Které palivové dřevo produkuje méně tepla?

Palivové dřevo je tradičním tuhým palivem, které se dlouhodobě používá v regionech, kde je k dispozici velké množství dřeva. Na tom, jak vysoká je teplota spalování dřeva v kamnech, závisí nejen rychlost, jakou se dům vytápí, ale také efektivita využití paliva, a tedy i výše finančních nákladů. Hlavní charakteristiky dřeva, stejně jako faktory ovlivňující množství tepelné energie emitované palivovým dřevem, budou diskutovány v článku níže.

Teplotní práh pro spalování dřeva různých druhů

V závislosti na struktuře a hustotě dřeva, jakož i na množství a vlastnostech pryskyřic závisí teplota spalování palivového dřeva, jeho výhřevnost a vlastnosti plamene.

Pokud je dřevo porézní, bude hořet velmi jasně a intenzivně, ale nebude produkovat vysoké spalovací teploty – maximální hodnota je 500 ℃. Ale hustší dřevo, jako je habr, jasan nebo buk, hoří při teplotě asi 1000 ℃. Teplota spalování břízy (asi 800 ℃), stejně jako dubu a modřínu (900 ℃) je o něco nižší. Pokud mluvíme o druzích, jako je smrk a borovice, pak se rozsvítí při přibližně 620-630 ℃.

Použití dřeva na základě jeho tepelné kapacity

Při výběru druhu palivového dřeva se vyplatí zvážit poměr ceny a tepelné kapacity konkrétního dřeva. Jak ukazuje praxe, za nejlepší možnost lze považovat březové palivové dřevo, které má nejlepší rovnováhu těchto ukazatelů. Pokud si koupíte dražší palivové dřevo, náklady budou méně efektivní.

Pro vytápění domu kotlem na tuhá paliva se nedoporučuje používat druhy dřeva jako je smrk, borovice nebo jedle. Faktem je, že v tomto případě nebude teplota spalování dřeva v kotli dostatečně vysoká a na komínech se bude hromadit spousta sazí.

Palivové dřevo vyrobené z olše, osiky, lípy a topolu má také nízkou tepelnou účinnost díky své porézní struktuře. Kromě toho někdy během procesu hoření olše a některé další druhy palivového dřeva vystřelí uhlí. V případě otevřené pece mohou takové mikrovýbuchy vést k požárům.

Stojí za zmínku, že bez ohledu na to, jaké je dřevo, pokud je vlhké, hoří hůře než suché dřevo a neshoří úplně a zanechává spoustu popela.

Přenos tepla při spalování dřeva v kamnech

Mezi teplotou spalování dřeva v kamnech a přenosem tepla je přímá úměra – čím je plamen teplejší, tím více tepla uvolňuje do místnosti. Množství vyrobené tepelné energie je ovlivněno různými vlastnostmi stromu. Vypočtené hodnoty lze nalézt v referenční literatuře.

Stojí za zmínku, že všechny standardní ukazatele byly vypočteny za ideálních podmínek:

dřevo je dobře vysušené;
topeniště pece je uzavřeno;
kyslík je dodáván v jasně dávkovaných dávkách pro podporu spalovacího procesu.

Přirozeně je nemožné vytvořit takové podmínky v domácí troubě, takže se uvolní méně tepla, než ukazují výpočty. Proto budou normy užitečné pouze pro stanovení obecné dynamiky a porovnávání charakteristik.

Jaký je proces spalování

Izotermická reakce, při které se uvolňuje určité množství tepelné energie, se nazývá spalování. Tato reakce prochází několika po sobě jdoucími fázemi.

V první fázi se dřevo ohřeje externím zdrojem ohně do bodu vznícení. Při zahřátí na 120-150 ℃ se dřevo změní na uhlí, které je schopné samovznícení. Jakmile teplota dosáhne 250-350 ℃, začnou se uvolňovat hořlavé plyny – tento proces se nazývá pyrolýza. Zároveň dochází k doutnání vrchní vrstvy dřeva, které je doprovázeno bílým nebo hnědým kouřem – jde o smíšené pyrolýzní plyny s vodní párou.

