Температура горения дров: сравнительная таблица различных пород

Практически в каждом загородном доме присутствует такой необходимый атрибут, как печка. На ней можно готовить, она же обогревает жилище, способствуя тем самым созданию благоприятной атмосферы в зимнее время. Но иногда для отопления используются котлы, работающие на разном виде топлива. При этом нередко возникает закономерный вопрос: какие дрова лучше для печки?

Что такое твёрдое топливо и каким оно бывает

топливоОснова — фотосинтез

Физика в топкеГлавная характеристика всех видов топлива — теплотворная способность, удельная теплота сгорания. Это физическая величина, характеризующая количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы топлива. Обычно в качестве единицы используется масса (1 кг) или объём (1 м³). Процесс горения Чем значение удельной теплоты сгорания топлива выше, тем меньше его расход, а КПД сжигающего прибора больше. Для владельца котла это означает, что процесс отопления будет более экономичным.Химия процесса горенияТеплотворная способность разных видов топлива зависит от его химического состава: от количества углерода, а также других примесей (кислорода, азота, серы и водорода). Углерод и водород — основные носители энергии, которая при сгорании превращается в тепло. Азот и кислород в процессе горения не участвуют, это балластные вещества, их присутствие в топливе уменьшает процентное количество главных элементов — углерода и водорода.  Кислород, кроме того, образует соединения с углеродом и водородом и этим выводит некоторую их часть из процесса горения. Сера в твёрдом топливе содержится в двух видах: в виде летучей серы, тоже участвующей в горении, и в виде негорючих сульфатов, которые остаются в золе — балластных минеральных веществах, неспособных гореть. Зола — балластные минеральные вещества, не способные гореть Чем больше в топливе минеральных (негорючих) веществ, чем больше образуется золы, тем сильнее снижается эффективность топлива, потому что горючие вещества в нём заменены балластными. Показатель зольность — вторая значимая характеристика качества топлива. Присутствие серы в топливе загрязняет продукты сгорания, выделяясь в виде сернистого газа (сернистого ангидрида) — токсичного вещества, которое при взаимодействии с кислородом окисляется до трёхокиси серы, а при взаимодействии с водой образует серную кислоту, разъедающую металлические поверхности котельного оборудования. Попадая в атмосферу, эта кислота выпадает в виде кислотных дождей.  А трубы дымят… Вообще-то для сложного физико-химического процесса горения в качестве топлива может использоваться всё что угодно: главное, чтобы процесс шёл, и тепло выделялось. Так, во многих районах, где доступ к прочим видам горючих веществ (например, древесине или углю) ограничен или невозможен, в качестве топлива издавна использовались и применяются по сей день кизяки — высушенный навоз крупного (и не очень) рогатого скота, смешанный с соломой.  В сельских районах на севере Индии брикеты из высушенного коровьего и овечьего навоза сегодня применяются даже на теплоэлектростанциях для выработки электроэнергии. По своим физическим характеристикам (удельной теплоте сгорания) коровьи лепёшки вполне сравнимы с углём. Коровьи лепёшки, предназначенные для отопления, сушатся во дворе Но современного владельца загородного дома чаще всего сложно представить раскладывающим кизяки в своём дворе на просушку для будущего отопительного сезона. Да и с коровьими лепёшками нынче во многих местах ситуация напряжённая. Поэтому не станем углубляться в тонкости оптимальных пропорций навоза и соломы, а также методов правильной сушки кизяков.  Обратим внимание на плюсы и минусы распространённых видов твердого топлива: древесиныугляторфа.  Для бытовых котлов чаще всего используют именно эти виды горючих веществ, а в промышленных масштабах ещё применяют горючие сланцы и кокс. Специалисты разделяют твёрдое топливо на ископаемое (образовавшееся в результате метаморфизма из органических остатков миллионы лет назад под действием большого давления и температур), и неископаемое — к этому виду относится древесина и её технологические производные.  

