Baza DrovБлогТеплотворная способность дров

Теплотворная способность дров

Что даст больше тепла – тонна дубовых дров или тонна сосновых? На первый взгляд – очевидно: дуб плотнее сосны, значит, даст больше тепла. Если подумать внимательнее, разницы никакой: раз вес одинаковый, то и количество тепла будет одинаковым.
 
На самом деле оба ответа неверны. Теплотворная способность дров зависит не только (и не столько) от породы дерева, а от нескольких других факторов: процента влажности, пористости, зольности и даже условий хранения дров.
 
теплотворность дров

Состав и структура древесины

Чтобы разобраться, чем определяется теплотворная способность дров, стоит ознакомиться с их составом.
 
Основной компонент дров, который выделяет тепло при горении –  древесинное вещество. Оно на 60% состоит из целлюлозы и на 30% - из лигнина. Еще 7-9% приходятся на другие органические вещества (смолы, дубильные вещества, белки и т.д.), а 1-3% - на минеральные компоненты, то есть золу. Если представить монолитный куб объемом 1м3 из такого вещества, который не имеет ни пор, ни других примесей, он будет весить 1540 кг. Другими словами, плотность древесинного вещества - 1540 кг/м3.
 
Но, к сожалению, деревья не растут ровными кубами из 100% древесины. Они содержат множество пор и полостей, которые представляют собой отмершие клетки и межклеточное пространство. Размер и количество пор зависит от породы дерева. Именно они обуславливают разницу в плотности разных дров.
 
Еще один важный компонент – влага. Благодаря пористой структуре дрова легко набирают влагу даже из воздуха. При правильном хранении на открытом воздухе дрова имеют влажность 12-15%, а в сырости могут набирать до 70% влаги. Нулевой влажности можно достичь только при просушке в печи.
 

Определения и пояснения терминов

Удельная теплотворность древесины – это тепловая энергия, которая высвобождается во время полного сжигания дров определенной массы или объема. 
Она измеряется в килокалориях или джоулях на килограмм, кубометр или тонну (например, ккал/кг, ккал/м3, Дж/кг). Соответственно, теплотворность бывает объемная и массовая. Последняя чаще используется как характеристика качества дров, поскольку дрова обычно измеряют и отгружают в объемных единицах. Но массовая теплотворность лучше отражает качество, потому что разные породы и даже разные партии дров отличаются по плотности, влажности и другим показателям.
 
Высшая теплотворность древесины – это количество энергии, выделяемое при сгорании 1 кг абсолютно сухой древесины.
 
При определении этого параметра образец полностью сжигают в калориметре, а потом охлаждают водяной пар и продукты горения до изначальной температуры. Древесина считается абсолютно сухой, если после просушки ее масса колеблется в пределах 1% на протяжении трех суток.
 
Низшая (рабочая) теплотворность древесины – это разница между высшей теплотворностью и скрытой теплотой горения.
 
Рабочая теплотворность всегда ниже абсолютной, поскольку в реальной жизни дрова не могут соответствовать определению абсолютно сухой древесины. Этот показатель сильно зависит от содержания влаги.
 
Скрытая теплота горения – это теплота, которая расходуется на нагрев водяного пара.
 
Плотность – это вес определенного объема дров. Плотность измеряется в г/см3, кг/м3, т/м3 и т.п.
 
Влажность – это процент содержания воды в древесине. 
 
Различают абсолютную и относительную влажность. Абсолютную влажность рассчитывают по отношению к абсолютно сухому дереву, а относительную – по отношению к весу самого дерева. К примеру, относительная влажность в 60% (то есть когда 60% веса дров составляет вода) соответствует абсолютной влажности в 150%. Также дрова классифицируют по относительной влажности: 7-20% - комнатно-сухая, 20-50% - воздушно-сухая, 50-70% - сплавная или свежесрубленная.
 

От чего зависит теплотворность?

Все вышеописанные факторы влияют на то, сколько тепла даст именно ваш запас дров. Базовый показатель – это теплотворность древесинного вещества, которая составляет 4750 ккал/кг. Но, как упоминалось выше, дрова содержат еще поры и влагу.
 
Чем больше пор, тем ниже плотность и, соответственно, объемная теплотворность.
 
Например, килограмм абсолютно сухой сосны выделяет 5,2 кВт/ч, а лиственные породы - 5 кВт/ч. Но хвойные имеют менее плотную древесину, чем лиственные породы, поэтому объемная теплотворность у них ниже. Получается, что один кубометр сосновых дров выделяет меньше тепла и расходуется быстрее, чем кубометр дубовых (при одинаковой влажности).
 

