Температура горения дров в печи и пламени в котле и камине

Если для ваших целей необходима определенная температура горения дров – посмотрите её на нашем сайте, у нас подробно расписано о жаропроизводительности различных пород древесины. А чтобы повысить, нужно…

Сырье для процесса сжигания

Для того чтобы начать процесс топки котла на твердом топливе, используют несколько видов сырья:

• уголь различных видов;
• дрова из разнообразных пород дерева, пеллеты;
• торф;
• брикеты.

Важно! Во время сжигании данного сырья, как правило, остается зола, пепел и прочие продукты сгорания, которые оседают на рабочей поверхности камеры сгорания, как следствие — это оказывает негативный эффект на работу котла.

Когда дрова дают больше жара?

Чтобы организовать экономичное отопление частного дома, нужно извлечь из древесины максимум тепловой энергии, а затем передать ее в помещения с минимальными потерями. Второе условие зависит от КПД источника тепла, а вот первое – как раз от температуры сжигания дров в топке печи или котла. Чем она выше, тем больше теплоты выделяется.

На количество жара, образующегося при горении древесины (жаропроизводительность), влияют следующие факторы:

• калорийность (количество тепловой энергии, которую можно получить от единицы топлива);
• содержание природной влаги в дереве;
• объем подаваемого воздуха и его температура.

На практике все перечисленные параметры взаимосвязаны между собой. Калорийность горючего, перенасыщенного влагой, примерно в 2 раза ниже, чем у сухого дерева. А без нужного объема воздуха оно станет тлеть и выделять минимум жара. То есть, реальная температура горения дерева – величина непостоянная и не может быть точно указана в теоретических рассуждениях.

Для справки. Есть простой способ определить, какая температура огня достигается при сжигании дров в открытом топливнике камина. Воспользуйтесь инфракрасным пирометром, измеряющим нагрев поверхностей на расстоянии, как это сделал мастер – печник в своем видео. В нем демонстрируются испытания каминной топки мангала, замеры производятся во второй половине ролика.

Теперь давайте рассмотрим каждый фактор в отдельности.

О теплотворной способности топлива

Различные породы дерева отличаются по плотности и весу, а еще содержат разное количество углерода и водорода – основных компонентов, выделяющих тепло в процессе сжигания. Как правило, более плотные и тяжелые породы, например, дуб и ясень, дают больше энергии, чем тополь либо ольха. Представляем вашему вниманию таблицу с данными по плотности, удельной теплоте и температуре горения различных пород дерева.

Примечание. В таблице указаны значения массовой и объемной теплоты сжигания сухого топлива в расчете на 1 кг и на 1 м³ складского хранения. Максимальная температура дана в расчете на идеальные условия горения с избытком воздуха.

Если сравнивать теплотворность по объему, то заметно, что дубовые или березовые поленья выделят больше теплоты, нежели менее плотные хвойные породы. И хотя условия сжигания дров в печи, буржуйке либо котле далеки от идеальных, тенденция все равно сохранится. То есть, температура пламени напрямую зависит от теплотворной способности выбранной породы дерева.

Реальный показатель нагрева в центре пламени

Влияние влажности

Повышенное содержание влаги – первый враг эффективной теплоотдачи при горении любой биомассы. Свежесрубленная древесина влажностью 50—65% никогда не обеспечит показателей, приведенных выше в таблице, и вот почему:

1. В процессе разогрева топки вода, содержащаяся в поленьях, поглощает часть выделяемого тепла.
2. Когда дрова хорошо разгорелись и дали достаточно жара, влага из жидкой фазы переходит в паровую, отнимая львиную долю полученной энергии. Поскольку горячий пар покидает топливник вместе с дымовыми газами, то вернуть потерянную теплоту невозможно.
3. Для воспламенения сырого дерева нужна более высокая температура. От спички с бумажкой их разжечь довольно трудно, надо пользоваться газовой горелкой.

Для справки. Часть водяного пара конденсируется от соприкосновения со стенками дымохода, отчего выделяется малая доля тепловой энергии. Только греет она трубу, а не ваше жилище.

