При какой температуре дерево загорается

tehnopost.kiev.ua – Сайт про отопление и обогрев, горение и теплотворность, пиролизные и пеллетные котлы, пиролиз и топливо, дрова и пеллеты, газ и уголь, калории и джоули, котлоагрегаты и печки, чертежи и схемы, конвертеры единиц и величин

Горение древесины

Процесс горения древесины – это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.

Разогрев древесины

Разогрев – это нагрев участка древесины от наружного источника тепла до температуры воспламенения. Источником тепла может послужить поднесенная спичка, соседний горящий участок полена или щепки, либо что-что еще, способное греть и нагревать до требуемой температуры. Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С – начинается очень медленное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля. При достижении температуры 250-350°С, начинается активное термическое разложение древесины на составляющие. На поверхности дерева появляется видимый обугливающийся слой, который начинает тлеть ( гореть без пламени). При этом из обуглившегося слоя начинает выделяться белый (бурый) дым. Самого процесса горения еще нет. Если прекратить нагрев, то возгорания не наступит. Наличие дыма говорит лишь том, что поверхность древесины уже достаточно прогрелась и началось ее термическое разложение на газообразные составляющие. Белый дым – это не что иное, как продукты термического разложения древесины, сдобреные приличной порцией водяного пара.

Вспышка пиролизных газов

При дальнейшем разогреве и повышении температуры, термическое разложение древесины на газообразные составляющие будет усиливаться. Процесс термического разложения (пиролиз) пойдет вглубь древесной массы. Концентрация пиролизных газов в зоне разогрева достигнет критической отметки и произойдет их возгорание (вспышка). Вспышка состоится на границе с кромкой белого дыма и распространится на весь его объем. Возникнет светло-жёлтое пламя. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счет теплоты от сгорания пиролизных газов.
Температура вспышки горючих пиролизных газов находится в пределах 250-300°С. Это температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения самой древесины.

Воспламенение древесины

Если и дальше продолжать разогревать древесину, то наступит ее воспламенение. Это начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению термохимической реакции. Практика показывает, что в естественных условиях воспламенение древесины наблюдается при температуре от 450 до 620°С.

Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п. Решающее значение для процесса горения имеет плотность материала. Легкая, пористая древесина ольхи или тополя воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

Принципиально важным и непременным условием для воспламенения и горения любого вещества является достаточный приток кислорода и концентрация теплоты горения, которая не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков топлива до температуры воспламенения.

Горение древесины

Если упомянутое выше условие соблюдается, то возникшее при вспышке пламя уже не затухает, а охватывает всю обугленную часть древесины. Это означает, что древесина воспламенилась, и процесс воспламенения перешел в процесс горения. Полено (щепка), если его извлечь из очага, будет гореть на воздухе самостоятельно.

В свою очередь, горение дерева состоит из двух фаз – пламенной фазы и фазы тления.

В режиме тления доминирующим процессом является горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). При этом, пиролизные газы выделяются медленно и не могут воспламениться из-за малой своей концентрации. Газообразные продукты охлаждаются, конденсируются и дают обильный белый дым. При горении в режиме тления происходит движение воздуха в толщу горящей древесины

В режиме пламенного горения ведущим процессом является горение газообразных продуктов пиролиза., которое характеризуется движением горячих газов наружу.

Обе фазы горения неразрывно взаимосвязаны и будут продолжаться до тех пор, пока в зоне горения будут соблюдаться три условия: наличие топлива, наличие кислорода и концентрация необходимой температуры.

Затухание древесины

Если одно из этих условий не соблюдается, то пламя затухает и весь процесс воспламенения и горения, либо прекращается, либо, в точности повторяется с самого начала, в зависимости от стабильности наружного источника тепла.

Температура горения разных пород дерева в печи по Цельсию

Одним из наиболее распространённых видов топлива, используемого для отопления частных домов, являются дрова. Они доступны по цене и хорошо горят, выделяя много тепла. Но температура горения дерева неодинакова, поэтому необходимо понять, какая древесина горит лучше. Для домовладельцев, которые отапливают своё жильё природным топливом, важным параметром является температура горения дров в печи.

Тепловые свойства древесины

Разные виды древесины производят различное количество тепла. Например, сухая выдержанная древесина выделяет больше тепла, чем свежеспиленное дерево. Это связано с тем, что при первоначальной химической реакции вся теплота переходит в испарение воды из древесины. Чем меньше влаги в материале, тем скорее можно получить тепло. Лиственные породы горят дольше, чем хвойные, и выделяют больше тепла. Одними из наиболее ценных видов деревьев, обладающих отличными тепловыми характеристиками, считаются:

Однако древесина этих деревьев стоит дорого, поэтому в качестве топлива обычно используются отходы производства и лесозаготовок.

В этом видео вы узнаете, как проверить влажность дров:

Температура воспламенения разных пород

Чтобы получить полную картину тепловых характеристик древесины, целесообразно изучить удельную теплоту сгорания каждого типа древесины и иметь представление об их теплопередаче. Последняя может быть измерена в разных количествах, но полностью полагаться на табличные данные не нужно, потому что в реальной жизни достичь идеальных условий для горения невозможно. Однако таблица температуры горения древесины может помочь сделать правильный выбор дерева согласно его характеристикам.

