Калории при сжигании древесины
Содержание статьи
Теплотворная способность дров
Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу.
теплотворная способность дров
Почему нас интересует химический состав? Да ведь горение (в том числе и горение дрова в печи) представляет собой химическую реакцию материалов дерева с кислородом из окружающего воздуха. Именно от химического состава той или иной породы древесины и зависит теплотворная способность дров.
Основными связующими химическими материалами в древесине являются лигнин и целлюлоза. Они образуют клетки — своеобразные емкости, внутри которых находится влага и воздух. Также в древесине присутствуют смола, белки, дубильные вещества и другие химические ингредиенты.
От чего зависит теплотворная способность дров?
Химический состав подавляющего большинства пород дерева практически одинаковый. Небольшие колебания химического состава различных пород и определяют различия в теплотворной способности различных пород дерева. Теплотворная способность измеряется в килокалориях — то есть вычисляется количество тепла, получаемое при сжигание одного килограмма дерева той или иной породы. Принципиальных различий между теплотворными способностями различных пород древесины нет. И для бытовых целей достаточно знать усредненные значения.
теплотворность различных пород
Различия между породами в теплотворной способности выглядят минимально. Стоит отметить, что исходя из таблицы может показаться, что выгоднее покупать дрова, заготовленные из древесины хвойных пород, ведь их теплотворность больше. Однако, на рынке дрова поставляются по объему, а не по массе, так что в одном кубометре дров, заготовленных из древесины лиственных пород дерева их будет просто больше.
Вредные примеси в древесине
В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола — то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.
Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.
А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров — львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.
расчет теплотворной способности
Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров. Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении. При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.
Что такое влажность древесины, на что она влияет?
Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.
При измерениях может учитываться два вида влажности:
- Влажность абсолютная — это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
- Влажность относительная — это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.
Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.
Чтобы рассчитать теплотворную способность дров при известной влажности — вы можете использовать следующую формулу:
Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.
Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов — поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.
Плотность древесины и ее влияние на теплотворность
Кроме содержания влаги, на теплотворную способность дров влияет и другой фактор, а именно — плотность. Это обычная физическая величина, показывающая, какой вес вещества приходится на стандартный объем (обычно на один кубометр).
Чтобы оценить теплотворность, нужно использовать немного другую характеристику, а именно удельную теплотворность, представляющую собой величину, производную от плотности и теплотворности.
Экспериментальным путем были получены сведения об удельной теплотворности тех или иных пород древесины. Сведения даны для одинакового показателя влажности в 12 процентов. По результатам эксперимента была составлена вот такая таблица:
удельная теплотворность
Используя данные из этой таблицы вы легко сможете сравнить теплотворную способность различных пород древесины.
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.
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.
Как заготавливать дрова
Заготовка дров начинается обычно в конце осени или в начале зимы, до установления постоянного снежного покрова. Срубленные стволы оставляются на делянах для первичной сушки. По прошествии некоторого времени, обычно зимой или в начале весны дрова вывозятся из леса. Это связано с тем, что в этот период не проводится аграрных работ и замерзшая земля позволяет нагружать больший вес на транспортное средство.
Но это традиционный порядок. Сейчас, в связи с большим уровнем развития техники дрова можно заготовлять круглый год. Предприимчивые люди могут привести вам уже попиленные и поколотые дрова в любой день за разумную плату.
Как пилить и колоть дрова
Распилите привезенное бревно на отрезки, подходящие по размеру вашей топки. После полученные колоды раскалываются на поленья. Колоды с сечением более 200 сантиметров колются колуном, остальные — обычным топором.
Колоды колются на поленья так, чтобы сечение получившегося полена составляло около 80 кв.см. Такие дрова будут довольно долго гореть в банной печи и выделять больше жара. Поленья меньшего сечения используются для растопки.
поленница
Нарубленные поленья складываются в поленницу. Она предназначается не просто для накопления топлива, но и для просушки дров. Хорошая поленница будет располагаться на открытом пространстве, продуваемом ветром, но под навесом, защищающим дрова от атмосферных осадков.
Нижний ряд бревен поленницы укладывается на лаги — длинные жерди, которые предотвращают контакт дров с влажной почвой.
Сушка дров до приемлемого значения влажности происходит примерно за год. К тому же древесина в поленьях сохнет гораздо быстрее, чем в бревнах. Нарубленные дрова достигают приемлемого значения влажности уже за три месяца лета. При годовой сушке дрова в поленнице получат влажность в 15 процентов, которая идеально подходит для сгорания.
Теплотворная способность дров: видео
Источник
Энергетическая ценность древесины. Сколько тепла выделяется при сгорании дров?
