Teplota spalování palivového dřeva: srovnání různých druhů dřeva

Palivové dřevo se stále používá jako palivo do kamen a krbů a k vaření na otevřeném ohni. Každý uživatel má zájem na tom, aby jím nakupované palivo zajišťovalo maximální teplotu hoření dřeva. Schopnost nasměrovat maximální množství tepelné energie získané při spalování dřeva k vytápění objektu a zároveň minimalizovat možné ztráty, je konečným cílem každého majitele autonomního topného systému. Tepelný výkon polen používaných jako palivo přímo závisí na faktorech, jako jsou:

• druhy dřeva;
• objem vzduchové směsi vstupující do topeniště a její teplota;
• skutečný obsah vlhkosti palivového dřeva v době jeho umístění do topeniště;
• obsah kalorií (tento termín označuje množství tepelné energie získané při spalování jednotky paliva).

Jejich kombinace má přímý vliv na účinnost spalování. Suché dřevo hoří déle a lépe než mokré dřevo. Nedostatek kyslíku dodávaného do krbu palivového dřeva v kamnech ho uvádí do režimu doutnání, což výrazně snižuje množství vydávaného tepla. Když to víte, můžete si předem koupit to, co potřebujete.

Tepelné parametry dřeva

Hlavními faktory ovlivňujícími teplotu, při které hoří palivové dřevo, jeho výhřevnost a vlastnosti otevřeného ohně (při použití dřeva jako tuhého paliva), je složení a množství pryskyřic obsažených v druhu, struktuře a hustotě materiálu. Příklad. Porézní topolové dřevo hoří jasně, ale teplota nepřesahuje 500°C. Hustší tvrdá dřeva (jasan, buk) vytvářejí při spalování teploty přesahující 1000°C. Tato hodnota u břízy kolísá kolem 800 °C, u modřínu a dubu asi 900 °C. Průměrná teplota spalování jehličnatého dřeva je 630°C.

Jak vybrat správné palivové dřevo správné kvality

Březové palivové dřevo má optimální poměr ceny a tepelné účinnosti. Použití jiných plemen, a to i při vyšších teplotách, není ekonomicky výhodné kvůli jejich vysoké ceně. Měkké dřevo se svým mírným tepelným výkonem je vhodné na ohniště. Ale je nežádoucí je používat v kamnech, kotlích na tuhá paliva nebo krbech. Teplo, které vytvářejí, nestačí k efektivnímu vytápění místnosti, ale zaručeně ucpávají topné zařízení a komín sazemi. Mezi nekvalitní palivo patří i polena z pórovitého dřeva (olše, vrba, osika, topol, lípa). Vyznačují se extrémně nízkým vývinem tepla. Zmíněné dřevo při spalování uhlíky „vystřelí“. Při spalování otevřeného krbu to může vést k požáru. Při výběru palivového dřeva věnujte pozornost jeho vlhkosti. Ty syrové mnohem hůř hoří, kouří a po dohoření zanechávají spoustu popela.

Přenos tepla a teplota spalování

Čím vyšší je první indikátor, tím více tepla se uvolní během spalování takového palivového dřeva. Proto měrná výhřevnost (J/kg) přímo závisí na druhu dřeva. Ideální podmínky pro spalování jsou:

• spalování je organizováno v uzavřeném objemu (pec topného zařízení);
• palivové dřevo je co nejsušší;
• je organizován dávkovaný přívod vzduchu (pouze v objemu potřebném pro úplné spálení).

Tabulkové hodnoty výhřevnosti dřeva jsou užitečné pouze pro počáteční srovnání různých druhů mezi sebou. Skutečná čísla jsou vždy výrazně nižší.

Co je spalování a jak k němu dochází?

Jedná se o izotermický proces uvolňující teplo, který lze rozdělit do několika fází:

• ohřev – působením otevřeného plamene z vnějšího zdroje se úsek polena zahřeje na teplotu, jejíž dosažení zajišťuje jeho zapálení.

Dosažení teploty (120-150) °C iniciuje zuhelnatění dřeva. Výsledné uhlí je schopné samovznícení. (250-350) °C začíná pyrolýza (tepelný rozklad na složky přítomné v plynné formě). Zuhelnatělá vrchní vrstva hoří bez vytvoření otevřeného ohně (doutnatí). Proces je doprovázen uvolňováním hnědého (bílého) kouře, tvořeného směsí těchto plynů s vodní párou.