Объемная теплотворность дров: таблица для наиболее популярных сортов 

таблица теплотворности дров

 
Еще один важнейший фактор – влажность. Влага снижает теплотворность не только потому, что она искусственно увеличивает вес дров. Во время горения она «забирает на себя» часть выделяемого тепла и снижает эффективность горения. Насколько сильно падает массовая теплотворная способность дров при увеличении влажности, хорошо видно из таблицы ниже.
 

Калорийность дров: таблица для древесинного вещества

таблица калорийности дров
Чтобы понять, почему влажность имеет такое сильное влияние, придется углубиться в физико-химические механизмы процесса горения.
 
Дело в том, что древесина сама по себе не горит, а пламя образуют продукты ее температурного распада, или пиролиза. Во время поджога температура локально повышается до 400-500 С, и выделяются первые горючие продукты пиролиза. При отсутствии потерь тепла в этом участке эти продукты загораются. По мере прогревания соседних участков они также выделяют горючие газы и подхватывают огонь. Окисление этих газов проходит на границе между разогретыми газами и кислородом воздуха. Температура поддержания горения составляет 700-900 С. 
 
Так происходит с сухими дровами. Когда же в них содержится много воды, она не дает разогреться подожженной зоне высокотемпературного пиролиза до тех пор, пока не испарится. Это первый этап, на котором тепло уходит впустую.
 
Кроме того, водяной пар мешает окислению уже выделившихся газов. Он снижает температуру и концентрацию этих газов, из-за чего они покидают зону горения вместе с влагой. Тот самый белесый дым от сырых дров – это драгоценные горючие вещества, которые не смогли окислиться из-за высокой влажности и оседают в дымоходе в виде сажи. На нагрев каждого килограмма влаги уходит около 0,63 кВт.ч.
 
Свежесрубленная древесина содержит примерно 50% влаги. Поэтому сырые дрова так плохо горят, а добросовестные производители заготавливают и сушат дрова заранее. Колотые дрова сохнут быстрей бревен, поэтому срубленные и колотые в начале сезона деревья приобретают оптимальную влажность (18-24%) уже к осени.

Расчет теплотворности дров

калорийность дров

И все же, как узнать теплотворность конкретной партии дров? Зная базовый показатель теплотворности древесинного вещества, а также влажность данной партии, это сделать несложно. 
 
Допустим, относительная влажность составляет 20%. Следовательно, на массу древесинного вещества приходится 80%, или 0,8 кг с каждого килограмма. Учитывая это, можно рассчитать массовую теплотворность на 1 кг дров:
 
4750 ккал/кг x 0,8 кг = 3800 ккал
 
Теперь нужно узнать, сколько тепла уйдет на испарение и разогрев водяного пара. 
1 ккал/кг°С x 80°С x 0,2 кг = 1,6 ккал (теплота нагрева воды от комнатной температуры до 100°С)
 
0,2 кг x 539 ккал/кг = 108 ккал (теплота парообразования)
0,2кг x 700°С x 0,51ккал/кг°С = 71 ккал (теплота разогрева пара до 800°С – средней температуры горения) 
 
Все эти значения нужно вычесть из рассчитанной выше массовой теплотворности:
3800 - 1,6 - 108 - 71 = 3619 ккал
 
Таким образом, несложно убедиться, что реальная теплотворная способность дров существенно ниже теоретических значений.
 

Как сохранить калорийность древесины?

Несколько простых рекомендаций помогут выбрать качественные дрова и минимизировать потери тепла.
  1. Убедитесь в том, что покупаете не свежесрубленные, а уже отлежавшиеся и просушенные дрова.
  2. Обращайте внимание на качество древесины: она не должна быть трухлявой или покрытой плесенью. Насекомые и микроорганизмы разрушают древесинное вещество, снижая таким образом плотность при сохранении объема.
  3. Храните дрова в сухом проветриваемом помещении. Если дрова хранятся на улице, нужно их накрыть водонепроницаемым материалом (пленкой, шифером и т.д.)
  4. Перед использованием желательно просушить дрова в помещении, оставив их на несколько дней.

Преимущества сотрудничества с нашей компанией

Компания «База Дров» обеспечит вас только качественным древесным топливом. Позвоните или оставьте заявку на нашем сайте, и мы вам перезвоним. Наша компания предлагает:
  • Широкий выбор дров разных сортов
  • Просушенные и колотые дрова
  • Удобные размеры поленьев (длина 35-40 см, диаметр 10-15 см, другие размеры доступны под заказ)
  • Доставка по Киеву и области (цена зависит от пункта назначения)
  • Свой автопарк для оперативной доставки (с сегодня на сегодня или на любую указанную дату)
  • Оплата любым удобным вам способом (наличный, безналичный, перевод на карту)