Древесина горит по-разному, это общеизвестный факт. Если сжечь равные по объему охапки дров из дуба и тополя, то в первом случае в помещении будет значительно теплее, а горение будет продолжаться дольше. В данной статье мы попробуем разобраться в физико-химических свойствах древесины и понять, от чего зависит ее теплотворная способность.
Из чего состоит древесина?
В одном килограмме хорошо просушенных дров содержится:
· углерода — 495 г;
· кислорода — 442 г;
· водорода — 63 г.
Несмотря на разницу в теплотворной способности древесина всех без исключения пород имеет одинаковый элементный состав.
Эти элементы представляют собой основу органических соединений: целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и сравнительно небольших количеств смол, жиров, камедей.
Поскольку древесина имеет ячеисто-волокнистую структуру, капиллярные явления в ней — обычное дело. Иначе говоря, дрова не бывают абсолютно сухими. И строительную, и топливную древесину разделяют на три категории по влажности:
· комнатно-сухая — 7-20 %;
· воздушно-сухая — 20-50 %;
· сплавная — 51 % и выше.
При сжигании дров остается от 1 до 3 % золы — механических примесей (песка, глины) и водорастворимых минеральных солей, которые были поглощенных корневой системой из почвы.
Какие реакции происходят при горении дров?
Итоговые реакции при горении дров — экзотермическое окисление углерода и водорода:
· C + O ₂ = CO ₂ + 400 кДж;
· H ₂ + ½ O ₂ = H ₂ O + 240 кДж.
Конечно же, целиком весь процесс протекает гораздо сложнее. При этом все тепловые эффекты, которыми сопровождаются промежуточные реакции, учтены в итоговых.
Скажем сразу, что теоретически при сгорании одного килограмма абсолютно сухих дров выделяется около 18 МДж или 4300 ккал энергии. Если вы — знаток химии, можете самостоятельно перепроверить нас: перевести массы всех трех элементов в количество моль, посчитать необходимое для горения количество «добавочного» кислорода и вычислить теплотворную способность. Мы в своих расчетах отталкивались от того, что при горении углерод и водород поделят содержащийся в древесине кислород поровну.
Теплотворная способность и влажность
Если сравните полученное нами значение массовой теплоты сгорания древесины с данными из других источников, наверняка заметите разницу. Например, в статье из Википедии можно найти, что теплотворность дуба, бука и некоторых других лиственных пород составляет не 18, а 15 МДж/кг.
Откуда берется разница в 3 МДж? Мы считали теплоту сгорания абсолютно сухого вещества, а здесь видим данные по древесине влажностью 15%. Около 3 МДж расходуются на испарение воды. 15 МДж/кг — это низшая, или рабочая теплотворная способность.
Существует также понятие о высшей теплотворной способности. При конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, выделяется некоторое количество тепла. Высшая теплотворность — это сумма энергии горения и конденсации. Она составляет около 4750 ккал/кг или 19,8 МДж/кг.
На сегодняшний день технологии усвоения энергии конденсации «работают» в отопительных газовых котлах. Для производителей дровяных печей это пока что одно из самых перспективных направлений работы по усовершенствованию своей продукции.
Объемная теплотворность дров
Дровяная топка имеет ограниченное внутреннее пространство и способна вместить в себя определенное количество древесины. Поэтому для владельца печи практическое значение имеет не массовая, а объемная теплотворная способность. Для ее расчета низшая теплота сгорания умножается на насыпной вес.
Один из факторов, определяющих теплотворность дров — полнота их сгорания. Обратите внимание на новую линейку дровяных печей «ТОП-Драйв» мощностью 15 и 25 кВт. В них реализована технология двойного горения. В верхнюю часть топки подается подогретый вторичный воздух, обеспечивающий полное окисление газов. В результате удается снять максимальное количество тепла и сделать дым экологически безопасным.
Источник
Теплотворность древесины – таблица теплоты сгорания дров
Для тех хозяев, что решили отапливать свой дом твердым топливом, предназначен этот материал. Не сразу удается разобраться, каким топливом отапливать дом дешевле, каким комфортнее. Часто хозяева частных домов идут на поводу у консультантов из магазина, торгующего котлами и печами, и покупают то, что посоветовали им в магазине.
Но консультанту из магазина не жить в вашем доме, ему не придется каждый день топить ваш котел и выслушивать жалобы домашних на холод и сырость в помещениях. А потому консультантов можно причислить к лицам заинтересованным и слушать их доводы через раз.
А для себя раз и навсегда уяснить один момент — только хозяин частного дома один «за себя». Все остальные «против него» — шабашники, производители строительных материалов, производители и продавцы котлов и печей, Газпром, РАО ЕЭС и прочая и прочая.
