Jak prawidłowo ogrzewać drewnem?

ogrzewanie drewnem
Autor EKO2020 opublikowano 29-07-2019

Do spalania drewna w kotłach do tego przystosowanych należy używać drewna o wilgotności do 20%. Dlatego bardzo ważne jest prawidłowe składowanie i suszenie drewna.

Drewno do wysuszenia potrzebuje minimum dwa lata. Wykres przedstawia zawartość wody w drewnie bukowym przy składowaniu na wolnym powietrzu. Można tu zaobserwować, że drewno po ośmiu miesiącach składowania znowu wchłania wilgoć. Od 14 do 21-go miesiąca ma wilgotność poniżej 20%.
Drewno powinno być składowane w miejscach przewiewnych , możliwie nasłonecznionych
osłoniętych przed deszczem- najlepiej od południowej strony.
Rzędy ułożonego drewna powinny być na szerokość dłoni odsunięte od siebie , aby powietrze mogło swobodnie miedzy nimi cyrkulować i odprowadzać wilgoć.
Niedopuszczalne jest składowanie świeżego drewna w kotłowni. Nie przesycha ono w takich warunkach, ale następuje jego rozkład spowodowany grzybem.
Tylko dobrze wysuszone drewno może być składowane w prawidłowo wentylowanej kotłowni.
Drewno w zależności od czasu i warunków suszenia zawiera
drewno suszone w suszarniach do 10% wilgotności
dobrze wysuszone drewno na powietrzu 15% wilgotności
wysuszone drewno na wolnym powietrzu osłonięte od deszczu jesienią i zimą 20%
Świeże drewno prosto z lasu więcej jak 50% wilgotności
Wilgotność a wartość energetyczna drewna
Wartość energetyczna drewna w dużym stopniu zależy od jego wilgotności. Im większa wilgotność tym niższa jego wartość energetyczna. Zawarta w drewnie woda musi przy spalaniu zostać odparowana. Im więcej wody w drewnie, tym więcej tracimy zawartej w drewnie energii na jej odparowanie
Tabela pokazuje zależność pomiędzy wilgotnością drewna w procentach, a wartością
energetyczną w kWh/kg .
Wilgotność w % 10 15 20 30 40 50
Wartość energetyczna KWh/kg 4,6 4,3 4,0 3,4 2,9 2,3
Można zauważyć , że drewno świeże o wilgotności 50% posiada tylko połowę wartości energetycznej tego co drewno o wilgotności 10%. Wynika z tego, że spalanie drewna świeżego jest nie tylko nie gospodarne, ale wręcz szkodliwe dla środowiska. Wysoka zawartość wody w drewnie powoduje obniżanie temperatury spalania, a co za tym idzie mocne dymienie, smołowanie, kondensacja wody kominie oraz jego uszkodzenia. Zwiększona emisja szkodliwych substancji w spalinach, które nie uległy spaleniu.
Suszone na powietrzu drewno osiąga wilgotność 20% w następującym czasie:
12 – 18 miesięcy jodła , świerk, wierzba, topola, lipa
16 – 24 miesiące sosna, olcha, jesion, drzewa owocowe, dąb, buk, brzoza

Proces spalania:

W proces spalania można podzielić na trzy fazy:

  1. Faza suszenia
    W tej fazie woda zawarta w drewnie zamienia się w parę wodną. Temperatura ok. 100C.
    Poprzez szybkie suszenie drewno kurczy się i pęka , co przyspiesza proces jednak temperatura spalania w tej fazie jest niska występuje dymienie, energia tracona jest na suszenie, czas fazy suszenia zależy od ilości wody zawartej w drewnie.
  2. Faza odgazowania drewna
    Po fazie suszenia temperatura wzrasta ze 100C do ok. 300C rozpoczyna się proces odgazowania. Z drzewnej masy wydobywa się bardzo bogaty w energię gaz drzewny o różnorodnym składzie chemicznym , którego głównymi składnikami jest węgiel, tlen i wodór.
    Drewno mimo że należy do paliw stałych w 84% składa się z substancji, które zamieniają się w procesie spalania w gaz drzewny. Gaz drzewny spalając się w odpowiednich warunkach wytwarza długi niebiesko-żółty płomień o temperaturze 800C do 1000C.
  3. Faza końcowa
    Po wypaleniu wszystkich lotnych substancji zawartych w drewnie następuje spalanie węgla drzewnego. Rozżarzony węgiel drzewny spala sie w temperaturze 500-800C . W tym czasie można zaobserwować krótki błękitny płomień i brak dymienia.

