Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать

Дрова – это традиционное твердое топливо, которое издавна используется в регионах, где имеется большое количество древесины. От того, насколько высока температура дров в печи, зависит не только скорость обогрева дома, но и эффективность использования топлива, а значит, и сумма финансовых затрат. Основные характеристики древесины, а также факторы, влияющие на количество выделяемой дровами тепловой энергии, будут рассмотрены в следующей статье.

Температурный порог горения древесины различных пород

Температура горения древесины, ее теплотворная способность и свойства пламени зависят от структуры и плотности древесины, а также количества и характеристик смол.

Если древесина пористая, то она будет гореть очень ярко и интенсивно, но не даст высоких температур горения; максимальная цифра 500℃. А вот более плотная древесина, такая как граб, ясень или бук, сгорает при температуре около 1000 ℃. Температура горения несколько ниже у березы (около 800 ℃), а также у дуба и лиственницы (900 ℃). Когда речь идет о таких породах, как ель и сосна, они воспламеняются при температуре около 620-630 ℃.

Использование древесины исходя из ее теплоемкости

При выборе вида дров стоит учитывать соотношение между стоимостью и теплоемкостью конкретной древесины. Как показывает практика, оптимальным вариантом можно считать березовые дрова, у которых эти показатели лучше сбалансированы. Если вы покупаете более дорогие дрова, стоимость будет менее эффективной.

Для обогрева дома твердотопливным котлом не рекомендуется использовать такие породы дерева, как ель, сосна или ель. Дело в том, что в этом случае температура горения дров в котле будет недостаточно высокой, а в дымоходах будет скапливаться много сажи.

Дрова из ольхи, осины, липы и тополя также имеют низкую теплоэффективность из-за пористой структуры. Также иногда в процессе сжигания ольхи и некоторых других видов угля зажигаются дрова. В случае открытой камеры сгорания такие микровзрывы могут вызвать пожар.

Стоит отметить, что какими бы ни были дрова, если они влажные, то горят хуже, чем сухие, и не догорают до конца, оставляя много золы.

Теплоотдача при сгорании дров в печи

Между температурой горения дров в печи и теплоотдачей существует прямая зависимость: чем горячее пламя, тем больше тепла оно отдает в помещение. На количество вырабатываемой тепловой энергии влияют различные характеристики дерева. Расчетные значения можно найти в справочной литературе.

Следует отметить, что все нормативные показатели рассчитаны для идеальных условий:

• древесина хорошо просушена;
• духовка закрыта;
• кислород подается четко отмеренными порциями для поддержания процесса горения.

Естественно, в бытовой печи такие условия создать невозможно, поэтому тепла будет выделяться меньше, чем показывают расчеты. Поэтому стандарты будут полезны только для определения общей динамики и сравнения характеристик.

Что собой представляет процесс горения

Изотермическая реакция, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии, называется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.

На первом этапе древесина нагревается внешним источником огня до точки воспламенения. При нагреве до 120-150℃ древесина превращается в древесный уголь, способный к самовозгоранию. При достижении температуры 250-350 ℃ начинают выделяться горючие газы; этот процесс называется пиролизом. При этом верхний слой древесины горит без пламени, сопровождаясь белым или коричневым дымом – это пиролизные газы, смешанные с парами воды.

На втором этапе в результате нагрева пиролизные газы воспламеняются светло-желтым пламенем. Он постепенно распространяется по площади дров, продолжая нагревать дрова.

Следующий этап характеризуется освещением дерева. Как правило, для этого его следует нагреть до 450-620 ℃. Чтобы древесина воспламенилась, вам нужен внешний источник тепла, который достаточно интенсивен, чтобы быстро нагреть древесину и ускорить реакцию.

Кроме того, на скорость воспламенения дров влияют такие факторы, как:

• толкать;
• влажность древесины;
• сечение и форма дров, а также их номер на карточке;
• деревянная конструкция – рыхлые дрова разгораются быстрее, чем плотные;
• размещение дерева по отношению к воздушному потоку, горизонтально или вертикально.

Уточним несколько моментов. Поскольку мокрое дерево при горении в основном испаряет лишнюю жидкость, оно воспламеняется и горит гораздо хуже, чем сухое дерево. Форма тоже имеет значение: ребристые и зубчатые бревна воспламеняются легче и быстрее, чем гладкие, круглые.

Тяга в дымоходе должна быть достаточной, чтобы обеспечить приток кислорода и отвести тепловую энергию внутри печи ко всем находящимся в ней предметам, но не потушить огонь.

Четвертая стадия термохимической реакции представляет собой устойчивый процесс горения, который после вспышки пиролизных газов охватывает все топливо в топке. Горение проходит две фазы: горение без пламени и горение с пламенем.

В процессе тления образующийся в результате пиролиза углерод сгорает, при этом газы выделяются довольно медленно и не могут воспламениться из-за их малой концентрации. В результате конденсации газов при их охлаждении образуется белый дым. При горении древесины внутрь постепенно проникает свежий кислород, что приводит к дальнейшему распространению реакции на все остальные виды топлива. Пламя возникает в результате сгорания пиролизных газов, которые движутся вертикально к выпускному отверстию.