Ve druhém stupni se pyrolýzní plyny v důsledku zahřívání zapálí světle žlutým plamenem. Postupně se šíří po celé ploše dřeva a pokračuje v ohřevu dřeva.

Další fáze je charakterizována zapálením dřeva. Zpravidla by se měl zahřát na 450-620 ℃. Aby se dřevo vznítilo, potřebujete externí zdroj tepla, který je dostatečně intenzivní, aby dřevo rychle zahřál a urychlil reakci.

Kromě toho je rychlost vznícení palivového dřeva ovlivněna faktory, jako jsou:

trakce;
vlhkost dřeva;
průřez a tvar palivového dřeva, jakož i jeho množství v jednom stohu;
struktura dřeva – volné palivové dřevo se vznítí rychleji než husté dřevo;
umístění stromu vzhledem k proudění vzduchu – horizontálně nebo vertikálně.

Pojďme si ujasnit některé body. Vzhledem k tomu, že mokré dřevo při hoření nejprve odpaří přebytečnou kapalinu, vznítí a hoří mnohem hůře než dřevo suché. Na tvaru také záleží – žebrovaná a zubatá polena se zapalují snadněji a rychleji než hladká, kulatá.

Tah v komíně musí být dostatečný, aby zajistil proudění kyslíku a odváděl tepelnou energii uvnitř topeniště ke všem předmětům v něm umístěným, ale ne aby rozfoukal oheň.

Čtvrtým stupněm termochemické reakce je stabilní spalovací proces, který po propuknutí pyrolýzních plynů pokryje veškeré palivo v topeništi. Spalování prochází dvěma fázemi – doutnáním a hořením plamenem.

Uhlí vzniklé pyrolýzou při procesu doutnání hoří, přičemž plyny se uvolňují poměrně pomalu a nemohou se kvůli své nízké koncentraci vznítit. Kondenzace plynů při jejich ochlazování vytváří bílý kouř. Jak dřevo doutná, čerstvý kyslík postupně proniká, čímž se reakce dále rozšiřuje na zbytek paliva. Plamen vzniká v důsledku spalování pyrolýzních plynů, které se pohybují vertikálně směrem k výstupu.

Dokud je uvnitř topeniště udržována požadovaná teplota, je dodáván kyslík a je zde nespálené palivo, proces spalování pokračuje.

Pokud takové podmínky nejsou dodrženy, pak termochemická reakce vstupuje do konečné fáze – rozpadu.

Jak určit teplotu spalování v kamnech na dřevo

Měření teploty spalování dřeva v krbu lze provádět pouze pyrometrem – k tomu nejsou vhodné žádné jiné měřicí přístroje.

Pokud takové zařízení nemáte, můžete vizuálně určit přibližné indikátory na základě barvy plamene. Nízkoteplotní plamen má tedy tmavě červenou barvu. Žluté světlo signalizuje, že teplota získaná zvýšením tahu je příliš vysoká, ale v tomto případě se komínem okamžitě odpaří více tepla. Pro kamna nebo krb bude nejvhodnější teplota spalování, při které bude barva plamene žlutá, jako např. suché březové dříví.

Moderní kamna a kotle na tuhá paliva, stejně jako uzavřené krby, jsou vybaveny systémem regulace přívodu vzduchu pro úpravu předávání tepla a intenzity spalování.

Tepelný výkon dřeva

Kromě hodnoty výhřevnosti, tedy množství tepelné energie uvolněné při spalování paliva, existuje ještě pojem tepelný výkon. To je maximální teplota v kamnech na dřevo, které může plamen dosáhnout, když dřevo intenzivně hoří. Tento ukazatel také zcela závisí na vlastnostech dřeva.

Zejména pokud má dřevo volnou a porézní strukturu, hoří při poměrně nízkých teplotách, vytváří lehký, vysoký plamen a produkuje poměrně málo tepla. Ale husté dřevo, i když vzplane mnohem hůř, i při slabém a nízkém plameni dává vysokou teplotu a velké množství tepelné energie.