Produkty spalania

Głównymi składnikami chemicznymi w drewnie jest węgiel i woda. Połączenia tych substancji w prawidłowym procesie spalania powoduje, że drewno jest przyjaznym dla środowiska naturalnego człowieka ekologicznym paliwem. Szkodliwe dla środowiska substancje takie jak siarka, chlor i metale ciężkie praktycznie w drewnie nie występują.
Przy spalaniu w pierwszym rzędzie woda H2O zamienia sie w parę wodną, a węgiel łączy sie z tlenem w CO2. Doświadczenie uczy, że spalanie drewna w nieodpowiednich warunkach powoduje wydobywanie sie gęstego dymu i nieprzyjemnego zapachu. Długo trwające, nie całkowite spalanie gazu drzewnego, może powodować:

  • Zbyt niska temperatura spalania, spowodowana np. dużą wilgotnością drewna
  • Nie całkowite spalanie może być spowodowane zbyt małym dopływem powietrza potrzebnego do spalania
  • W kotłach na zgazowanie drewna gdzie spalanie odbywa sie w dolnej części kotła zbyt niska temperatura powrotu wody grzewczej
  • Zbyt mały przekrój komina lub jego załamania utrudniają odprowadzanie spalin , co uniemożliwia prawidłowy dopływ powietrza do pieca.

Przy nieprawidłowym spalaniu powstają takie szkodliwe substancje jak tlenek węgla, kwas octowy, fenol, metanol, formaldehyd, i dalsze węglowodorowe substancje , powstaje również kopcenie , smoła, dziegieć.

Kotły gazujące drewno

Kotły te konstrukcyjnie przygotowane do bardzo efektywnego spalania drewna , coraz częściej wykorzystywane są do ogrzewania naszych domów. Przechodzą bardzo pozytywne wyniki badan laboratoryjnych i testów praktycznych. Prawidłowe procesy spalania są w tym kotle wspomagane przez wentylator. W górnej części kotła znajduje sie komora załadowcza do której wkładamy kawałki drewna o długości do 50 cm na rozżarzony węgiel drzewny. Wentylator podaje powietrze do komory załadowczej, co powoduje wydzielanie sie gazu drzewnego. Gaz drzewny pod wpływem wytworzonego w komorze załadowczej ciśnienia kierowany jest poprzez dusze palnika do dolnej komory spalania. Do dyszy doprowadzane jest powietrze wtórne które mieszając sie z gazem drzewnym powoduje jego spalanie w bardzo wysokiej temperaturze rzędu 800-1000C. Przy wysokiej jakości spalaniu obserwujemy prawidłowy niebiesko – żółty płomień i minimalną ilość popiołu. Wszystkie badania prowadzone na kotłach gazujących drewno wskazują, że osiąga on prawidłowe parametry spalania, jeżeli pracuje na mocy minimum 50% i temperaturze kotła od 65 do 90C. Jednak układ grzewczy naszego domu potrzebuje regulacji w przedziale od 15 do 100%. Jednym ze sposobów uzyskania takiego zakresu regulacji jest współpraca kotła na zgazowanie drewna ze zbiornikiem akumulacyjnym.