Название древесиныПлотность, кг/куб. мТеплотворность, кВт ч/кгУдельная теплота сжигания 1 куб. м, кВтМаксимальная температура горения по Цельсию
Граб4964,221501025
Ясень4824,220501045
Бук4824,220501042
Дуб4724,22050910
Берёза4524,21950820
Лиственница4214,31850867
Сосна3624,31650625
Ель3324,31450610

Значения, приведённые в различных таблицах температуры горения дерева разных пород, идеальны по своему характеру и предназначены для отображения всей картины, но фактическая температура в печи никогда не достигнет этих значений. Это объясняется двумя простыми и ясными факторами:

  • максимальная температура не может быть достигнута, поскольку невозможно полностью высушить дрова в домашних условиях;
  • древесина используется с различным уровнем влажности.

Температурные показатели в печи

Процесс горения связан с изометрическими процессами, в течение которых выделяется большое количество тепла. Однако для устойчивого горения древесину необходимо нагреть до определённой степени. Факторы, способствующие сжиганию топливной древесины:

  • порода дерева;
  • влажность материала;
  • объем поступающего воздуха.

От этих показателей зависит температура пламени и скорость сгорания дерева. Кроме того, необходимо обратить внимание на влажность дров, так как этот процент напрямую влияет на процесс горения.

Для воспламенения дров в печи необходимо нагреть деревянную поверхность от отдельного источника тепла до температуры 120-150°C. При дальнейшем нагревании увеличивается процент пиролизных газов и появляется огонь. Важную роль в возникновении огня играет:

  • мощность источника нагрева;
  • поперечное сечение древесины;
  • скорость воздушного потока;
  • плотность материала.

Очень важным требованием для сжигания любого вида дерева является нормальный приток кислорода. Также следует отметить, что передача тепла для каждого дерева различна.

Вместе с теплотворной способностью дров представляет интерес их тепловая мощность. Каждая порода дерева горит по-своему — одна позволяет получить высокую температуру пламени, а другая даёт противоположную картину. Большинство печей имеет тепловую мощность около 6-8 кВт, то есть температура в печи на дровах может примерно достигать от 500 до 1000°C.

Выбор дерева для дров

Чтобы печь хорошо нагревалась, ей нужны три вещи: кислород, топливо и тепло. Конечно, много зависит от породы дерева. Лучшие дрова для печи:

  • сосна;
  • ель;
  • пихта;
  • ясень;
  • дуб;
  • бук;
  • берёза;
  • клён;
  • яблоня (приятный благовонный аромат).

Существует несколько видов деревьев, которая очень хорошо подходят для топлива

У дров этих пород высокая теплоотдача и низкая дымовая эмиссия. К хорошим дровам можно отнести древесину:

Они дают удовлетворительную среднюю температуру, легко горят и не дают сильного дыма. Не рекомендуются дрова следующих пород:

Их древесина при сжигании даёт низкую температуру, быстро сгорает или плохо горит, у некоторых пород едкий дым.

Хвойные дрова дешевле. Смола, содержащаяся в хвойных породах, вызывает сильную искру во время горения. По этой причине такие виды непригодны для открытых каминов. Однако в закрытых каминах или духовых шкафах эти породы при горении дают очень приятный запах, а смола создаёт типичный треск в огне. Ель не горит долго, но позволяет получить очень высокие температуры.

Оптимальным выбором для сжигания в печи является древесина берёзы. Это довольно распространённое дерево. Цена дров из него небольшая, а температура горения берёзы достаточно высокая.

Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать ?

Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать

Дрова являются традиционным видом твердого топлива, которое издавна использовалось в регионах, где есть большое количество доступной древесины. От того, насколько высока температура горения дров в печке, зависит не только скорость прогрева дома, но и эффективность применения топлива, а значит, и размер финансовых затрат. Об основных характеристиках древесины, а также факторах, влияющих на количество в ыделяемой дровами тепловой энергии, и пойдет речь в статье ниже.

Температурный порог горения древесины различных пород

В зависимости от структуры и плотности древесины, а также количества и характеристик смол, зависит температура горения дров, их теплотворность, а также свойства пламени.

Если дерево пористое, то гореть оно будет очень ярко и интенсивно, однако высоких температур горения оно не даст – максимальный показатель составляет 500 ℃. А вот более плотная древесина, как, например, у граба, ясеня или бука, сгорает при температуре около 1000 ℃. Чуть ниже температура горения у березы (около 800 ℃), а также дуба и лиственницы (900 ℃). Если речь идет о таких породах, как ель и сосна, то они загораются примерно при 620-630 ℃.

Использование древесины исходя из ее теплоемкости

При выборе разновидности дров, стоит учитывать соотношение стоимости и теплоемкости той или иной древесины. Как показывает практика, оптимальным вариантом можно считать березовые дрова, у которых эти показатели сбалансированы лучше всего. Если закупать более дорогие дрова, затраты будут менее эффективными.

Для отопления дома твердотопливным котлом не рекомендуют использовать такие виды дерева, как ель, сосна или пихта. Дело в том, что в данном случае температура горения дров в котле будет недостаточно высокой, а на дымовых трубах будет скапливаться много сажи.

Низкие показатели теплоэффективности также и у дров из ольхи, осины, липы и тополя из-за пористой структуры. Кроме того, иногда в процессе горения ольховые и некоторые другие виды дров выстреливают углями. В случае открытой топки печи такие микро взрывы могут привести к пожарам.

Стоит отметить, что какой бы ни была древесина, если она сырая, то горит хуже сухой и сгорает не до конца, оставляя много золы.

Теплоотдача при сгорании дров в печи

Существует прямая взаимосвязь между температурой горения дров в печи и теплоотдачей – чем жарче пламя, тем больше тепла оно выделяет в помещение. На количество генерируемой тепловой энергии влияют различные характеристики дерева. Расчетные величины можно найти в справочной литературе.

Стоит отметить, что все нормативные показатели рассчитывались в идеальных условиях:

  • древесина хорошо просушена;
  • топка печи закрыта;
  • кислород подается четко дозированными порциями для поддержания процесса горения.