Насколько снижается теплотворная способность, а следом и температура горения дерева в зависимости от влажности, отражено в следующей таблице:

Нетрудно проследить, что теплоотдача свежераспиленных дров вдвое ниже, чем сухих (влажность менее 20%). Соответственно, для обогрева дома придется израсходовать вдвое больше твердого топлива. Отдельный вопрос – печь в бане, требующая максимум жара для растопки. При использовании сырой древесины достигнуть высокой температуры не удастся, сколько поленьев ни бросай в топку. Все дело в их слабой жаропроизводительности, которая не даст вам протопить баньку как положено.

Расход воздуха на горение

Для полного сжигания дров и достижения максимальной температуры в топливнике необходимо подавать воздух с избытком в размере 130% от требуемого количества. При создании идеальных условий реакция окисления углерода (горения) описывается упрощенным уравнением:

На словах это означает, что при нагреве древесина разлагается на углерод (С) и водород (Н), а кислород (О) подается извне. Каждый атом углерода встречает 2 атома кислорода и образует углекислый газ. В свою очередь, водород соединяется с остатками кислорода, отчего выделяется вода (опять же, в виде пара). Латинская Q в конце формулы означает выделение теплоты, идущей на нужды отопления.

А вот что получится, если идеальные условия нарушены:

1. Водород – очень активный элемент, поэтому он окисляется в первую очередь. Когда воздуха недостаточно (вы прикрыли поддувало печи или котла), то без молекул кислорода остается углерод. В результате образуется недожженный угарный газ (СО), вылетающий в трубу вместе с дымом.
2. При тотальной нехватке кислорода (так называемый режим тления) углерод превращается в древесный уголь, золу и сажу. Последняя под воздействием дымоходной тяги тоже устремляется в трубу и оседает на ее стенках.
3. Переизбыток воздуха случается от сильной дымоходной тяги или неправильной работы турбонаддува котла. Явление чревато потерями тепла через дымоход.

Примечание. Костер – пример источника тепла с неконтролируемой подачей воздуха. Чем его больше, тем ниже температура огня в костре и меньше тепла на выходе. Чтобы долго греться возле очага, поленья нужно подкладывать непрерывно.

Препятствием для получения хорошего жара от дров может стать температура воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Холодный воздушный поток столь же успешно отнимает драгоценное тепло, как и водяной пар. Неспроста производители качественных отопительных агрегатов устраивают специальный канал для подогрева воздуха от наружных стенок топливника. Как это реализуется на практике, показано на фото самодельного твердотопливного котла от нашего эксперта.

Воздуховод из профильной трубы подогревается задней стенкой топливной камеры, а вентилятор ставится сверху на фланец

Лиственница

Второе после дуба дерево по своим тепловым характеристикам. Рубить его проще, разжигать — тоже. Относится к хвойным, смолистым породам. Растёт не во всех лесах, но кое-где попадается довольно часто, а местами образует лиственничную тайгу.

• Костровая мощность: 0,81дэ.
• Теплотворная способность: 3062 кВт·ч/м³.
• Температура горения: 865 °C.
• Время горения: длительное.
• Пламя: ровное, имеет заметный синий оттенок, искрит, может периодически «постреливать». Дымит.
• Угли: отличаются долгим тлением и хорошим жаром.
• Сложность разжигания: выше средней. Лиственницу запалить несколько проще, чем дуб, но всё равно придётся развести небольшой костерок — перед тем, как бросить в него полено.

Использование древесины исходя из ее теплоемкости

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.

Стоит отметить, что какой бы ни была древесина, если она сырая, то горит хуже сухой и сгорает не до конца, оставляя много золы.

Что может влиять на качество дров как топлива?

Наиболее негативно на теплотоворную способность дров оказывает содержащаяся в них вода. При жизни любая древесина содержит в себе воду, которая добывается корнями растений. При большой влажности древесины тепловая энергия, выделяемая при сгорании будет расходоваться не только на полезные цели (например, обогрев помещения, приготовление пищи или нагрев воды в бане) но и просто на испарение влаги из древесины.