Пара фраз о теплотворной способности

По своему химическому составу древесина представляет собой довольно сложный материал. В него входят основные компоненты – это лигнин и целлюлоза. Но кроме них в дереве присутствуют:

  • смолы;
  • белки;
  • дубильные вещества и прочие ингредиенты.

При горении поленьев в печке (или просто при возгорании деревьев в лесу) происходит взаимодействие этих составляющих с воздухом на химическом уровне. Теплотворная способность дерева (как и любого топлива), или теплопроводность, – это количество тепловой энергии, которое выдает единица веса топливного материала (в нашем случае это 1 кг древесины) в ходе сгорания. Для измерения величины используют килокалории.

Химический состав среди большинства сортов деревьев имеет минимальные колебания, что и обуславливает различия по количеству излучаемых калорий. То есть теплота сгорания некоторых видов дров может быть такой:

  • у лиственных пород показатель равен 4460 ккал/кг;
  • у хвойных пород – 4560 ккал/кг;
  • у смешанных пород – 4510 ккал/кг.

Как можно заметить, различия минимальны. При этом легко понять, что лучше использовать хвойные породы для печки в силу их большей теплопроводности. Только на рынок дрова поставляются в зависимости от объема, а не веса. То есть основной критерий выбора дров – кубометры. Плотность здесь играет не последнюю роль, ведь чем она выше, тем тяжелее древесина.

Для примера возьмем за точку отсчета 1 кубический метр березовых поленьев. Тогда соотношение объема разных пород будет выглядеть следующим образом:

  • поленья из дуба ‒ 0,75 куб. м;
  • поленья из ольхи ‒ 1,1 куб. м;
  • поленья из сосны ‒ 1,2 куб. м;
  • поленья из ели ‒ 1,3 куб. м;
  • поленья из осины ‒ 1,5 куб. м.

То есть 1 кубометр березовых и 0,75 куб. м дубовых поленьев, 1,1 куб. м древесины ольхи (и так далее) выдадут одинаковое количество теплоты. Зная это, теперь в зависимости от того, сколько стоят дрова, можно получить выгодную для себя экономию.

По листьям

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.

Что касается лиственницы, то такими дровами редко кто разжигает топку в силу малой распространенности. При этом стоит учитывать, что при сгорании поленьев в большом количестве выделяется угарный газ. По этой причине не стоит сразу же закрывать заслонку, а в дачном домике или загородном коттедже должна быть качественная вентиляция.

Характерное потрескивание поленьев в камине, яркие искры, то и дело разлетающиеся вокруг — приметы горения хвойных дров. Как и береза, они дают много жара, только сгорают значительно быстрее. Но за неповторимый смолистый аромат, который ощущается при топке сосновыми или еловыми поленьями, можно многие недостатки простить. Только вот следить за очагом придется внимательнее: «выстрелившая» искра способна вылететь из топки и стать причиной больших бед.

Хвойные дрова ценят за неповторимый смолистый аромат

Еловые дрова не такие жаркие, как сосновые — учтите это при заготовке. Лиственничные дрова используются довольно редко — не настолько эта порода дерева у нас распространена. Но если вам такие поленья попадутся, помните: сгорая, они образуют много угарного газа, поэтому ни в коем случае не спешите закрывать заслонку и позаботьтесь о хорошей вентиляции. Кстати, сажи и копоти от смолистых хвойных дров на стенках печки и дымохода осядет ничуть не меньше, чем от березовых.

Деревья сильно отличаются листьями. Осиновые листочки крупнее. Края гладкие, форма классическая. У ольхи же они с зазубринами по краю. Форма вытянутая, ближе к овалу.

Какие дрова можно использовать в России

Традиционно, самой любимой породой дров для сжигания в кирпичных печах в России является береза. Хотя по сути береза представляет собой сорняк, семена которого легко зацепляются за любую почву – оно чрезвычайно широко используется в быту. Неприхотливое и быстро растущее дерево верой и правдой служило нашим предкам уже множество веков.