Естественно, что в домашней печи создать такие условия невозможно, поэтому тепла будет выделяться меньше, чем показывают расчеты. Поэтому нормативы будут полезны лишь для определения общей динамики и сравнения характеристик.

Что собой представляет процесс горения

Изотермическая реакция, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии и называется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.

На первом этапе древесина разогревается внешним источником огня до точки воспламенения. По мере нагрева до 120-150 ℃ древесина превращается в угли, которая способна самовоспламеняться. По достижении температуры в 250-350 ℃ начинают выделяться горючие газы – этот процесс называется пиролизом. Одновременно происходит тление верхнего слоя древесины, которое сопровождается белым или бурым дымом – это смешанные пиролизные газы с водяным паром.

На втором этапе в результате разогрева пиролизные газы загораются светло-желтым пламенем. Оно постепенно распространяется на всю площадь древесины, продолжая нагрев древесины.

Следующая стадия характеризуется воспламенением древесины. Как правило, для этого она должна разогреться до 450-620 ℃. Чтобы дрова воспламенились, необходим внешний источник тепла, который будет достаточно интенсивным для резкого нагрева дерева и ускорения реакции.

Кроме того, на скорость воспламенения дров влияют такие факторы, как:

  • тяга;
  • влажность древесины;
  • сечение и форма дров, а также их количество в одной закладке;
  • структура древесины – рыхлые дрова загораются быстрее, чем плотные;
  • размещение дерева относительно потока воздуха – горизонтально или вертикально.

Проясним некоторые моменты. Поскольку влажное дерево при горении в первую очередь испаряет лишнюю жидкость, то разжигается и сгорает оно намного хуже, чем сухое. Форма также имеет значение – ребристые и зазубренные бревна воспламеняются легче и быстрее, чем гладкие и круглые.

Тяга в дымоходе должна быть достаточной, чтобы обеспечить приток кислорода и рассеять внутри топки тепловую энергию на все находящиеся в ней объекты, но не задуть при этом огонь.

Четвертая стадия термохимической реакции – устойчивый процесс горения, который после вспышки пиролизных газов охватывает все находящееся в топке топливо. Горение проходит две фазы – тление и горение пламенем.

В процессе тления сгорает образовавшийся в результате пиролиза уголь, при этом газы выделяются довольно медленно и не могут воспламениться по причине малой концентрации. В результате конденсирования газов по мере их охлаждения образуется белый дым. Когда древесина тлеет, внутрь постепенно проникает свежий кислород, что приводит к дальнейшему распространению реакции на все остальное топливо. Пламя возникает в результате сгорания пиролизных газов, которые перемещаются вертикально по направлению к выходу.

Пока внутри печи поддерживается необходимая температура, подается кислород и есть не сгоревшее топливо, процесс горения продолжается.

Если такие условия не поддерживаются, то термохимическая реакция переходит в финальную стадию – затухание.

Как определить температуру горения в печи на дровах

Измерение температуры горения дров в камине можно выполнять только пирометром – никакие другие измерительные приборы для этого не годятся.

Если же такого прибора у вас нет, можно визуального определить примерные показатели, исходя из цвета пламени. Так, пламя низкой температуры имеет темно-красную окраску. Желтый огонь свидетельствует о слишком высокой температуре, получаемой с помощью усиления тяги, однако в этом случае большее количество тепла сразу улетучивается сквозь дымовую трубу. Для печи или камина наиболее подходящей будет температура горения, при которой цвет пламени будет желтым, как, например, у сухих березовых дров.

Современные печи и твердотопливные котлы, а также камины закрытого типа, оборудованы системой контроля подачи воздуха, чтобы корректировать теплоотдачу и интенсивность горения.

Жаропроизводительность древесины

Помимо значения теплотворности, то есть количества выделяемой тепловой энергии при сгорании топлива, есть еще понятие жаропроизводительности. Это та максимальная температура в печи на дровах, которой может достигать пламя в момент интенсивного горения древесины. Данный показатель также полностью зависит от характеристик древесины.

В частности, если дерево имеет рыхлую и пористую структуру, оно сгорает на довольно низких температурах, образуя светлое высокое пламя, и дает довольно мало тепла. А вот плотная древесина, хоть и гораздо хуже разгорается, даже при слабом и низком пламени дает высокую температуру и большое количество тепловой энергии.

Влажность и интенсивность горения

Если древесина была срублена недавно, то в ней содержится от 45 до 65 % влаги в зависимости от времени года и породы. У таких сырых дров температура горения в камине будет невысокой, поскольку большое количество энергии будет затрачиваться на испарение воды. Следовательно, теплоотдача от сырых дров будет достаточно низкой.

Достигнуть оптимальных показателей температуры в камине и выделения достаточного для прогрева количества тепловой энергии можно несколькими способами:

  • Сжигать за один раз в 2 раза больше топлива, чтобы обогреть дом или приготовить еду. Такой подход чреват существенными материальными затратами и усиленным накоплением сажи и конденсата на стенках дымоотвода и в ходах.
  • Сырые бревна распиливают, колют на небольшие поленья и размещаются под навесом для просушки. Как правило, за 1-1,5 года дрова теряют до 20 % влаги.
  • Дрова можно закупить уже хорошо просушенными. Хотя они несколько дороже, зато теплоотдача от них намного больше.

Стоит отметить, что совершенно непригодна для использования в качестве топлива древесина сырого срубленного тополя и некоторых других пород. Она рыхлая, содержит очень много воды, поэтому при горении дает очень мало тепла.

