Температура горения дров в печи и пламени в котле и камине

Мало кто знает, что выбор дымоходной системы напрямую зависит от температуры выходящих газов при сгорании топлива в котле. Игнорирование этого важного момента приводит к тому, что в скором времени после сборки дымохода металлическая труба или кирпичная конструкция рассыпается, поэтому ремонта и финансовых затрат не избежать. Чтобы понять, почему так происходит, необходимо разобраться в особенностях работы газовых котлов.

Важные нюансы

В твердотопливных котлах топливо сгорает при высокой температуре, поэтому и выходящие газы имеют высокую температуру (обычно около 300 градусов, хотя значения могут меняться в большую или меньшую сторону). Совершенно иначе обстоят дела с газовыми котлами.

Современное оборудование на газу, используемое для отопления помещений, имеет важную особенность – температура выходящих продуктов горения не превышает 120 градусов, а порой значительно ниже этой отметки. Обусловлено это желанием производителей повысить КПД газовых котлов. Такое стремление имеет и свои отрицательные стороны. Чем ниже температура выходящих газов, тем больше конденсата образуется внутри системы. Конденсат содержит агрессивные вещества, поэтому оказывает разрушающее действие даже на трубы из нержавеющей стали. В целом неприятные последствия можно предупредить, если учесть несколько важных нюансов.

Температура выходящих газов напрямую зависит от настроек радиатора. Если батареи отопления нагреваются до температуры 65 градусов, продукты горения будут иметь низкую температуру. При использовании системы теплого пола, в которой вода нагревается всего до 35 градусов, температура газов будет еще ниже, а конденсата больше.

Когда дрова дают больше жара?

Чтобы организовать экономичное отопление частного дома, нужно извлечь из древесины максимум тепловой энергии, а затем передать ее в помещения с минимальными потерями. Второе условие зависит от КПД источника тепла, а вот первое – как раз от температуры сжигания дров в топке печи или котла. Чем она выше, тем больше теплоты выделяется.

На количество жара, образующегося при горении древесины (жаропроизводительность), влияют следующие факторы:

калорийность (количество тепловой энергии, которую можно получить от единицы топлива);
содержание природной влаги в дереве;
объем подаваемого воздуха и его температура.

На практике все перечисленные параметры взаимосвязаны между собой. Калорийность горючего, перенасыщенного влагой, примерно в 2 раза ниже, чем у сухого дерева. А без нужного объема воздуха оно станет тлеть и выделять минимум жара. То есть, реальная температура горения дерева – величина непостоянная и не может быть точно указана в теоретических рассуждениях.

Для справки. Есть простой способ определить, какая температура огня достигается при сжигании дров в открытом топливнике камина. Воспользуйтесь инфракрасным пирометром, измеряющим нагрев поверхностей на расстоянии, как это сделал мастер – печник в своем видео. В нем демонстрируются испытания каминной топки мангала, замеры производятся во второй половине ролика.

Теперь давайте рассмотрим каждый фактор в отдельности.

О теплотворной способности топлива

Различные породы дерева отличаются по плотности и весу, а еще содержат разное количество углерода и водорода – основных компонентов, выделяющих тепло в процессе сжигания. Как правило, более плотные и тяжелые породы, например, дуб и ясень, дают больше энергии, чем тополь либо ольха. Представляем вашему вниманию таблицу с данными по плотности, удельной теплоте и температуре горения различных пород дерева.

Примечание. В таблице указаны значения массовой и объемной теплоты сжигания сухого топлива в расчете на 1 кг и на 1 м³ складского хранения. Максимальная температура дана в расчете на идеальные условия горения с избытком воздуха.

Если сравнивать теплотворность по объему, то заметно, что дубовые или березовые поленья выделят больше теплоты, нежели менее плотные хвойные породы. И хотя условия сжигания дров в печи, буржуйке либо котле далеки от идеальных, тенденция все равно сохранится. То есть, температура пламени напрямую зависит от теплотворной способности выбранной породы дерева.

Реальный показатель нагрева в центре пламени

Влияние влажности

Повышенное содержание влаги – первый враг эффективной теплоотдачи при горении любой биомассы. Свежесрубленная древесина влажностью 50—65% никогда не обеспечит показателей, приведенных выше в таблице, и вот почему:

В процессе разогрева топки вода, содержащаяся в поленьях, поглощает часть выделяемого тепла.
Когда дрова хорошо разгорелись и дали достаточно жара, влага из жидкой фазы переходит в паровую, отнимая львиную долю полученной энергии. Поскольку горячий пар покидает топливник вместе с дымовыми газами, то вернуть потерянную теплоту невозможно.
Для воспламенения сырого дерева нужна более высокая температура. От спички с бумажкой их разжечь довольно трудно, надо пользоваться газовой горелкой.

Для справки. Часть водяного пара конденсируется от соприкосновения со стенками дымохода, отчего выделяется малая доля тепловой энергии. Только греет она трубу, а не ваше жилище.

Насколько снижается теплотворная способность, а следом и температура горения дерева в зависимости от влажности, отражено в следующей таблице:

Нетрудно проследить, что теплоотдача свежераспиленных дров вдвое ниже, чем сухих (влажность менее 20%). Соответственно, для обогрева дома придется израсходовать вдвое больше твердого топлива. Отдельный вопрос – печь в бане, требующая максимум жара для растопки. При использовании сырой древесины достигнуть высокой температуры не удастся, сколько поленьев ни бросай в топку. Все дело в их слабой жаропроизводительности, которая не даст вам протопить баньку как положено.

