Теплотворна здатність дров

Що дасть більше тепла – тонна дубових дров чи тонна соснових? На перший погляд – очевидно: дуб щільніший за сосну, значить, дасть більше тепла. Якщо подумати уважніше, різниці ніякої: якщо вага однакова, то і кількість тепла буде однаковою.

 

Насправді обидві відповіді неправильні. Теплотворна здатність дров залежить не тільки (і не стільки) від породи дерева, а від кількох інших факторів: відсотка вологості, пористості, зольності та навіть умов зберігання дров.

 

Склад та структура деревини

Щоб розібратися, чим визначається теплотворна здатність дров, варто ознайомитись із їх складом.

 

Основний компонент дров, що виділяє тепло при горінні – деревина. Воно на 60% складається з целюлози та на 30% - з лігніну. Ще 7-9% припадають на інші органічні речовини (смоли, дубильні речовини, білки тощо), а 1-3% - на мінеральні компоненти, тобто золу. Якщо уявити монолітний куб об'ємом 1м3 з такої речовини, яка не має ні пор, ні інших домішок, він важитиме 1540 кг. Іншими словами, щільність деревини - 1540 кг/м3.

 

Але, на жаль, дерева не ростуть рівними кубами зі 100% деревини. Вони містять безліч пор і порожнин, які являють собою відмерлі клітини та міжклітинний простір. Розмір та кількість пор залежить від породи дерева. Саме вони зумовлюють різницю у щільності різних дров.

 

Ще один важливий компонент – волога. Завдяки пористій структурі дрова легко набирають вологу навіть із повітря. При правильному зберіганні на свіжому повітрі дрова мають вологість 12-15%, а вогкості можуть набирати до 70% вологи. Нульову вологість можна досягти тільки при просушуванні в печі.

 

Визначення та пояснення термінів

Питома теплотворність деревини – це теплова енергія, що вивільняється під час повного спалювання дров певної маси чи об’єму.

Вона вимірюється в кілокалоріях або джоулях на кілограм, кубометр або тонну (наприклад, ккал/кг, ккал/м3, Дж/кг). Відповідно, теплотворність буває об'ємна та масова. Перша найчастіше використовується як характеристика якості дров, оскільки дрова зазвичай вимірюють і відвантажують в об'ємних одиницях. Але масова теплотворність краще відображає якість, тому що різні породи і навіть різні партії дров відрізняються щільністю, вологістю та іншими показниками.

 

Найвища теплотворність деревини – це кількість енергії, що виділяється при згорянні 1 кг абсолютно сухої деревини.

 

При визначенні цього параметра зразок повністю спалюють у калориметрі, а потім охолоджують водяну пару та продукти горіння до початкової температури. Деревина вважається абсолютно сухою, якщо після сушіння її маса коливається в межах 1% протягом трьох діб.

 

Нижча (робоча) теплотворність деревини – це різниця між вищою теплотворністю та прихованою теплотою горіння.

 

Робоча теплотворність завжди нижча за абсолютну, оскільки в реальному житті дрова не можуть відповідати визначенню абсолютно сухої деревини. Цей показник залежить від вмісту вологи.

 

Прихована теплота горіння – це теплота, яка витрачається на нагрівання водяної пари.

 

Щільність – це вага певного об’єму дров. Щільність вимірюється в г/см3, кг/м3 т/м3 і т.п.

 

Вологість – це відсоток вмісту води у деревині.

 

Розрізняють абсолютну та відносну вологість. Абсолютну вологість розраховують по відношенню до абсолютно сухого дерева, а відносну по відношенню до ваги самого дерева. Наприклад, відносна вологість 60% (тобто коли 60% ваги дров становить вода) відповідає абсолютній вологості 150%. Також дрова класифікують щодо відносної вологості: 7-20% - кімнатно-суха, 20-50% - повітряно-суха, 50-70% - сплавна або свіжозрубана.

 

Від чого залежить теплотворність?

Усі вищеописані чинники впливають на те, скільки тепла дасть саме ваш запас дров. Базовий показник – це теплотворність деревини, яка становить 4750 ккал/кг. Але, як згадувалося вище, дрова містять ще пори та вологу.

 

Чим більше пор, тим нижче щільність і, відповідно, об'ємна теплотворність.

 

Наприклад, кілограм абсолютно сухої сосни виділяє 5,2 кВт/год, а листяні породи – 5 кВт/год. Але хвойні мають менш щільну деревину, ніж листяні породи, тому об'ємна теплотворність у них нижча. Виходить, що один кубометр соснових дров виділяє менше тепла і витрачається швидше, ніж кубометр дубових (при однаковій вологості).

 

Об'ємна теплотворність дров: таблиця для найпопулярніших сортів.