В то же время, у березовых сырых дров наблюдается достаточно высокая теплотворность. Кроме того, пригодны для использования сырые поленья из граба, ясеня и прочих пород дерева с плотной древесиной.

Как тяга в печке влияет на горение

Если в топку печи поступает недостаточное количество кислорода, то интенсивность и температура горения древесины снижается, а вместе с тем сокращается и ее теплоотдача. Некоторые предпочитают прикрывать поддувало в печке, чтобы продлить время горения одной закладки, однако в результате топливо сгорает с более низким КПД.

Если дрова сжигают в открытом камине, то в таком случае кислород свободно поступает в топку. В данном случае тяга зависит главным образом от характеристик дымовой трубы.

В идеальных условиях формула термохимической реакции выглядит примерно так:

Это значит, что при доступе кислорода происходит сгорание водорода и углерода, что в результате дает тепловую энергию, водяной пар и углекислый газ.

Для максимальной температуры сгорания сухого топлива в топку должно поступать около 130 % кислорода, необходимого для горения. Когда входные заслонки перекрывают, образуется избыток угарных газов, вызванных недостатком кислорода. Такой недожженный углерод улетучивается в дымоход, однако внутри топки падает температура горения и сокращается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные котлы очень часто оборудованы специальными теплоаккумуляторами. Эти устройства накапливают излишнее количество тепловой энергии, генерируемой в процессе горения топлива при условии хорошей тяги и с высоким КПД. Таким способом можно экономить топливо.

В случае с печами на дровах возможностей экономить дрова не так уж и много, поскольку они сразу же отдают тепло в воздух. Сама печка способна сохранять лишь небольшое количество тепла, а вот железная печь и вовсе на такое не способна – из нее лишнее тепло сразу же уходит в трубу.

Так, при увеличении тяги в печи можно добиться усиления интенсивности горения топлива и его теплоотдачи. Однако в таком случае существенно возрастают теплопотери. Если же обеспечить медленное сгорание дров в печи, то их теплоотдача будет меньше, а количество угарного газа – больше.

Обратите внимание, что КПД теплогенератора напрямую влияет на эффективность сжигания дров. Так, твердотопливный котел может похвастаться 80 % эффективности, а печь – всего 40 %, причем имеет значение ее конструкция и материал.

Выводы

Таким образом, наилучшим вариантом с точки зрения экономии средств, а также эффективности сгорания и теплоотдачи, можно считать дрова из березы. Поскольку твердые породы древесины с высокой жаропроизводительностью стоят существенно дороже, они используются в качестве дров намного реже.


Температура горения древесины

Температура горения древесины уже бегло упоминалась в нашей публикации о «Треугольнике огня«, и сегодня мы углубимся в этот вопрос.

Мы все привыкли верить, что горит само топливо. И хотя без него горение невозможно, но на самом деле воспламеняется газ, выделяемый топливом при горении. Правда для того, чтобы древесина стала выделять достаточное для воспламенения количество этого самого газа, ей необходима высокая температура. И эта температура отличается для разных пород древесины и для разных условий. На скорость и количество выделяемого газа влияют структура, плотность, влажность и другие особенности, потому некоторые породы дерева быстро разгораются, дают много жара и света, в то время как другие очень трудно поджечь, а тепла от них исходит куда меньше, чем хотелось бы. Весьма важным это становится при заготовке дров для костра, и, особенно, при выборе материалов для растопки. В таблице ниже приведена температура горения некоторых распространенных пород древесины.

Древесная породаТемпература горения, СЖаропроизводительность, % (max: 100%)
Бук, ясень104487
Граб102085
Дуб (зимний)90075
Лиственница86572
Дуб (летний)84070
Береза81668
Пихта75663
Акация70859
Липа66055
Сосна62452
Осина61251
Ольха55246
Тополь46839

Справедливости ради, стоит отметить, что градусы Цельсия, указанные в таблице, приведены для идеальных условий (закрытое пространство, сухость используемой древесины и контролируемая подача кислорода в оптимальных для горения объёмах), которые достигаются разве что в котлах, но никак не в костре, разведенном посреди поляны. Но, несмотря на это, в качестве ориентира, данные таблицы вполне пригодны.

Чем выше температура горения, выбранной вами древесной породы — тем больше тепла ей понадобиться поглотить прежде чем из неё начнет выделяться горючий газ.

Для растопки лучше использовать породы с низкой температурой горения, а в качестве основных дров — породы с высокой. В противном случае вы можете столкнуться с двумя типами проблем:

  • Температура горения выбранной древесины выше, чем температура, генерируемая вашим инструментом воспламенения. Из-за этого топливо просто не разгорится, либо потребует дополнительной обработки, подготовки и приготовлений.
  • Температура горения выбранной древесины низкая, и в результате выделяется недостаточно тепла. По этой причине вам может потребоваться смена древесной породы по мере сжигания топлива, либо заготовка большего количества дров.

Из данных таблицы можно сделать вывод, что температура горения тополя делает его хорошей растопкой, т.к. активно гореть он начнет уже при 468 градусах Цельсия, в то время как, например, сосну придётся прогревать до 624 градусов. Если под рукой не окажется ничего кроме дуба, то для его воспламенения доведется хорошенько попотеть, чтобы поднять температуру горения до 840-900 градусов, и только тогда добавлять дубовые поленья. Низкая температура горения делает тополь хорошей растопкой, но в роли основного топлива его лучше не использовать из-за его малой жаропроизводительности, обозначенной во второй колонке таблицы. На эту роль куда лучше подойдут сосна, береза, или тот же дуб. Эти породы производят больше газа, следовательно, больше света и тепла.