Березовые дрова имеют сравнительно хорошую теплотворность и горят достаточно медленно, ровно, не накаляя чрезмерно печь. Кром того, даже сажа, получаемая при сгорании березовых дров идет в дело – она включает в себя деготь, который используется как в бытовых, так и в лечебных целях.

Кроме березы, из лиственных пород дерева в качестве дров используется древесина осины, тополя и липы. Качество их по сравнению с березой, конечно же не очень, но при неимении других вполне можно пользоваться и такими дровами. Кроме того, липовые дрова при сгорании выделяют особый аромат, который считается полезным.

Дрова из осины дают высокое пламя. Их можно использовать на заключительном этапе топки, чтобы выжечь сажу, образовавшуюся при сжигании других дров.

Также довольно ровно горит ольха, и после сгорания она оставляет небольшое количество золы и сажи. Но опять же по сумме всех качество ольховые дрова не могут составить конкуренцию березовым. Но с другой стороны – при использовании не в бане, а для приготовления пищи – ольховые дрова очень даже неплохи. Их ровное горение помогает качественно готовить пищу, особенно выпечку.

Дрова, заготовленные из плодовых деревьев встречаются довольно редко. Такие дрова, а особенно клен горят очень быстро и пламя при горении достигает очень высокой температуры, что может негативно сказаться на состоянии печи. К тому же вам всего лишь нужно нагреть в бане воздух и воду, а не плавить в ней металл. При использовании таких дров их необходимо перемешивать с дровами с низкой теплотворной способностью.

Читайте также:  Как построить камин своими руками — пошаговая инструкция

Дрова из хвойных пород дерева используются довольно редко. Во-первых, такая древесина очень часто используется в строительных целях, а во-вторых – наличие большого количества смолы в хвойных деревьях загрязняет топки и дымоходы. Топить печку хвойными дровами имеет смысл только после длительной сушки.

Бёреза

Про дрова из берёзы тоже можно сказать, что они — вторые по мощности после дуба. Своими жаровыми характеристиками они фактически не уступают лиственничным. Однако, заметно лучше колятся и пилятся, да и разгораются куда проще. Ко всему прочему — имеют бересту, которая является одной из лучших природных растопок. Ну и само собой — берёза попадается заметно чаще в наших краях, чем дубы и лиственницы, а в некоторых местах и вовсе произрастает массово. Кстати, даже будучи свежей («зелёной» и сырой) — весьма недурно горит, ибо содержит относительно малое количество влаги, правда и жару даёт поменьше, чем сушняк. Это нередко выручает в сырой местности, где засохшие или заваленные берёзы быстро гниют, и качественные сухие берёзовые дрова — редкость. Между прочим, даже в сухих лесах берёзовые сухары нередко бывает сложно найти, ибо дерево это после усыхания не сбрасывает кору, и почти всегда становится трухлявым.

  • Костровая мощность: 0,80дэ.
  • Теплотворная способность: 3016 кВт·ч/м³.
  • Температура горения: 816 °C.
  • Время горения: длительное.
  • Пламя: ровное, с лёгким потрескиванием, в случае влажной древесины — шипит, может иногда «стрелять». Дымит в самом начале (пока прогорает кора).
  • Угли: «термоядерные» (долго тлеют и дают сильный жар).
  • Сложность разжигания: средняя или лёгкая — зависит от того, сырая берёза или сухая. Первая разгорается весьма муторно, иногда приходится иметь порядочное количество хорошей растопки. Сухая берёза — совсем другое дело. Она способна быстро заняться от собственных щепок и бересты.

Подставка для дров у камина

Корзина или стойка для дров у камина необходима только для украшения интерьера. Её основная задача заключается в хранении и сушке партии дров для одной либо нескольких топок.

Металлическая подставка для хранения дров

Подставка для дров у камина

Деревянная подставка для дров

Зачастую основной объём поленьев хранится в уличных условиях. И даже если топливо сверху прикрыто, это не гарантирует то, что оно будет полностью сухое и спасено от солнечных лучей. Весь период хранения поленница то намокает, то высыхает, и угадать, какими будут дрова при желании владельца растопить камин, просто нереально. Из-за этого поленья заносят в дом заранее, а они, в момент сушки, издают приятный запах леса и украшают дизайн помещения. Когда это необходимо, нужный объём поленьев будет подготовлен для распалки печи.