Vlhkost a intenzita spalování

Pokud bylo dřevo nedávno pokáceno, obsahuje 45 až 65 % vlhkosti v závislosti na ročním období a druhu. Takto vlhké dřevo bude mít v krbu nízkou spalovací teplotu, protože se spotřebuje velké množství energie na odpařování vody. V důsledku toho bude přenos tepla z vlhkého dřeva poměrně nízký.

Existuje několik způsobů, jak dosáhnout optimální teploty v krbu a uvolnit dostatek tepelné energie k zahřátí:

Spalte najednou dvakrát tolik paliva, abyste vytopili svůj domov nebo uvařili jídlo. Tento přístup je plný značných nákladů na materiál a zvýšeného hromadění sazí a kondenzátu na stěnách komína a v průchodech.
Surová polena se nařežou, rozdělí na malé polena a umístí se pod přístřešek, aby se vysušila. Zpravidla za 1-1,5 roku ztrácí palivové dřevo až 20% vlhkosti.
Palivové dřevo lze zakoupit již dobře vysušené. Jsou sice poněkud dražší, ale jejich přenos tepla je mnohem větší.

Stojí za zmínku, že dřevo surového pokáceného topolu a některých dalších druhů je zcela nevhodné pro použití jako palivo. Je sypký, obsahuje hodně vody, takže při hoření produkuje velmi málo tepla.

Surové březové palivové dřevo má přitom poměrně vysokou výhřevnost. Kromě toho jsou vhodné k použití surové polena vyrobené z habru, jasanu a jiných hustých dřevin.

Jak tah v kamnech ovlivňuje spalování?

Pokud se do topeniště dostane nedostatečné množství kyslíku, snižuje se intenzita a teplota spalování dřeva a zároveň se snižuje jeho přenos tepla. Někdo preferuje přikrytí popela v kamnech, aby prodloužil dobu hoření jedné záložky, ale ve výsledku palivo hoří s nižší účinností.

Pokud je dřevo spalováno v otevřeném krbu, kyslík volně vstupuje do topeniště. V tomto případě tah závisí především na vlastnostech komína.

Za ideálních podmínek vypadá vzorec pro termochemickou reakci asi takto:

To znamená, že když je k dispozici kyslík, dochází ke spalování vodíku a uhlíku, což má za následek tepelnou energii, vodní páru a oxid uhličitý.

Pro maximální teplotu spalování suchého paliva musí do topeniště vstoupit asi 130 % kyslíku potřebného pro spalování. Při zavřených vstupních klapkách vzniká v důsledku nedostatku kyslíku přebytek oxidu uhelnatého. Takto nespálený uhlík se odpaří do komína, ale teplota spalování uvnitř topeniště klesá a přenos tepla paliva se snižuje.

Moderní kotle na tuhá paliva jsou často vybaveny speciálními akumulátory tepla. Tato zařízení akumulují nadměrné množství tepelné energie uvolněné při spalování paliva za podmínek dobré trakce a vysoké účinnosti. Tímto způsobem můžete ušetřit palivo.

V případě kamen na dřevo není mnoho příležitostí k úsporám dřeva, protože okamžitě uvolňují teplo do vzduchu. Kamna sama o sobě dokážou udržet jen malé množství tepla, ale železná kamna toho nejsou schopna vůbec – přebytečné teplo z nich jde okamžitě do komína.

Zvýšením tahu v topeništi je tedy možné dosáhnout zvýšení intenzity spalování paliva a jeho přenosu tepla. V tomto případě se však tepelné ztráty výrazně zvyšují. Pokud zajistíte pomalé spalování dřeva v kamnech, jeho přenos tepla bude menší a množství oxidu uhelnatého bude větší.

Vezměte prosím na vědomí, že účinnost generátoru tepla přímo ovlivňuje účinnost spalování dřeva. Kotel na tuhá paliva se tak může pochlubit účinností 80 %, kamna pouze 40 %, záleží na jeho konstrukci a materiálu.

Závěry

Nejlepší možností z hlediska úspory nákladů, jakož i účinnosti spalování a přenosu tepla lze tedy považovat březové palivové dřevo. Protože tvrdé dřevo s vysokým tepelným výkonem je výrazně dražší, používá se jako palivové dřevo mnohem méně často.