Температура горения дров в печи и пламени в котле и камине

Дрова – самый востребованный и доступный вид твердого топлива. Процесс сжигания древесины сопровождается выделением тепловой энергии, которая используется для обогрева частных домов и бань. Теплотворная способность дров определяется температурой их горения, которая зависит от породы древесины и уровня ее влажности. Чем выше температура горения дров, тем эффективнее работают системы обогрева дома и горячего водоснабжения.

Что влияет на жаропроизводительность дров?

Для организации эффективной системы автономного отопления дома необходимо максимальный объем тепловой энергии, полученной при сжигании древесины, направить на обогрев помещений и при этом минимизировать возможные потери.

Жаропроизводительность дров зависит от следующих факторов:

• калорийности (объем тепловой энергии, полученной при сгорании единицы топливного материала);
• естественного уровня влажности в древесине после усушки;
• объема и температуры подаваемой воздушной смеси в топливную камеру;
• породы древесины.

Совокупность всех перечисленных факторов напрямую влияет на эффективность процесса горения топлива. Хорошо высушенные дрова горят сильнее и дольше, чем перенасыщенные влагой. Недостаточный объем воздуха в топке превратит горение дров в тление, а значит, снизит количество производимого тепла. Некоторые породы древесины горят сильнее, другие – слабее, следовательно, и жаропроизводительность у них будет ниже.

Тепловые свойства древесины

Для заготовки дров в качестве топлива используются различные породы древесины, которые отличаются по структуре, плотности и химическому составу. Это оказывает существенное влияние на тепловые свойства древесины – теплоемкость, температуру горения и жаропроизводительность.

При температуре нагрева до 150 градусов древесина превращается в угольный осадок, подверженный самовоспламенению. Температурный режим в 350 градусов способствует термическому разложению топлива и образованию дыма светло-синего или бурого оттенка. Далее горячие дымовые газы продолжают загораться, превращаясь в открытые языки пламени. Этот этап сопровождается повышением температуры до 620 градусов и выше.

Таблица теплотворности древесины

Чем выше температура огня при сжигании древесины, тем лучше показатели теплотворности топлива.

Представляем таблицу сравнительных характеристик по плотности, температуре горения и теплоотдаче разных пород древесины.

При сравнении теплотворности по плотности очевидно, что граб, бук и ясень при сгорании выделяют больше тепла, чем береза, сосна и ель с меньшим показателем плотности. К тому же они относятся к ценным породам, поэтому реже используются для заготовки топливного материала.

Теплотворность – важный параметр выбора подходящего топлива. Несмотря на экологическую безопасность, теплоотдача каменного и древесного угля в 2 раза выше, чем у сухих дров. Это значит, что уголь будет гореть дольше и сгенерирует больше тепловой энергии в единицу времени.

Параметры теплотворной способности указаны для дров, сжигание которых проводится в следующих условиях:

• минимальный уровень влаги в топливном материале;
• процесс горения проходит в закрытом топливнике;
• подача воздуха осуществляется дозированно.

Цвет пламени

Определить температуру горения древесины можно исходя из цвета пламени.

• огонь имеет темно-красный цвет – низкая температура пламени с недостаточным образованием жара;
• белый цвет пламени – высокая температура с усиленной тягой, которая может привести к тепловым потерям;
• оранжевый цвет пламени – оптимальная температура горения с максимальной теплоотдачей.

Какие факторы влияют на температуру горения дров?

Температура возгорания дерева зависит от пород деревьев, которые использовались для заготовки топлива. Ключевые факторы – сорт, влажность древесины и объем воздушной смеси, подаваемой в топливный отсек печи, камина или котла.

Уровень влажности

У свежих дров уровень влажности составляет от 42 до 66%, средний показатель – 54%. Температура горения такого топлива не будет высокой, поскольку производимое тепло расходуется на испарение излишней влаги. В результате это может привести к снижению теплоотдачи топливного материала.

Достичь максимальных температурных показателей при сжигании древесного топлива можно следующими способами:

• для обогрева дома, организации горячего водоснабжения и приготовления еды использовать двойной объем свежих дров, что повлечет за собой увеличение расходов на закупку топлива и обслуживание отопительной системы;
• свежесрубленное дерево правильно подготовить и просушить – провести распилку бревен на поленья и складировать под защитный навес для сушки на открытом воздухе. Оптимальная продолжительность сушки – 12 месяцев;
• выполнить оптовую закупку уже готового хорошо просушенного топлива.

Конечно же, максимальная удельная теплота сгорания дров возможна только при реализации последнего способа.

Дозированная подача воздуха

Чтобы обеспечить полное сжигание топлива и достигнуть высокой температуры, в топливном отсеке должна быть организована подача воздуха в избыточном объеме.

Идеальное горение древесины можно описать следующей формулой:

C+2H₂+2O₂=CO₂+2H₂O+Q (тепло)

При подаче кислорода в топливную камеру дровяной печи в процессе сжигания топлива образуется водород и углерод (левая часть формулы), которые выделяют тепло, пар и углекислый газ (правая часть формулы).

Чтобы температура костра была максимальной, объем воздушной смеси, подаваемой в топливник, должен составлять 130% от объема, который необходим для горения дров.

Закрытие дымоотводных заслонок приводит к уменьшению объема поступающего воздуха и образованию угарного газа. В результате падает температура горения, снижается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные дровяные котлы дополнительно оснащаются теплоаккумуляторами. Они позволяют накапливать излишки тепловой энергии, которая генерируется в процессе сгорания топлива при высоком КПД и хорошей дымоходной тяге.

В некоторых случаях достаточно приобрести теплогенераторную установку с принудительной циркуляцией воздуха.

Конструкция дровяных печей не позволяет экономить топливо, поскольку весь объем тепловой энергии сразу расходуется на обогрев помещения или нагрев воды. Впрочем, увеличение тяги в печах можно обеспечить за счет повышения интенсивности сгорания дров, а также их теплотворности.

Также температура горения зависит от конструктивных особенностей отопительных приборов. Для изготовления котлов и печей используются износостойкие материалы с различным уровнем теплового расширения.

В габаритной каменке из кирпича дровяное топливо сгорает медленно и в полном объеме. Металлические устройства обеспечивают ускоренный процесс горения дров. Они отличаются незначительной зольностью и высокой теплоотдачей.

Как измерить температуру горения дров

Использовать бытовой термометр для измерения температуры горения дров просто невозможно. Да и определить на глаз, насколько жарким является огонь в топливной камере, сложно.

Лучшим устройством для домашних исследований является профессиональный пирометр, работающий по принципу бесконтактного измерения в диапазоне инфракрасного излучения.

Пирометр может направляться на отопительное оборудование с любого расстояния, но ограничен диаметром измеряемого объекта и прозрачностью окружающего воздуха.

Полученные значения измерений находятся в диапазоне от 750 до 1200 градусов.

Сжигание дров в отопительных устройствах – сложный и длительный процесс, результатом которого является выделение тепловой энергии. При этом эффективность самого процесса напрямую зависит от качества и тепловых свойств используемого топлива.