Расход воздуха на горение

Для полного сжигания дров и достижения максимальной температуры в топливнике необходимо подавать воздух с избытком в размере 130% от требуемого количества. При создании идеальных условий реакция окисления углерода (горения) описывается упрощенным уравнением:

На словах это означает, что при нагреве древесина разлагается на углерод (С) и водород (Н), а кислород (О) подается извне. Каждый атом углерода встречает 2 атома кислорода и образует углекислый газ. В свою очередь, водород соединяется с остатками кислорода, отчего выделяется вода (опять же, в виде пара). Латинская Q в конце формулы означает выделение теплоты, идущей на нужды отопления.

А вот что получится, если идеальные условия нарушены:

Водород – очень активный элемент, поэтому он окисляется в первую очередь. Когда воздуха недостаточно (вы прикрыли поддувало печи или котла), то без молекул кислорода остается углерод. В результате образуется недожженный угарный газ (СО), вылетающий в трубу вместе с дымом.
При тотальной нехватке кислорода (так называемый режим тления) углерод превращается в древесный уголь, золу и сажу. Последняя под воздействием дымоходной тяги тоже устремляется в трубу и оседает на ее стенках.
Переизбыток воздуха случается от сильной дымоходной тяги или неправильной работы турбонаддува котла. Явление чревато потерями тепла через дымоход.

Примечание. Костер – пример источника тепла с неконтролируемой подачей воздуха. Чем его больше, тем ниже температура огня в костре и меньше тепла на выходе. Чтобы долго греться возле очага, поленья нужно подкладывать непрерывно.

Препятствием для получения хорошего жара от дров может стать температура воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Холодный воздушный поток столь же успешно отнимает драгоценное тепло, как и водяной пар. Неспроста производители качественных отопительных агрегатов устраивают специальный канал для подогрева воздуха от наружных стенок топливника. Как это реализуется на практике, показано на фото самодельного твердотопливного котла от нашего эксперта.

Воздуховод из профильной трубы подогревается задней стенкой топливной камеры, а вентилятор ставится сверху на фланец

При выборе дымохода учитывайте мощность котла

При выборе дымоходной системы обязательно необходимо учитывать мощность газ котла. Чем выше мощность, тем выше будет температура сгорания топлива. Это обязательно отражается на выходящих газах. Значение мощности помогает правильно выбрать диаметр и длину трубы. К примеру, для котла мощностью 300 кВт необходима труба диаметром 150 мм.

Обычно в инструкции по применению указаны не только технические характеристики отопительного оборудования, но и имеются рекомендации по выбору и установке дымоходной системе. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту, если сами не можете правильно рассчитать оптимальные параметры дымоходной трубы.

Какому материалу отдать предпочтение?

Сейчас большой популярностью на рынке пользуются дымоходы из нержавеющей стали. Их применяют для котлов разных типов, хотя такой подход в корне неправильный. Если запланирована установка газ котла, необходимо решить, из какого материала должен быть изготовлен дымоход. Не спешите покупать металлические трубы. Они отлично подходят для твердотопливных котлов, так как легко выдерживают большие температуры.

Для газовых котлов, для которых характерны низкие температуры и большое количество конденсата, предпочтительней выбирать пластиковые или полимерные трубы. Главное их преимущество – хорошая устойчивость к влаге. В связи с этим они обычно служат дольше металлических дымоходов. Для газовых котлов отлично подходят трубы ФуранФлекс, которые характеризуются отменной устойчивостью к агрессивным веществам, прочностью и долговечностью.

Если используется комбинированный котел газ-дрова, от применения ФуранФлекс придется отказаться. Дело в том, что полимерные трубы выпускаются в двух вариантах – для высоких и низких температур (твердотопливных и газовых котлов соответственно). Одновременно эффективно использоваться при высоких и низких температурах полимерные чулки не могут.

Особенности проведения ремонтных работ по восстановлению дымохода

Если требуется ремонт газ котла, а точнее его дымоходной системы, наиболее эффективным решением будет применение технологии ФуранФлекс. При монтаже полимерного чулка не нужно производить демонтажные работы. Труба ФуранФлекс заводится изнутри в дымоход, а после затвердения служит опорой и защитой. Она предупреждает дальнейшее разрушение, при этом сам материал обладает отменными эксплуатационными характеристиками. Главное, правильно подобрать разновидность материала, но в решении этого вопроса на помощь всегда готовы прийти наши сотрудники. Они проконсультируют вас по всем возникшим вопросам.

Что такое процесс горения

Горение — это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в остаточный продукт. При этом в больших количествах выделяется тепловая энергия. Процесс горения, как правило, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ — СО 2 , избыток которого в непроветриваемом помещении может привести к головной боли, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса необходимо выполнение ряда обязательных условий.

Во-первых, горение возможно только при наличии воздуха. В вакууме невозможен.

Во-вторых, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры воспламенения материала, то процесс горения прекратится. Например, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу бросить большое полено, не дав ей прогреться на мелких дровах.

В-третьих, если субъекты горения сырые и выделяют пары жидкости, а скорость горения еще низкая, процесс также прекратится.