Так что слушать кого бы то ни было нужно аккуратно, лучше читать обширные темы на всеми уважаемых строительных форумах и выбирать оттуда, пусть и по крупице, необходимые знания.
Даже среди флуда и взаимных оскорблений на строительном форуме вам удастся почерпнуть больше практических знаний, нежели из рекламного буклета производителя или из консультаций продавца в магазине.
Одним из таких камней преткновения, который весьма по своему толкуют производители твердотопливных котлов и печей и консультанты в специализированных магазинах и фирмах — это показатель КПД котла или печи.
Некоторые производители заявляют на свои котлы КПД в 85-90 процентов, хотя предлагают топить свои теплогенераторы углем и дровами. Некоторые производители предлагают потребителю котлы с КПД выше 100 процентов, аргументируя это процессами генерации газа из древесины и пиролизным горением.
А некоторые пишут, что в их печах прямого горения дрова горят до 6-8 часов и могут обогреть чуть ли не дворец в 3 этажа и в несколько десятков комнат.
Поверив, потребитель покупает котел или печь с маркировкой 15 квт, надеясь при помощи этого теплогенератора отопить дом площадью 150 квадратных метров. Пускай его дом нормального утеплен, и по СНиП должно хватать 1 квт тепловой мощности печи или котла на 10 кв.м. дома.
Потребитель начинает топить свой котел дровами, но температура в системе отопления не желает подниматься даже до заветных +65С, не то что до +90С. Дрова летят и летят в топку котла, а дом понемногу замерзает. В чем же дело?
Причин такой ситуации может быть несколько, и со временем мы их все разберем. А пока, вот вам самая первая причина.
Производитель «слегка» лукавит, указывая мощность своего котла или печи в 15 квт при топке «идеальными» дровами — дровами с высокой теплотворной способностью.
А, как известно, древесина разных пород имеет разную теплотворную способность. Посмотрите на представленную ниже таблицу теплоты сгорания дров:
Даже если принять как данность, что все породы древесины в дровах будут использоваться при топке одинаковой влажности, то посмотрите, что получается:
- Бук или дуб почти в 1,5 раза дают больше тепла при топке, чем «слабые» породы дерева — верба, ива и тополь.
- Хвойные породы, находясь в «середнячках», тем не менее, на 40-50 процентов дают меньше тепла при топке.
Производитель, указав мощность в 15 квт для теплотворности высококалорийных дров, заранее ставит потребителя в невыгодное положение, если тот не имеет возможности такие дрова покупать или заготавливать.
Смотрите на таблицу теплоты сгорания дров и понимайте, что если вы топитесь обрезками тополя или остатками досок от строительства, то ТТ котел или печь вам придется выбирать с номиналом в 1,5 раза выше от того, что написано у производителя.
То есть, для того, чтобы отопить дом в 150 кв.м. тополем или сосновыми дровами, вам придется выбрать котел или печь мощностью в 20-23 квт.
Будут вопросы, задавайте их мне, контакты есть на сайте.
С уважением, Сергей Ивашко.
Источник
Дрова
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 января 2018; проверки требуют 33 правки.
У этого термина существуют и другие значения, см. Дрова (значения).
Дрова́ — куски дерева — лесоматериалы — предназначенные для сжигания в печи, камине, топке или костре для получения тепла и света.
В соответствии с требованиями ГОСТ 3243-88 качество дров в России нормируется по породе древесины, номинальной длине и учётной градации, по площади ядровой гнили (в процентах от площади торца), по количеству дров в партии с гнилью от 30 до 65 % площади торца, и по высоте остатков сучьев.
Согласно ГОСТ, дрова длиной до 1 м называются поленьями.
Теплотворность дров[править | править код]
Объём тепла, выделяемый при сгорании дров, зависит от породы дерева и влажности древесины. Влажность снижает теплотворность дров, так как испаряемая вода уносит часть тепловой энергии. Потери от влажности незначительно зависят от начальной температуры дров (точнее, воды в них) и принимаются равными 0,63 кВт·ч на килограмм воды.