Для понимания проблемности ситуации отметим, что если древесина (практически любая) содержит всего лишь 15 процентов влаги, то ее теплотворный показатель уменьшается до 3660 калорий. А теперь сравните эту цифру с показателями, приведенными в таблице и получится, что использовать влажные дрова – это все равно, что выкинуть часть их еще до размещения в топке.

Потери, определяемые влагой в дровах настолько велики, что эквивалента испарения 15 процентов влаги в килограмме дров хватит, чтобы нагреть до кипения около 10 литров воды.

Дрова хвойных пород: сосна, ель, лиственница

По характерному потрескиванию поленьев, которое буквально ласкает слух, и ярким разлетающимся искрам можно определить горение хвойных поленьев. Они дают много жара, однако сгорают довольно быстро. Но многие недостатки быстро забываются благодаря неповторимому смолистому аромату, который доносится от сгораемых сосновых или еловых дров.

Стоит заметить, что сосновые поленья дают больше жара, чем еловые. Во многом за счет высокого содержания смолистых веществ, благодаря которым выделяется упомянутый выше аромат. Сосновый и еловый, он одинаково производит бодрящий эффект. К тому же может оказывать тонизирующее воздействие на органы верхних дыхательных путей.

Конечно, никто не будет специально выращивать плодовые деревья с той лишь целью, чтобы пустить их потом на дрова. Однако на участке все равно присутствует яблоня, груша, слива или вишня. Со временем можно собрать немало веток и сучьев, которые и пустить в топку. Некоторые сразу разводят костры, однако куда правильнее будет аккуратно распилить их и сложить в поленницу.

Распилить и разрубить дрова ничего не стоит, лидером по части выделения тепла является яблоня, и дыма практически нет. Но такой выбор носит скорее эстетический характер.

Древесину из лиственных пород чаще используют для топки бани, чем хвойные дрова. Для этих целей подходят ясень, ольха, берёза, плодовые деревья.

• Ольха, насчитывающая не один десяток видов, использовалась на Руси для топки бань для знати. Такие дрова легко высушить, даже не создавая им особых условий. Главное, чтобы поленья были заготовлены из дерева, росшего на не очень влажной почве. Дрова из ольхи долгое время не теряют свой природный аромат. Преимущества ольховых дров – быстрое возгорание, большое количество жара, отсутствие дыма из-за малого содержания смол. Аромат ольхи благоприятно влияет на здоровье, помогая преодолеть простуду, депрессию и усталость. Как и осиновые, дрова из ольхи применяют для очистки дымохода от сажи. Ольховые дрова считаются прекрасным вариантом для приготовления шашлыка. Подробнее об этом можно прочесть в статье «Особенности выбора дров для шашлыка».
• Дрова из липы медленно загораются, но выделяют эффективный стойкий жар. Пар от липы считается целебным, особенно, если в печь добавить мёд, и им же намазать тело больного. Эти дрова считаются лучшими для бани, но имеют один недостаток – хранить их можно не более двух лет.
• Качественные дубовые дрова, отобранные от деревьев среднего возраста, относят к престижным видам топлива. Пар от дубовых поленьев терпкий, пахнет лесом и помогает от некоторых хронических болезней, рекомендуется для сохранения здоровья детей. Дубовая древесина идеальна для топки каминов.
• Берёзовые дрова обладают антибактериальными свойствами. Пар в бане, растопленной берёзовыми дровами не старше двух лет, – лёгкий, ароматный, полезный для органов дыхания, помогает бороться с простудными заболеваниями.

Древесина берёзы твёрдая, по теплоотдаче уступает только дубу, значительно превосходя осину и сосну. Для избавления от сажи, засоряющей трубу, по окончании топки берёзовыми дровами в печь добавляют осиновые поленья.

• Ива – доступная, быстровозобновляемая древесина. Горит жарко, быстро прогорает, не коптит, требует значительных запасов.
• Древесина плодовых деревьев – вишен, груш, яблонь, слив – довольно распространённый вариант для топки бани. Такие дрова ароматны, горят жарко и бездымно, особенно яблоневые. Для усиления и изменения аромата используют эфирные масла. Если для топки дома можно использовать старые плодовые деревья со сгнившей сердцевиной, то для бани такой вариант нее подходит.