Запоминать значения всех колонок таблицы не вижу особого смысла, т.к. куда проще использовать её в качестве ориентира для построения собственного хит-парада древесных пород с учётом особенностей флоры вашего региона. Простая последовательность типа «сначала жжём породу X, потом переключаемся на породу Y» на три-четыре шага куда легче запоминается и используется в поле. Если выбора в поле у вас нет, и под руками имеется единственная порода древесины — придётся работать с ней, но если выбор, всё же, имеется — лучше делать его осознанно и обдумано. И хотя температура горения, обозначенная в таблице, характерна только для идеальных условий, говоря о них, также обязательно стоит упомянуть два фактора, непосредственно влияющих на температуру горения: влажность и контактную площадь.

Влажность и температура горения

Как бы вам этого не хотелось, но любая свежесрубленная древесина содержит в себе влагу. Это и соки, курсирующие по стволу, и вода, впитываемая корнями, и накопленные смолы. Кроме этого не стоит забывать и про осадки, которые впитались в кору и ствол после недавнего дождя. Для большинства сортов дерева, указанных в таблице, влажность в сыром состоянии будет составлять порядка 45-55%, а в некоторых случаях может достигать и 65% (влаголюбивые сорта древесины, деревья с побережий или болот, тропических ливневых лесов). Именно по этой причине для производства пиломатериалов, мебели, инструментов и прочих предметов используется сушенная древесина, период сушки которой может достигать одного и более лет.

При разведении костра из свежесрубленной древесины, температура горения будет ниже чем при сжигании той же породы в сухом состоянии. Это и не удивительно, ведь 45-65% тепла, выделяемого топливом будет уходить на то, чтобы испарить влагу из него самого. Когда при горении ваш костер издаёт шипящий звук — это как раз испаряется та самая влага. Снижение температуры горения и выделяемого тепла при использовании сырых дров просто обязательно учитывать при заготовке дров для ночного обогрева в холодную пору года, или на длительное время стоянки, ведь расходоваться сырые дрова будут в два раза быстрее чем сухие, выделяя то же количество тепла.

Контактная площадь и температура горения

Температура горения также зависит и от контактной площади. Работает эта зависимость частично через влияние на влажность. Чем больше полено — тем выше должна быть температура для его просушивания, нагревания и последующей газификации. По этой причине толстые поленья долго разгораются, и не слишком интенсивно горят, т.к. площадь выделения газа ограничивается общей площадью полена. Увеличивая контактную площадь огня с топливом, разделывая древесину на мелкие части, вы достигаете двух позитивных моментов. Во-первых, вы увеличиваете приток кислорода к месту горения, что только позитивно влияет на треугольник огня. Во-вторых, вы увеличиваете площадь, через которую может испаряться избыточная влага, в результате чего древесина сохнет быстрее и быстрее газифицируется, повышая тем самым температуру горения. По этой причине мокрые дрова стоит разделывать как можно мельче, в противном случае температура горения вашего трута и растопки может оказаться недостаточной для просушки и воспламенения влажных поленьев большого объёма.

Надеюсь, температура горения разных сортов древесины, указанная в таблице, и способы воздействия на неё из сегодняшней статьи пригодятся вам в дальнейшем и помогут разводить огонь быстрее и проще.

Противопожарные меры в банях и саунах

Древесина, используемая при строительстве бань и саун, способна воспламеняться уже при 250°С. В связи с этим, бани и сауны представляют собой объекты повышенной пожарной опасности. Строить их нужно, строго придерживаясь нормативов.

Большинство из нас полагают, что дерево может загореться только после относительно продолжительного воздействия открытого огня. Например, чтобы зажечь лучину, необходимо какое-то время подержать ее в пламени. Если быстро поднести лучину к огню и сразу одернуть назад, то она не загорится.

Но поведение древесины сильно зависит ее собственной и окружающей температуры. В основе причин возгорания древесины лежит пиролиз. В результате нагрева до 250-300°С древесная органика выделяет горючий (пиролизный) газ, который способен воспламениться от малейшей искры. В банях и саунах присутствуют практически все факторы воспламенения. Но при соблюдении технических и эксплуатационных мер пожарной безопасности ситуаций с воспламенением не происходит, т.к. не превышается критический порог.

Наиболее вероятным «детонатором» возгорания в банях и саунах является печь, т.к. она служит источником тепла. Прежде всего, необходимо выдержать положенные расстояния от печи до деревянных деталей (см. ниже). Другой опасный фактор – электропроводка (особенно при использовании электрических печей). Третье – нарушение правил обустройства дымохода, в частности в месте выхода через перекрытие, крышу и кровлю. К пожару может привести также и засорение дымохода, случившееся из-за нарушения графика чисток. Так вот, чтобы исключить сам факт пожара, нужно работать во всех перечисленных направлениях.

Безопасные материалы

Самое важное в пожарной безопасности бани и сауны – это использование правильных материалов и выдерживание отступов, отраженных в устанавливающих документах. Причем, что касается отступов, то у нас в России за эталон следует принимать именно российские нормативы, а не те рекомендации, которые могут встречаться в технических паспортах импортных банных печках. Зарубежные нормативы рассматривают пожарную безопасность с позиции безаварийной работы печи. В таком случае отступы от возгораемых конструкций меньше. Российские нормативы более жесткие. Они учитывают возникновение различных аварийных ситуаций.

Дымоход дровяной банной печи не должен быть жестко связан с конструкцией крыши и перекрытием. В противном случае он может быть нарушен в процессе естественных подвижек деревянного строения. Дымоход фиксируется при помощи специальных скользящих конструкций. Если дымоход каменный, то очень важно создать под ним надежный фундамент и соблюдать вертикальность конструкции во избежание появления трещин в кладке.