Таким образом, можно сделать вывод, что обогрев дровами характеризуется множеством нюансов, что нельзя оставлять в стороне. Хотя многим владельцам недвижимости только в удовольствие сам процесс растопки, поэтому они не видят проблем и свободно переходят на отопление дровами.

Подставка для дров у камина

Расчёт расхода дров на отопление дома м2

Сколько нужно дров для отопления 100 м2, легко подсчитать по уже указанной ранее формуле. В примере рассмотрим вариант использования сосновых колотых поленцев 50 см и подвергшихся предварительной сушке. Сжигаться они будут в пиролизном котле, который обладает КПД 80 %. Затраты тепла на обогрев (Q) за морозную пору – приблизительно пять киловатт за час.

Показатель теплоты сгорания (q) для высушенной сосны — 2166 кВт на кубический метр. Его надо подставить в формулу. Результат:

V = 720 * 5 / (2166 * 0,01 * 80) = 2,08.

Второй этап – определить норму расколотой сосны, рассчитанную в складометрах. Он равен 0,73. Выполняем арифметические действия:

2,08 / 0,73=2,85 куб. м.

Предположим, что обогревать строение планируется пять месяцев. Вычисленное значение надо умножить на них. Выходит, что понадобится 2,85*5=14,25 м3 просушенной сосны.

Чтобы понять, сколько надо леса для обогрева конструкций 150 м2, 200 м2, итоговые цифры увеличивают в полтора – два раза.

Теплотворная способность древесины таблица для всех пород

Теплотворная способность древесины зависит от породы, возраста дерева, условий произрастания, места в стволе и т. д. Различают высшую, или абсолютную, теплотворную способность, выражающую количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг древесины, рабочую теплотворную способность древесины с учетом влажности и зольности древесины и удельную теплотворную способность, представляющую отношение рабочей теплотворной способности к объемному весу древесины. Удельная теплотворная способность дает практическую характеристику теплотворной способности древесины.

Высшая теплотворная способность древесины определяется как сумма теплотворных способностей отдельных химических элементов, получаемых при их свободном сгорании. Для древесины приближенно она может быть определена по формуле Д. И. Менделеева:

Q = 81C+ 300Н -26O,

где С, H и О — содержание в древесине углерода, водорода и кислорода в процентах.

Читайте также:  Как сделать своими руками печь на отработке из подручных материалов

Точное определение высшей теплотворной способности древесины производится в лаборатории калориметрическим путем. ремонт мебели на дому

Таблица 3 – Рабочая и удельная теплотворная способность различных древесных пород (по Арнольду)

Порода дерева Воздушносухая древесина (с содержанием 20% влажности) Сравнительная теплотворная способность древесины различных пород по отношению к теплотворной способности древесины граба
рабочая теплотворная способность, кал объемный вес удельная теплотворная способность, Ккал
Береза 2240 0,622 1389 0,89
Бук 2133 0,591 1258 0,80
Вяз 2341 0,547 1282 0,84
Граб 2148 0,769 1654 1,00
Дуб 2229 0,693 1538 0,99
Ель 2274 0,472 1068 0,66
Ива 2316 0,487 1128 0,71
Каштан конский 2309 0,575 1317 0,80
Клен 2277 0,659 1503 0,91
Липа 2382 0,439 1046 0,57
Лиственница 2307 0,474 1084 0,66
Ольха 2244 0,500 1122 0,67
Осина 2329 0,430 1002 0,65
Пихта 2364 0,555 1312 0,70
Сосна 2330 0,550 1282 0,67
Тополь 2268 0,366 839 0,50
Ясень 2191 0,644 1403 0,92
Среднее: 2276 0,551 1248 0,76

Теплотворная способность древесины в большей степени зависит от влажности. С увеличением (влажности древесины ее теплотворная способность понижается.