После выбора типа древесины и рубки поленьев необходимо позаботиться об их правильной сушке и последующем хранении. Для этого устраивают поленницу на открытом воздухе или в сарае недалеко от бани. Дрова укладывают вверх корой и не прямо на землю, а на подставку, сооружённую из брусьев и жердей. Подробнее о способах и особенностях сушки пиломатериалов и дров можно прочитать в статье «Как правильно сушить древесину».

Измерение температуры горения

Проверить, до которого градуса разгорелся костёр, можно только специальной аппаратурой. Обычные термометры тут не подойдут. Точнее всего температура в печи может быть замерена с помощью пирометра. Но умельцы наловчились использовать даже мультиметр.

Несколько практических советов

Если вы почувствовали, что в помещении, в котором находится печка при плотно закрытой дверце топки запахло влажными дровами – проверьте целостность и герметичность печного оборудования.

Учтите, что продукты сгорания содержат в себе много кислот, поэтому трубы дымоходов необходимо делать из материалов, устойчивых к агрессивным средам.

После использования дров с высоким содержанием смолы прочистите дымоход.

Чтобы нагревать камни, например для парилки – лучше использовать дрова, которые горят слабо и подают тепло постепенно.

Если вам необходимо быстро нагреть парную комнату – используйте дрова с большой температурой горения и увеличьте подачу воздуха в топку.

Замеры температуры печи: видео



Рябина

Часто и в больших количествах попадается в лесах, в основном в виде невысокого подроста, тем не менее — на опушках и полянах может вырастать до значительных размеров. Нередко попадается и по берегам рек, особенно — таёжных.

Древесина рябины достаточно плотная, по массе сравнима с черёмухой. О точных теплотворных характеристиках рябиновых дров также ничего неизвестно. Нам в нашей практике неоднократно попадался рябиновый сушняк, который горел примерно как ольха, но углей от него особых не было.

Кизяк

Засохший (до полного обезвоживания) навоз крупного рогатого скота также может выручить туриста в бездровье. Коровьи лепёшки весьма недурственно и долго горят, а жару от них получается порядком.

К сожалению — ни в литературе, ни в интернете, точных параметров кизяка как топлива найти не удалось, несмотря на то, что во многих сельских местностях и аграрных странах он является традиционным способом отопления. Но поговаривают, что по своим характеристикам кизяк примерно соответствует торфу.

Конструктивные меры защиты

Огнезащитные меры в отношении большинства деревянных домов и других строений обеспечиваются соответствующими конструктивными решениями, а также за счёт их обработки специальными химическими реактивами (антипиренами).

Защищённость этого вида реализуется повышением массы отдельных элементов, исключением заострённых рёбер и сильно выступающих частей («острожка граней»), использованием лишённых пустот древесных элементов.

Применяются также термоустойчивые утеплители, огнезащита поверхностей деревянных конструкций специальными обмазками. Используются защитные покрытия в виде асбестоцементных (гипсолитовых) листовых заготовок и штукатурка толщиной до 1,5 сантиметра.

Кроме того, для снижения показателя горючести при проектировании намеренно сокращается количество конструкций с параллельно расположенными древесными элементами и пустотами между ними.

Дополнительные меры противодействия распространению пожара предполагают соблюдение норм формирования противопожарных разрывов.

К этому можно добавить разбивку строений специальными перегородками и соответствующее обустройство стенных проёмов (окон и дверей) и огнестойких кровель. Все эти меры позволяют усилить конструкцию в смысле её способности противостоять распространению пожара.

Бук, ясень

По теплотворности бук и ясень относятся к первой группе – горят долго, жара дают много, даже если пролежали всего месяц или сразу из-под топора в печь. Как и дубовые, из-за твердости и плотности неохотно разгораются, но максимально долго поддерживают горение, благодаря чему их требуется меньше. Но если ясень еще более-менее доступен, топить буком, дорогое удовольствие, которое стоит оставить для камина или на случай сильных морозов.