Пока поддерживается необходимая температура внутри топки, подается кислород и есть несгоревшее топливо, процесс горения продолжается.

Если такие условия не поддерживаются, термохимическая реакция переходит в завершающую стадию — тушение.

Как определить температуру горения в печи на дровах

Измерить температуру горящих в камине дров можно только пирометром; никакой другой измерительный прибор для этого не подходит.

Если такого прибора у вас нет, то ориентировочные показатели можно определить визуально по цвету пламени. Так, низкотемпературное пламя имеет темно-красный цвет. Желтый свет указывает на слишком высокую температуру, полученную из-за повышенной тяги, однако в этом случае через дымоход сразу уходит больше тепла. Для печи или камина наиболее подходящей температурой горения будет та, при которой цвет пламени желтый, например, у сухих березовых дров.

Современные печи и твердотопливные котлы, а также камины закрытого типа оснащены системой управления подачей воздуха для регулировки теплоотдачи и интенсивности горения.

Жаропроизводительность древесины

Помимо значения теплотворной способности, то есть количества тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, существует еще понятие теплотворной способности. Это максимальная температура в дровяной печи, которой может достичь пламя в момент интенсивного горения дров. Этот показатель также полностью зависит от характеристик древесины.

В частности, если древесина имеет рыхлую пористую структуру, она горит при довольно низких температурах, образуя высокое яркое пламя, и выделяет очень мало тепла. А вот плотная древесина, хотя и воспламеняется гораздо хуже, но даже при слабом и низком пламени дает высокую температуру и большое количество тепловой энергии.

Влажность и интенсивность горения

Если древесина была недавно срублена, то она содержит от 45 до 65% влаги в зависимости от сезона и породы. С такими влажными дровами температура горения в камине будет низкой, так как на испарение воды будет затрачиваться большое количество энергии. Поэтому теплоотдача влажной древесины будет довольно низкой.

Добиться оптимальных температурных показателей в камине и выделить достаточное количество тепла для обогрева можно несколькими способами:

• Сжигайте в два раза больше топлива за один раз, чтобы обогреть дом или приготовить еду. Такой подход приводит к значительным материальным затратам и повышенному накоплению сажи и конденсата на стенках трубы и проходах.
• Сырые бревна распиливают, распиливают на небольшие бревна и укладывают под навес для просушки. Как правило, дрова теряют до 20% влаги за 1-1,5 года.
• Дрова можно купить уже хорошо просушенными. Хотя они несколько дороже, но теплоотдача у них значительно выше.

Следует отметить, что древесина грубо срубленной осины и некоторых других пород совершенно непригодна для использования в качестве топлива. Он рыхлый, содержит много воды, поэтому при горении выделяет очень мало тепла.

При этом сырые березовые дрова имеют достаточно высокую теплотворную способность. Кроме того, для использования подходят грубые бревна из граба, ясеня и другой древесины с плотной древесиной.

Как тяга в печке влияет на горение

При поступлении в топку печи недостаточного количества кислорода снижается интенсивность и температура горения древесины, а вместе с тем снижается и ее теплоотдача. Некоторые люди предпочитают накрывать вентилятор печи, чтобы продлить время горения маркера; однако в результате топливо сгорает менее эффективно.

Если дрова сжигаются в открытом камине, кислород беспрепятственно поступает в топку. При этом тяга зависит в основном от характеристик дымохода.

В идеальных условиях формула термохимической реакции выглядит так:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (тепловая энергия).

Это означает, что при доступе кислорода сгорают водород и углерод, в результате чего образуется тепловая энергия, водяной пар и углекислый газ.

Для достижения максимальной температуры горения сухого топлива в топку должно поступить около 130 % необходимого для горения кислорода. При закрытых входных воротах образуется избыток угарного газа, вызванный недостатком кислорода. Такой несгоревший уголь уходит в дымоход, однако температура горения внутри топки падает и теплоотдача от топлива снижается.

Современные твердотопливные котлы часто оснащаются специальными аккумуляторами тепла. Эти устройства аккумулируют избыточное количество тепловой энергии, образующейся в процессе сгорания топлива в условиях хорошей тяги и высокого КПД. Таким образом, вы можете сэкономить топливо.

В случае с дровяными печами возможностей сэкономить дрова не так много, так как они сразу выделяют тепло в воздух. Сама печка способна удерживать лишь небольшое количество тепла, а железная печка на это вообще не способна — лишнее тепло тут же уходит в трубу.

Так, при увеличении тяги в топке можно добиться увеличения интенсивности горения топлива и его теплоотдачи. Однако в этом случае теплопотери значительно возрастают. Однако если обеспечить медленное горение дров в печи, то их теплоотдача будет меньше, а количество угарного газа больше.

Обратите внимание, что КПД теплогенератора напрямую влияет на эффективность сжигания дров. Так, твердотопливный котел имеет КПД 80%, а топочный – всего 40%, причем важна его конструкция и материал.

Выводы

Поэтому березовые дрова можно считать оптимальным вариантом с точки зрения экономии средств, а также эффективности горения и теплоотдачи. Поскольку лиственные породы с высокой теплоотдачей значительно дороже, в качестве дров они используются гораздо реже.