• vznícení existujících pyrolýzních plynů – pokračující ohřev podporuje tepelný rozklad dřeva, zvyšuje koncentraci pyrolýzních plynů, které vzplanou.

Požár se šíří na celý vytápěný prostor. Vytvoří se stabilní plamen, který má světle žlutou barvu.

• Zapálení – palivové dřevo se zapálí. Průměrná procesní teplota (450-620) °C.

K tomu dochází vlivem vnějšího zdroje tepelné energie. Ten iniciuje zahřívání a urychluje termochemickou reakci.

Hořlavost polen závisí na značném počtu vnějších faktorů:

a) – průřez kulatiny, její tvar a objemová hmotnost;

b) – síla tahu proudu;

c) — stupeň vlhkosti dřeva;

d) – umístění klády vzhledem k pohybujícímu se proudu vzduchu (horizontálně, vertikálně);

e) – hustota kulatiny (porézní rychleji svítí, žebrované hoří lépe než kulaté, masivní hůře než malé, nehoblované rychleji než hladké).

• Spalování – jsou-li vytvořené podmínky spalování blízké optimálním, zapálené pyrolýzní plyny iniciují proces stabilního spalování, který se rozšíří na celou palivovou náplň.

Proces pokračuje tak dlouho, dokud jsou zachovány podmínky pro spalování (dostupnost paliva, přísun kyslíku, udržování teploty na požadované úrovni).

• Zhasnutí – při nesplnění některé z těchto podmínek plamen zhasne.

Jak zjistit teplotu hoření dřeva

To lze provést na dálku pomocí pyrometru (přesné měření). Stávající modely pro domácnost umožňují měření v rozsahu (700-1200) °C. Přibližná hodnota umožňuje nastavit barvu plamene:

• tmavě červená – ke spalování dochází při nízkých teplotách (nevytváří se dostatek tepla);
• bílá – vysokoteplotní proces, ke kterému dochází při zvýšeném tahu (dochází k určitým tepelným ztrátám);
• oranžovo-žlutá – optimální teplota spalování (charakteristická pro břízu) a maximální přenos tepla.

Jaké druhy dřeva mají nejvyšší tepelný výkon?

Výhřevnost dřeva udává, kolik tepelné energie se uvolní při procesu spalování. Ale je tu ještě jedna vlastnost, na kterou se často zapomíná: tepelný výkon. Toto je název pro maximální hodnotu teploty, která závisí na druhu dřeva a lze jí dosáhnout při spalování dřevěného paliva. Příklad je uveden níže (druh dřeva/tepelný výkon v %/teplota):

• popel – 87 – 1044;
• dub zimní sklizený – 75 – 900;
• letní sklizeň – 70 – 840;
• modřín – 72 – 865;
• bříza – 68 – 816;
• akát – 59 – 708;
• lípa – 55 – 660;
• borovice – 52 – 624;
• osika – 51 – 612;
• olše – 46 – 552;
• topol – 39 – 468.

Co ovlivňuje vznik teploty spalování

Kromě druhu dřeva je třeba brát v úvahu i hodnoty jako vlhkost, realizovaný tah a provedení topného zařízení, ve kterém se dřevo spaluje (kotel, kamna, krb).

Vliv vlhkosti

Bezprostředně po sklizni je to (průměrná hodnota) cca 55 %. Jejich spalovací teplota zřídka stoupne na mezní hodnoty, protože značná část se spotřebuje na odpařování stávající vlhkosti. V důsledku toho klesá přenos tepla. Aby bylo zajištěno uvolnění požadovaného množství tepla, použije se jedna z následujících tří možností:

• Pokud potřebujete vařit jídlo a vytápět místnost, pak použití čerstvě sklizeného palivového dřeva vyžaduje zdvojnásobení požadovaného objemu.

Značné objemy sazí výrazně zkracují dobu mezi údržbou plynovodů a komínů a zvyšují se náklady na nákup paliva.

• Takové dřevo musí být nejprve vysušeno na vlhkost asi 20 % (rovnováha).

Při přirozeném sušení to bude trvat 1,0-1,5 roku.

• Vykupují se suchá polena (náklady jsou kompenzovány výsledným přenosem tepla).