 

Ще один найважливіший фактор - вологість. Волога знижує теплотворність не тільки тому, що вона штучно підвищує вагу дров. Під час горіння вона «забирає на себе» частину тепла, що виділяється, і знижує ефективність горіння. Наскільки сильно падає масова теплотворна здатність дров при збільшенні вологості, добре видно з таблиці нижче.

 

Калорійність дров: таблиця для деревинної речовини

 

Щоб зрозуміти, чому вологість має такий сильний вплив, доведеться заглибитись у фізико-хімічні механізми процесу горіння.

 

Справа в тому, що деревина сама по собі не горить, а полум'я утворюють продукти її температурного розпаду або піролізу. Під час підпалу температура локально підвищується до 400-500°С, і виділяються перші горючі продукти піролізу. За відсутності втрат тепла у цій ділянці ці продукти загоряються. У міру прогрівання сусідніх ділянок вони також виділяють горючі гази та підхоплюють вогонь. Окислення цих газів проходить на межі між розігрітими газами і киснем повітря. Температура підтримки горіння становить 700-900°С.

 

Так відбувається із сухими дровами. Коли ж у них міститься багато води, вона не дає розігрітися підпаленій зоні високотемпературного піролізу доти, доки не випарується. Це перший етап, на якому тепло витрачається даремно.

 

Крім того, водяна пара заважає окисленню газів, що вже виділилися. Вона знижує температуру та концентрацію цих газів, через що вони залишають зону горіння разом із вологою. Той білий дим від сирих дров – це дорогоцінні горючі речовини, які не змогли окислитися через високу вологість і осідають у димарі у вигляді сажі. На нагрівання кожного кілограма вологи витрачається близько 0,63 кВт.год.

 

Свіжозрубана деревина містить приблизно 50% вологи. Тому сирі дрова так погано горять, а сумлінні виробники заготовляють та сушать дрова заздалегідь. Колоті дрова сохнуть швидше за колоди, тому зрубані і колоті на початку сезону дерева набувають оптимальної вологості (18-24%) вже до осені.

Розрахунок теплотворності дров

І все ж таки, як дізнатися теплотворність конкретної партії дров? Знаючи базовий показник теплотворності деревини, а також вологість цієї партії, це зробити нескладно.

 

Допустимо, відносна вологість становить 20%. Отже, на масу деревини припадає 80%, або 0,8 кг з кожного кілограма. З огляду на це можна розрахувати масову теплотворність на 1 кг дров:

 

4750 ккал/кг x 0,8 кг = 3800 ккал

 

Тепер потрібно дізнатися, скільки тепла піде на випаровування та розігрів водяної пари.

1 ккал/кг°С x 80°С x 0,2 кг = 1,6 ккал (теплота нагріву води від кімнатної температури до 100°С)

 

0,2 кг x 539 ккал/кг = 108 ккал (теплота пароутворення)

0,2 кг x 700°С x 0,51 ккал / кг = 71 ккал (теплота розігріву пари до 800 ° С - середньої температури горіння)

 

Всі ці значення треба відняти від розрахованої вище масової теплотворності:

3800 – 1,6 – 108 – 71 = 3619 ккал

 

Таким чином, нескладно переконатися, що реальна теплотворна здатність дров істотно нижча від теоретичних значень.

 

Як зберегти калорійність деревини?

Декілька простих рекомендацій допоможуть вибрати якісні дрова та мінімізувати втрати тепла.

1. Переконайтеся в тому, що купуєте дрова, що вже відлежалися і просушені.
2. Звертайте увагу на якість деревини: вона не повинна бути трухлявою або покритою пліснявою. Комахи та мікроорганізми руйнують деревну речовину, знижуючи таким чином щільність при збереженні об'єму.
3. Зберігайте дрова в сухому провітрюваному приміщенні. Якщо дрова зберігаються на вулиці, потрібно їх накрити водонепроникним матеріалом (плівкою, шифером тощо).
4. Перед використанням бажано просушити дрова у приміщенні, залишивши на кілька днів.

Переваги співпраці з нашою компанією

Компанія «База Дров» забезпечить вас лише якісним деревним паливом. Зателефонуйте чи залиште заявку на нашому сайті, і ми вам передзвонимо. Наша компанія пропонує:

• Широкий вибір дров різних сортів
• Просушені та колоті дрова
• Зручні розміри полін (довжина 35-40 см, діаметр 10-15 см, інші розміри доступні на замовлення)
• Доставка по Києву та області (ціна залежить від пункту призначення)
• Свій автопарк для оперативної доставки (з сьогодні на сьогодні або на будь-яку дату)
• Оплата будь-яким зручним для вас способом (готівковий, безготівковий, переказ на карту)