Отступ между дымоходом и деталями в районе крыши и перекрытия должен быть не менее 15 см. Если кровля выполнена из сгораемых материалов (гонт, толь, современные битумные рулонные материалы), то отступ от кровли до дымохода должен быть не менее 25 см. Зазоры необходимо закрывать стальными фартуками или листами из асбестоцемента.

У стеновых дымовых каналов разделки вокруг труб выполняются из кирпича либо иных негорючих материалов с утолщением в районе сгораемых перекрытий. Между кладкой и перекрытием установлен зазор 2 см, который заполняется несгораемой теплоизоляцией. Разделки запрещается опирать на детали перекрытия – осадка строения и элементов теплогенератора должна быть независимой.

Модульные дымоходы лучше выводить наружу не через кровлю, а через стену. В таком случае дымоход ведется по фасаду постройки. Как правило, труба выводится через заднюю стенку бани, чтобы эстетика переднего фасада не пострадала. Однако если планировка бани не позволяет этого, то эстетикой следует пренебречь в пользу безопасности.

Защита конструкций от возгорания

Любая банная печь излучает мощный тепловой поток во все стороны. Это приводит как к нагреву парилки, так и к нагреву деревянных элементов ее обшивки. В опасной зоне находятся прежде всего детали, расположенные вблизи печи. Их нужно изолировать теплозащитными и теплоотражающими экранами.

Для защиты сгораемых (в д.с. деревянных) стен старый СНиП 2.04.05-91 рекомендовал использовать металлический лист, закрепленный на слое асбестового картона толщиной минимум 10 мм (асбестом внутрь). Но в бане асбест лучше не применять, заменив его на прослойку базальтовой ваты.

Защищать деревянные стены можно и негорючим утеплителем, который за счет низкой теплопроводности снижает их температуру. Однако наружная часть такого экрана будет сильно перегреваться, поэтому, выбирая изоляционный материал, прежде всего, обращают внимание на его температурно-эксплуатационные характеристики. Лучше всего в качестве теплозащитного экрана подходит каменная вата, температура плавления которой составляет 900-1000°С. Стекловата в данном случае не подходит (!), т.к. ее рабочая температура не превышает 250°С.

Защищать от теплового воздействия в соответствии с российскими нормативами необходимо не только стены, но и пол, и потолок.

Минимальные расстояния между печью и горючими строительными конструкциями указаны в СНиП 41-01-2003 (Приложение К “Размеры разделок и отступок у печей и дымовых каналов”).

Так, расстояние от верхнего перекрытия печи, состоящего из трех рядов кирпича, до незащищенного потолка должно быть не менее 35 см (печи с периодической топкой) и 100 см (печи длительного горения). Если потолок защищен штукатуркой по металлической сетке или стальным листом и слоем асбеста 1 см, то минимальное расстояние – 25 и 70 см соответственно. Для печей с перекрытием из двух рядов кирпича, данные расстояния уменьшаются в 1,5 раз. От печи до различных деревянных конструкций нужно делать отступ минимум 40 см.

От деревянного пола до дна зольника печи минимальным расстоянием считается 14 см, а до дна газооборота – 21 см. Деревянный пол под печами каркасного типа защищают металлическим листом, выходящим с боков печи минимум на 15 см и не менее 50 см спереди. Поддувало на уровне пола требует углубления площадки перед ним, которое вымащивается негорючими материалами.

Если на деревянный пол требуется установить металлическую печь, то сначала создают негорючий подиум из двух рядов кирпича, уложенного на слой асбестокартона. Многие специалисты стараются избегать использования асбеста в банях. В качестве альтернативы этому экологически небезопасному материалу они предлагают негорючее волокно, пропитанное глиной. Кирпич может нагреваться довольно сильно, поэтому его целесообразно заменять пенобетоном.

Электрическая часть

С точки зрения ПЭУ, бани и сауны относятся опасным помещениям в виду присутствия в них высокой влажности. Проводку и электрооборудование в этих помещениях необходимо монтировать особенно тщательно. По правилам во всех влажных помещениях проводка должна быть скрытой. Причем, оболочки не должны быть металлическими, поскольку они могут поддаваться коррозии. Однако из экологических соображений пластиковые рукава применять нецелесообразно: при высоких температурах выделяется пластификатор. Но поскольку домашняя сауна не используется ежедневно, коррозийные нагрузки на металл не слишком велики. Оптимальный способ прокладки проводки внутри сгораемых стен – в стальных трубах. В стенах из несгораемых материалов допускается прокладка проводки в металлических или пластиковых рукавах.

Толстостенные стальные трубы – наилучшая защита от возгорания в результате короткого замыкания. Трубу с проводом размещают повыше в недосягаемости для человека, заземляя при этом проводом, площадь сечения которого не менее 1,5 мм². К занулению также подключаются все корпуса электроприборов, поддоны, листы облицовки и трубы. Все это объединяется проводом и подсоединяется к нулевому контакту сети. Такая схема защищает от поражения током при касании к корпусам, трубам и т.д., но не от контакта с оголенными фазами. Самым безопасным способом электрификации сауны является низковольтная сеть, источником питания в которой служит аккумулятор.

Однако чаще всего в саунах применяется стандартная сеть на 220 В. Обязательно необходимо установить на фазовый провод банной сети автоматический выключатель, ток срабатывания которого не превышает 16 А. Аналогичный выключатель рекомендуется установить и на нулевой провод. Такая защита гарантирует мгновенное обесточивание сети при коротком замыкании.

Огнезащитная обработка древесины

К противопожарным методам также относятся и упреждающие меры. Специальные пропитки – антипирены – существенно понижают вероятность возгорания древесины, а в случае пожара – замедляют горение. Антипирены блокируют доступ кислорода к горючему материалу, тем самым повышая температуру воспламенения и вызывая затруднения горения.