Абсолютно сухие дрова лиственных пород выдают около 5 кВт·ч тепла на килограмм дров. Абсолютно сухие дрова хвойных пород дают около 5,2 кВт·ч тепла на килограмм дров, в связи с химическим отличием их древесины.
| Теплотворность 1 кг лиственных дров с 15 % содержанием воды: | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||
В реальных условиях добиться идеальной сухости невозможно, поэтому ниже в таблице представлена теплотворность дров разных пород дерева при влажности 15 % и для сравнения других видов топлива:
| Вид топлива | Теплотворность материала, кВт·ч/кг (МДж/кг) | Плотность материала, кг/дм³ | Погрузочная плотность, кг/м³ | Теплотворность дров, кВт·ч/м³ |
|---|---|---|---|---|
| Бук, ясень | 4,2 (15) | 0,74 | 480 | 2016 |
| Дуб | 4,2 (15) | 0,69 | 470 | 1974 |
| Берёза | 4,2 (15) | 0,65 | 450 | 1890 |
| Лиственница | 4,3 (15,5) | 0,58 | 420 | 1806 |
| Сосна | 4,3 (15,5) | 0,52 | 360 | 1548 |
| Ель | 4,3 (15,5) | 0,44 | 330 | 1419 |
| Мазут | 12 (43) | 0,84 | 840 | 10080 |
| Уголь | 7,8-9,8 (28-35) | 0,6-1,9 |
Хотя массовая теплотворность хвойной древесины больше, чем лиственной, но из-за меньшей плотности древесины удельная объёмная теплотворность у хвойных дров оказывается меньше, чем у лиственных. Хвойные дрова занимают больше места и сгорают быстрее.
Кубометр сухих лиственных дров способен заменить 200 литров нефти, 200 кубометров природного газа. Энергия, извлекаемая из дров, также имеет солнечное происхождение. Но при этом, в отличие от нефти, угля и газа, древесина относится к возобновляемым ресурсам. Дрова как разновидность биотоплива являются источником возобновляемой энергии.
Дрова с юридической точки зрения[править | править код]
Кража дров является преступлением по законам России, но сбор валежника легализован с 2019 года. Однако из-за неточных определений в законодательстве такой способ заготовки дров для своего дома все равно может грозить проблемами с законом. В 2019 году против жителя деревни Нижегородской области возбудили уголовное дело за то, что он вывез из местного леса стволы трухлявых деревьев.[1]
С целью предотвратить незаконное использование древесины, дрова (как и доски и похожие деревянные изделия) в некоторых странах необходимо снабжать специальными бирками. В частности такой закон действует в Украине где существует электронный учет древесины, и на каждом полене должна быть специальная пластиковая бирка с штрих-кодом по которому можно определить его заготовителя и хозяина.[2]
Колка и заготовка дров[править | править код]
Большая часть дров имеет форму поле́на. Технология изготовления поленьев проста: стволы деревьев и толстые ветки пилят на отрезки длиной 40-60 см (чурки) и затем раскалывают топором в продольном направлении на более мелкие части с площадью торца до 100 см². Для колки удобнее использовать специальный топор-колун, лезвие которого имеет форму клина с углом примерно в 30°. Колуном можно раскалывать даже самые толстые чурки при меньшей силе удара. При колке топором, особенно толстых чурок, велика вероятность застревания лезвия в образовавшейся трещине чурки. Тогда, чтобы доколоть или освободить топор, переворачивают топор застрявшей чуркой вверх и бьют обухом по другой чурке.
Правильная стойка во время колки дров — ноги шире плеч. Это предотвратит от травмы в случае промаха, неудачного удара или поломки топора. Также для удобства чурку лучше всего расположить на высоте пояса человека, чаще всего в качестве подставки используют колоду — очень толстый и кряжистый отрезок круглого дерева[3].
Самыми «жаркими» считаются дрова из берёзы, самыми «холодными» — из осины.
Для переноса дров используют корзину-дровницу.
Дрова в культуре[править | править код]
- Пино́ккио (итал. Pinocchio) — персонаж сказки Карло Коллоди (1826-1890) «Приключения Пиноккио. История деревянной куклы» (итал. Le avventure di Pinocchio. Storia d’un burattino).
- Буратино — Говорящее полено в сказке А. Н. Толстого «Золотой ключик, или Приключения Буратино» (1936), Как-то раз Джузеппе в очередной раз напился, и ему в руки попалось говорящее полено, которое он подарил от греха подальше своему собутыльнику Карло, предварительно с ним подравшись. Папа Карло вырезает из полена куклу с длинным носом.
- Дама с поленом в сериале «Твин Пикс»[4].
См. также[править | править код]
Поленья-полуфабрикаты (финская свеча/примус со специальной «начинкой» для зажигания) в магазине Екатеринбурга, 2020 год
- Дрова для костра, какие деревья как горят (Температура горения, время горения, дымность, какое пламя, какие угли, скорость и сложность разжигания)
- Энергетический лес
- Валежник
- Топливные гранулы
- Топливные брикеты
- Щепа (измельчённая древесина)
- Дровянка
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Дрова // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890-1907.
- ГОСТ 3243-88 ДРОВА. Технические условия
- Как рубить (или колоть?) дрова.
Источник