Zbiornik akumulacyjny

Zbiornik akumulacyjny jest to urządzenie w którym zmagazynowana woda kotłowa, przejmuje nadmiar ciepła które produkuje kocioł, a którego nie jest w stanie przejąć ogrzewany budynek poprzez grzejniki, oraz ogrzewacz ciepłej wody użytkowej. Kiedy zbiornik akumulacyjny jest całkowicie naładowany do temperatury 90C powinno nastąpić wyłączenie kotła. I od tego czasu budynek zaczyna pobierać ciepło ze zbiornika akumulacyjnego poprzez układ sterowanego zaworu mieszającego w zależności od potrzeb. W zbiorniku akumulacyjnym gorąca woda w górnej części zbiornika wypływa do instalacji, natomiast chłodna woda powracająca z instalacji wpływa do jego dolnej części. W wyniku tego obiegu tworzy sie w zbiorniku temperaturowe uwarstwienie – w górnej części zbiornika mamy wodę o temperaturze do jakiej zbiornik został ogrzany tj. 80-90C, natomiast w dolnej wodę o temperaturze 30-40C pomiędzy strefą górna, a dolna występuje warstwa graniczna o grubości 10-15cm. Aby uzyskać prawidłowe uwarstwienie zawsze należy ładować zbiornik do temperatury powyżej 80C. Planując ogrzewanie z wykorzystaniem zbiorników akumulacyjnych należy pamiętać, że na jeden kW mocy kotła przyjmujemy 50-70 litrów wody w zbiornikach akumulacyjnych. Ogrzewanie drewnem, pompy ciepła, kolektory słoneczne, energia elektryczna w drugiej taryfie są to układy które konieczne muszą wykorzystywać technikę akumulacji ciepła, dlatego łatwo możemy je łączyć np. ogrzewanie drewnem + kolektory słoneczne. Zbiorniki akumulacyjne są używane wszędzie tam, gdzie generowanie i użycie ciepła nie odbywa sie jednocześnie.

W zbiornikach akumulacyjnych magazynowane ciepło jest „wywoływane” nawet kilkanaście godzin później kiedy jest potrzebne. Zbiorniki takie znajdują zastosowanie w układach grzewczych z kotłem na paliwo stałe lub kominkiem oraz w instalacjach solarnych.

Opalanie drewnem z wykorzystaniem zbiornika akumulacyjnego umożliwia:

  • zwiększenie sprawności układu grzewczego przynajmniej o 100%
  • mniejsze dymienie i powstawanie smoły
  • podwyższenie komfortu
  • przedłużenie okresu eksploatacji kotła
  • zmniejszenie nakładu pracy

Błędy popełniane przy ogrzewaniu drewnem

Podstawowym błędem jaki popełniamy przy opalaniu drewnem jest spalanie drewna o zbyt dużej wilgotności powyżej 20%. Spalanie takiego drewna powoduje mocne dymienie na długo po rozpaleniu. Odparowanie wody z drewna pochłania dużo energii, trudno jest uzyskać optymalną temperaturę spalania, poniżej której gaz drzewny nie ulega spaleniu, poprzez komin przedostaje sie do atmosfery. Niska temperatura spalin powoduje kondensacje pary wodnej w kominie co w konsekwencji uszkadza jego konstrukcje. Minimum dwa lata drewno powinno być prawidłowo składowane i suszone na powietrzu. Po dostarczeniu z lasu powinno być pocięte na odpowiednią długość i porąbane. Błędem jest nie utrzymywanie wymiennika kotła w należytej czystości. Regularnie przynajmniej raz w miesiącu powinno się przeczyścić wymiennik z nalotów sadzy i popiołu. W kotłach wykorzystujących proces zgazowania drewna temperatura spalin powinna być powyżej 150C, a temperatura kotła powyżej punktu rosy tj. 60C. Eksploatacja kotła poniżej tych temperatur powoduje szybkie skorodowanie korpusu oraz uszkodzenie komina. W okresach przejściowych temperatur jesień wiosna powinno sie kocioł załadowywać drewnem tylko częściowo, tak aby mogło ono być całkowicie spalone.

Źródło: Ecovarm

Logo eko 2020

EKO2020 jest jedną z wiodących firm działających na rynku handlowo-usługowym w branży grzewczej.
Naszym celem jest oferowanie klientom skutecznych i komfortowych systemów grzewczych z asortymentu polskich i zagranicznych producentów oraz dystrybucja i instalowanie urządzeń najnowszej generacji.

Preferujemy wyłącznie ekologiczne rozwiązania technologiczne, dlatego oferowane przez nas urządzenia są bezpieczne dla środowiska. Produkty spełniają wymogi emisyjne określone w dyrektywie Ecodesign, a także zapewniają bezpieczeństwo użytkowania. Dzięki temu oferowane przez nas produkty figurują na państwowych listach dofinansowań urządzeń wielu krajów UE.

Autor EKO2020 opublikowano 29-07-2019

Pelet