Существуют две основные группы антипиренов. I-я группа обеспечивает комплексную защиту, превращая древесину в трудносгораемый материал. II-я группа препятствует распространению пламени и понижает порог воспламеняемости древесины. Если древесина бани или сауны обработана антипиренами, то это означает, что в случае пожара у людей есть запас времени (10-20) минут для того, чтобы покинуть горящее строение.

Антипиренная обработка со временем теряет свои противопожарные свойства. Ее нужно обновлять раз в несколько лет, в зависимости от вида примененного антипирена. Для бань и саун применяют специальные антипиренные пропитки, которые не смываются водой и не выделяют вредных веществ. Существуют также деревянные обшивки для саун, пропитанные под давлением в заводских условиях. Такие материалы не нуждаются в дополнительной антипиренной обработке.

Меры предосторожности и средства тушения пожара

Двери в сауну или парилку обязательно должны открываться наружу, т.е. так, чтобы люди, выходя, толкали дверь, а не тянули ее на себя. Практика знает немало случаев, когда парильщики не могли выбраться из жаркого помещения, по причине блокировки двери. Виной тому самые различные запорные устройства (крючки, щеколды, засовы и т.д.), отрывание ручек, разбухание двери. Поэтому никаких крючечков и засовов как изнутри, так и снаружи. При этом дверь должна открываться при выходе из сауны от себя. В таком случае даже если деревянная дверь разбухнет, ее можно будет открыть сильным толчком. К тому же, в случае пожара, открываемая наружу дверь безо всяких запоров, создает намного меньше проблем.

Система пожаротушения в сауне жизненно необходима. Если в сауне возник пожар, то сам он не устранится, даже без доступа кислорода. Наоборот, дефицит кислорода приводит к образованию большого количества горючих пиролизных газов. Достаточно открыть дверь в сауну, и это может привести к мощнейшему взрыву. Чтобы этого не произошло, необходимо снизить температуру в сауне.

Эффективный способ тушить пожар в сауне, не входя внутрь, – использовать систему пожаротушения. Наиболее простой в исполнении является система «сухотруб». Она представляет собой одну или несколько перфорированных труб, пущенных под потолком по периметру помещения. Данный контур подключается к водопроводу. Отверстия в трубах контура расположены под углом 20-30° к стенам и потолку, а диаметр этих отверстий от 3 до 5 мм. Расстояние между отверстиями составляет 15-20 см.

Пожарный вентиль сухотруба располагается вне сауны. Он окрашивается красным цветом (помечается как аварийный) и предохраняется от случайного открывания. При возникновении аварийной ситуации кран открывается и в систему сухотруба подается вода, которая через перфорацию разбрызгивается на стены и потолок. Такая система полностью соответствует пожарным нормативам.

О температуре горения и теплотворности дров

Дрова – классический вариант твердого топлива в местности, богатой лесами. Сжигание древесины дает возможность получать тепловую энергию, при этом температура горения дров напрямую влияет на эффективность использования топлива. Температура пламени зависит от породы дерева, а также от степени влажности топлива и условий его сжигания.

Горящие дрова в печке

Тепловые характеристики древесины

Породы древесины различаются по плотности, структуре, количеству и составу смол. Все эти факторы влияют на теплотворность дров, на температуру, при которой они сгорают, и на характеристики пламени.

Древесина тополя пористая, такие дрова горят ярко, но максимальный температурный показатель достигает лишь 500 градусов. Плотные породы дерева (бук, ясень, граб), сгорая, выделяют свыше 1000 градусов тепла. Показатели березы несколько ниже – около 800 градусов. Лиственница и дуб разгораются жарче, выдавая до 900 градусов тепла. Сосновые и еловые дрова горят при 620-630 градусах.

Качество дров и как правильно выбирать

У берёзовых дров лучшее соотношение теплоэффективности и стоимости – топить более дорогими породами с высокими показателями температуры сгорания экономически невыгодно.

Ель, пихта и сосна пригодны для разведения костров – эти хвойные породы обеспечивают относительно умеренное тепло. Но в твердотопливном котле, в печи или камине такие дрова использовать не рекомендуется – они выделяют недостаточно тепла для эффективного обогрева жилища и приготовления пищи, сгорают с образованием большого количества сажи.

Низкокачественными дровами считается топливо из осины, липы, тополя, ивы и ольхи – пористая древесина при горении выделяет мало тепла. Ольха и некоторые другие виды древесины «стреляют» угольками в процессе горения, что может привести к возникновению пожара, если дрова использовать для топки открытого камина.

При выборе также следует обратить внимание на степень влажности древесины – сырые дрова хуже горят и оставляют больше золы.

Температура горения и теплоотдача

Температура горения древесины определяет показатели теплоотдачи топлива – чем она выше, тем большее количество тепловой энергии выделяется в процессе сгорания дров. При этом удельная теплотворность топлива зависит от характеристик древесины.

Показатели теплоотдачи в таблице указываются для дров, сжигаемых в идеальных условиях:

  • минимальное содержание влаги в топливе;
  • горение проходит в закрытом объеме;
  • подача кислорода дозирована – поступает то количество, которое необходимо для полноценного сжигания.

Ориентироваться на табличные значения теплотворности имеет смысл только для сравнения различных видов дров между собой – в реальных условиях теплоотдача топлива будет заметно ниже.

Что такое горение

Горение является изотермическим явлением – то есть, реакцией с выделением тепла.

