеняемость поленьев зависит от значительного числа внешних факторов:

а) – сечение полена, его форма и объёмный вес;

б) – сила действующей тяги;

в) - степень влажности древесины;

г) – расположение полена относительно перемещаемого воздушного потока (горизонтально, вертикально);

д) – плотность поленьев (пористые загораются быстрее, ребристые, лучше, чем круглые, массивные хуже мелких, нестроганые быстрее гладких).

• Горение – если созданные условия горения близки к оптимальным, вспыхнувшие пиролизные газы инициируют процесс устойчивого горения, переходящий на всю закладку топлива.

Процесс продолжается, пока сохраняются условия для горения (наличие топлива, подача кислорода, поддержание температуры на необходимом уровне).

• Затухание - если хоть одно из этих условий не выполняется, пламя гаснет.

Как определить температуру горения древесины

Сделать это можно дистанционно, используя пирометр (точный замер). Существующие бытовые модели позволяют выполнять замеры в диапазоне (700-1200) °С. Приблизительное значение позволяет установить цвет пламени:

• тёмно-красный – горение происходит при низких температурах (образуется недостаточно жара);
• белый – высокотемпературный процесс, идущий с усиленной тягой (возникают определённые теплопотери);
• оранжево-жёлтый – оптимальная температура горения (свойственна берёзе) и максимальная теплоотдача.

Древесина, каких пород, отличается максимальной жаропроизводительностью

Теплотворная способность древесины указывает, сколько теплоэнергии, выделяется в процессе горения. Но есть ещё одна характеристика, о которой часто забывают, жаропроизводительность. Так именуется максимальное значение температуры, которое зависит от породы древесины, и может достигаться при сжигании древесного топлива. Пример можно посмотреть ниже (порода древесины/жаропроизводительность в %/температура):

• ясень - 87 - 1044;
• дуб зимней заготовки – 75 - 900;
• летней заготовки - 70 - 840;
• лиственница - 72 - 865;
• берёза - 68 - 816;
• акация - 59 - 708;
• липа - 55 - 660;
• сосна - 52 - 624;
• осина - 51 - 612;
• ольха - 46 - 552;
• тополь - 39 - 468.

Что влияет на формирование температуры горения

Кроме породы древесины обязательно учитываются такие значения, как влажность, реализованная тяга, конструкции отопительного прибора, в котором сжигаются дрова (котёл, печь, камин).

Влияние влажности

Сразу после заготовки она составляет (среднее значение) около 55%. Их температура горения редко поднимается до предельных значений, так как значительная её часть уходит на испарение имеющейся влаги. В результате падает теплоотдача. Для обеспечения выделения потребного количества тепла применяется один из трёх следующих вариантов:

• если требуется приготовить пищу и обогреть помещение, то использование свежезаготовленных дров требует удвоения их необходимого объёма.

Значительные объёмы сажи существенно сокращают сроки между обслуживанием газоходов и дымовых труб, а расходы на покупку топлива возрастают.

• Подобную древесину требуется предварительно просушить до влажности порядка 20% (равновесная).

При естественной сушке на это уйдёт 1,0-1,5 года.

• Приобретаются сухие поленья (расходы компенсируются получаемой теплоотдачей).

Только последний вариант обеспечивает достижение максимальной удельной теплоты.

Влияние тяги

Сокращение подачи кислорода в зону горения снижает теплоотдачу. Манипуляции с объёмом поступающего воздуха (в закрытых отопительных приборах) позволяют снижать/увеличивать время горения. Экономия дров снижает КПД. У открытых каминов интенсивность тяги определяется конструкцией дымохода. Для достижения максимальной температуры горения необходимо организовать подачу в зону горения кислорода в объёме, равном 130% аналогичного показателя, потребного для горения.

Несколько полезных советов

Высокая температура, достигаемая при горении древесного топлива, гарантия эффективной работы автономной отопительной системы. Даже в сопроводительных документах на дровяные печи и твёрдотопливные котлы производители отмечают, что максимальный КПД достигается именно в процессе функционирования при максимально возможных температурах. Чтобы гарантированно добиться требуемой жаропроизводительности, обеспечить экономное расходование дров рекомендуется следовать ряду несложных советов:

• если готовые дрова приобретаются у третьего лица, не стоит покупать породы низкокалорийные (ива, тополь).

Первая отличается повышенной влажностью, вторая обладает незначительной плотностью. Не забывайте, что покупаете древесину вы кубами, а не килограммами.

• Постарайтесь максимально просушить поленья методами, которые вам доступны до оптимальной влажности дров (20%).

Естественная сушка поленьев позволит добиться этого значения за год – полтора (при правильно организованном хранении).

• Не следует длительно держать отопительный котёл в режиме тления (весьма расхваливаемом в ряде открытых источников информации).

То, что он обеспечивает экономию, миф. В штатном режиме горение происходит при средних температурах около 800°С. а в режиме тления вы получите максимум 450°С. с подобной теплоотдачей обогреть помещение весьма проблематично.

• Окись углерода (СО) не только горючий газ, но и весьма токсичный.

В стремлении сэкономить дрова, неграмотный владелец частного дома перекрывает поступление в топку воздуха, что провоцирует обильное его выделение. В результате потенциальное топливо тратится не на обогрев, а выбрасывается в атмосферу, загрязняя окружающую среду.

• Не следует подавать воздух в топку непосредственно с улицы. Это потребует траты части энергии на нагрев.

Выбирая твёрдотопливный котёл на дровах, следует обращать внимание на наличие в его конструкции канала подогрева. Отличительной особенностью последних является наличие на верхней панели вентилятора (у остальных моделей он монтируется на дверце зольника. Высокую температуру поддерживать в топливнике постоянно невозможно, так как потребности в тепле для различных помещений частного дома является величиной переменной и меняется с учётом широкого круга факторов внешнего характера. Излишки вырабатываемой энергии аккумулируются в буферных ёмкостях (при их наличии). Альтернативное наименование устройства, теплоаккумулятор. При его отсутствии можно купить теплогенератор, имеющий принудительный наддув. Отключив в нём вентилятор, можно полностью перекрыть подачу воздуха в топку.