Рабочая теплотворная способность в Ккал может быть определена по эмпирической формуле проф. Надеждина:

QPc =4370—50 W для воздушно-сухой древесины

QPB = 3870—45 W для сплавной древесины,

где W—относительная влажность древесины в процентах, или может быть определена по диаграмме (Рис. 10).

Рис. 10. Номограмма для определения теплотворной способности древесины различной влажности.

Рис. 10. Номограмма для определения теплотворной способности древесины различной влажности.

Древесина с влажностью 70% практически не горит.

Жаропроизводительность, или температура, развиваемая древесиной при сгорании (температура сгорания), теоретически равна 1547°. Практически с учетом потерь (охлаждение пламени избытком воздуха, теплопотери и пр.) жаропроизводительностъ лежит в пределах от 700 до 1200° и в среднем принимается в 1000—1025°.

Паропроизволительная способность древесины, т. е. количество воды в кг, превращаемое в пар при сгорании 1 кг древесины, невелика и в среднем равна 3,8 кг (см. табл. 4).

Применение древесного угля

Производство древесного угля – перспективное направление. Его потребление постоянно растет, причем он используется как на производстве, так и для бытовых целей. Применение в быту всем знакомо: приготовление пищи на мангале и в барбекю сегодня уже практически не обходится без древесного угля. Древесный уголь многие  предпочитают закладывать в камины: это топливо не дымит, не выделяет газов (в частности, угарного) и  имеет большую теплотворную способность.

Изготовление древесного угля — перспективное направление

Применение древесного угля

В промышленности древесный уголь применяют в металлургии (в нашей стране практически не практикуется), для изготовления фильтров разного назначения. Используется он при выплавке некоторых ценных металлов, кристаллического кремния, активированного угля. Находит применение в сельском хозяйстве и в медицине.

использовать древесный уголь можно и для отопления. Особенность его горения состоит в том, что высоких языков пламени нет. Зато есть равномерный устойчивый жар. Температура горения древесного угля зависит от нескольких факторов: от плотности (из разных сортов древесины уголь  получается разной плотности), от его качества (условий выжига)  и от количества кислорода, подаваемого во время горения. В обычном открытом очаге температура может колебаться от    400 оС до 900оС, но при особых условиях можно достичь и 1200оС (кузнечный горн). Если говорить о средних значениях, то считается что теплотворная способность древесного угля 30МДж/кг.

Вид топлива для твердотопливного котла Удельная теплотворная способность,  МДж Удельная теплотворная способность, кВт/ч
Буроугольный брикет 21 5,84
Необработанный бурый уголь 14,7 4,09
Сосновые дрова 8,9 2,47
Дубовые дрова 13 3,61
Березовые дрова 11,7 3,25
Каменный уголь 29,3 8,14
Кокс 29 8,06
Древесный уголь 30-31 8,62
Торф (сухой) 15 4,17

Как видим из таблицы, тепла древесный уголь выделяет, по крайней мере, не меньше, чем каменный уголь и почти в два с половиной раза больше, чем самые лучшие дрова. Почему же его почти не используют для отопления? Во-первых, в нашей стране уголь древесный производится в очень малых объемах (в мире производят 9 млн. тонн в год, на долю России приходится 100 тыс. тонн) и имеет высокую цену. Если даже покупать его у производителей, то при закупке до 5 тонн просят 180 рублей за 10кг (18000 за тонну). Даже при экономном расходе получается достаточно дорого. Если вы живете в местах, где большое количество лесов, в которых всегда хватает сухостоя, то обеспечить себе некоторое количество древесного угля не очень сложно даже без оборудования.  Можно воспользоваться , которые для процесса требуют только наличия металлической бочки, да и то не обязательно. Конечно, таким способом на всю зиму не запастись, но на то, чтобы засыпать какое-то количество в котел на ночь для поддержания комфортной температуры нажечь можно.

Применение древесного угля

Теплота сгорания древесного угля чуть больше, чем теплота сгорания качественного каменного угля