Процесс горения дров можно разделить на несколько этапов:

1. Разогрев . Участок древесины необходимо нагреть внешним источником огня до температуры воспламенения. При нагреве до 120-150 градусов дерево начинает обугливаться, при этом образуется уголь, способный к самовоспламенению. При нагреве до 250-350 градусов стартует процесс термического разложения на газообразные составляющие (пиролиз). Верхний, обуглившийся слой тлеет (горит без образования пламени), при этом выделяется дым белого или бурого цвета – смесь водяного пара с продуктами пиролиза.

2. Возгорание пиролизных газов . Дальнейший разогрев приводит к усилению термического разложения, и сконцентрировавшиеся пиролизные газы вспыхивают. После вспышки возгорание постепенно начинает охватывать всю зону разогрева. При этом образуется устойчивое пламя светло-желтого цвета.

3. Воспламенение . Дальнейший разогрев приводит к воспламенению дров. Температура воспламенения в естественных условиях колеблется в промежутке от 450 до 620 градусов. Древесина воспламеняется под влиянием внешнего источника тепловой энергии, который обеспечивает нагрев, необходимый для резкого ускорения термохимической реакции.

Воспламеняемость древесного топлива зависит от целого ряда факторов:

  • объемный вес, форма и сечение элемента из дерева ;
  • степень влажности древесины;
  • сила тяги;
  • расположение поджигаемого объекта относительно воздушного потока (вертикальное или горизонтальное);
  • плотность древесины (пористые материалы воспламеняются легче и быстрее плотных, к примеру, разжечь ольховые дрова проще, чем дубовые).

Обратите внимание! Влажная древесина хуже разжигается и горит по причине того, что значительная часть тепловой энергии уходит на испарение излишков влаги. Дрова круглой формы разгораются хуже элементов, имеющих ребра и грани. Чем массивнее дрова, тем сложнее их разжечь. Не струганная древесина воспламенится быстрее гладкой.

Для воспламенения требуется хорошая, но не избыточная тяга – необходим достаточный приток кислорода и минимальное рассеивание тепловой энергии горения – она нужна для прогрева соседних участков древесины.

4. Горение . При условиях, близких к оптимальным, первоначальная вспышка пиролизных газов не затухает, от возгорания процесс переходит в устойчивое горение с постепенным охватом всего объема топлива. Горение делится на две фазы – тление и пламенное горение.

Тление подразумевает сгорание угля – твердого продукта процесса пиролиза. Выделение горючих газов происходит медленно и они не воспламеняются по причине недостаточной концентрации. Газообразные вещества, охлаждаясь, конденсируются, образуя характерный белый дым. В процессе тления воздух проникает вглубь древесины, за счет чего расширяется площадь охвата. Пламенное горение обеспечивается за счет сгорания пиролизных газов, при этом горячие газы движутся наружу.

Горение поддерживается, пока имеются условия для огня – наличие несгоревшего топлива, поступление кислорода, сохранение требуемого уровня температуры.

5. Затухание . При несоблюдении одного из условий процесс горения прекращается и пламя гаснет.

Измерение температуры горения дров

Чтобы узнать, какова температура горения дров, используют специальный прибор под названием пирометр. Другие виды термометров непригодны для этой цели.

Встречаются рекомендации определять температуру сгорания древесного топлива по цвету пламени. Темно-красные языки огня указывают на низкотемпературное горение, белое пламя – на высокую температуру из-за усиленной тяги, при которой основная часть тепловой энергии уходит в дымоход. Оптимальный цвет пламени – желтый, именно так горит сухая береза.

У твердотопливных котлов и печей, а также у закрытых каминов, предусмотрена возможность корректировать поступление воздуха в топку, регулируя интенсивность процесса горения и теплоотдачу.

Самые жаропроизводительные дрова

Показатель теплотворности обозначает, сколько тепловой энергии выделяется в процессе сжигания дров. Но у твердого топлива есть и другая характеристика, знание которой может пригодиться на практике – жаропроизводительность. Это максимальный уровень температуры, который может достигаться в процессе сжигания дров, и зависит от свойств древесины.

Древесина с низкой плотностью горит светлым высоким пламенем и при этом выделяет относительно небольшое количество тепла, для дров из плотных пород дерева характерна повышенная жаропроизводительность при небольшом пламени.

ПородаЖаропроизводительность, % (100% – максимум)Температура, °C
Бук, ясень871044
Граб851020
Зимний дуб75900
Лиственница72865
Летний дуб70840
Береза68816
Пихта63756
Акация59708
Липа55660
Сосна52624
Осина51612
Ольха46552
Тополь39468

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути:

  • для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
  • свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
  • закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Обратите внимание: свежесрубленная древесина тополя и других пористых пород, содержащих большое количество влаги, непригодна к использованию в качестве топлива. Она плохо горит и выделяет мало тепловой энергии.

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Порода древесиныСоснаБерёзаЕльОсинаОльхаЯсень
Теплотворная способность свежесрубленного дерева (влажность около 50%), кВт м 3190023711667183519722550
Теплотворная способность полусухих дров (влажность 30%), кВт м 3207125791817199521482774
Теплотворная способность древесины, пролежавшей под навесом не менее 1 года (влажность 20%), кВт м 3216627161902211722442907

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Важно! На эффективность сжигания топлива также влияет КПД самого теплогенератора. Для котельного агрегата он составляет около 80%, для печки – от 40%, в зависимости от конструкции и материала исполнения.

Заключение

Удельная теплота сгорания сухих березовых дров и ценовая доступность делает это топливо оптимальным выбором. Более жаропроизводительные породы древесины редко используются в качестве дров из-за высокой стоимости.

Читайте также:  Как перекрыть батарею отопления в квартире если жарко
Ссылка на основную публикацию