Zależność wartości opałowej od wilgotności materiału drzewnego
- Szczegóły
Wilgotność drewna decyduje o tym, jak dobrze drewno się spala i ile ciepła wytwarza. Świeżo ścięte drewno zawiera dużo wilgoci, która musi zostać usunięta przed użyciem materiału. Świeżo ścięte drewno zawiera nawet 50% wody. To zdecydowanie zbyt dużo dla większości zastosowań. Wysoka wilgotność negatywnie wpływa na kaloryczność drewna, czyli ilość energii uzyskiwanej podczas spalania. Suche drewno ma wyższą wartość energetyczną i pali się efektywniej.
Wilgotność drastycznie obniża wartość opałową drewna. Kaloryczność drewna, czyli wartość energetyczna, spada nawet o 50% przy wilgotności powyżej 30% - mokry opał generuje więcej dymu i sadzy, zamiast efektywnie ogrzewać.
Wiadomo przecież, że woda się nie pali. Tymczasem zawartość wody w świeżo ściętym drewnie, składającym się w połowie z masy drzewnej i w połowie z wody, wynosi 50%, a wilgotność 100%. W praktyce stwierdza się, że do odparowania 1 kg wody potrzeba około 0,626 kWh (2,25 MJ) energii. Spalając mokre drewno, zamiast atrakcyjnego płomienia i miłego ciepła, będziemy mieli kłęby dymu i pary. Bo część energii zawartej w drewnie zostanie zużyta do odparowania z niego wody, a nie do wytworzenia ciepła.
Mokre drewno pali się gorzej, dymi i zanieczyszcza kominek oraz komin. Suszenie drewna jest konieczne, bo mokre może mieć nawet dwukrotnie mniejszą wydajność cieplną (część ciepła zamiast ogrzać mieszkanie zostanie spożytkowana na osuszenie opału i odparowanie wody z paleniska).
Drewno o wilgotności poniżej 20% pozwala uzyskać maksymalną wartość opałową. Drewno opałowe powinno mieć wilgotność maksymalnie 15%. Optymalna wilgotność dla drewna konstrukcyjnego to 12-18%, a dla opałowego - poniżej 20%. Drewno o wilgotności przekraczającej 25% będzie trudne do rozpalenia, będzie dymić i pozostawiać osad w kominie. Drewno o wilgotności poniżej 20% zapewnia czyste, efektywne spalanie i maksymalną ilość ciepła.
Przeczytaj także: Wartość opałowa węgla brunatnego a zawartość wody
Efektywnie pali się drewno w tzw. stanie „powietrzno-suchym” - zawierające ok. 15% wody. Dym z niego będzie przezroczysty! Żeby osiągnąć taki stan drewno przed spaleniem należy wysezonować, czyli wysuszyć. Długość okresu sezonowania zależy od wielu aspektów m.in. takich jak: gatunek drewna, pora jego pozyskania z lasu, rozdrobnienia czy warunków w jakich ten proces zachodzi. Upraszczając - sezonowanie powinno trwać nie krócej niż rok, a w przypadku gatunków takich jak grab, buk czy dąb, nawet dwa lata.
Wartość 20% wilgotności w drewnie kominkowym nie została ustalona przypadkowo. To naukowo udokumentowany próg, poniżej którego zachodzą fundamentalne zmiany w procesie spalania. Przy wilgotności poniżej tej granicy drewno przestaje tracić energię na odparowywanie nadmiaru wody i zaczyna efektywnie uwalniać ciepło. Na poziomie 20% wilgotności drewno osiąga tzw. punkt nasycenia włókien, co oznacza, że większość wody wolnej została już usunięta z materiału. Badania pokazują, że każdy dodatkowy procent wilgotności powyżej tej granicy obniża efektywność energetyczną o około 1-2%.
Pamiętajmy, wraz z redukcją wilgotności drewna, wzrasta jego wartość opałowa, a to oznacza duże oszczędności finansowe - nawet do 40% ogólnej masy drewna potrzebnej na jeden sezon grzewczy.
Metody suszenia drewna
Istnieje kilka metod suszenia drewna. Jest to tradycyjna metoda. Polega na przechowywaniu drewna przez dłuższy czas. Materiał powoli wysycha w sposób samoczynny. Drewno konstrukcyjne przy naturalnym suszeniu wymaga około 1-1,5 roku na świeżym powietrzu. Musi być właściwie ułożone. Nie powinno leżeć bezpośrednio na ziemi. Metody konwekcyjne wykorzystują zjawisko unoszenia ciepła.
Czas suszenia drewna zależy głównie od zastosowanej technologii. Nowoczesne suszarnie do drewna, oferowane przez renomowane firmy jak Hamech, pozwalają znacznie skrócić ten proces. Podczas gdy naturalne sezonowanie trwa rok lub dłużej, suszenie komorowe zajmuje zaledwie kilkanaście dni. Drewno w specjalistycznych komorach przebywa w temperaturze od 35 do 75 stopni Celsjusza przez kilkanaście godzin. Dokładny czas zależy od rodzaju suszarki oraz gatunku i początkowej wilgotności materiału. Suszenie naturalne drewna konstrukcyjnego trwa około 1-1,5 roku na świeżym powietrzu.
Przeczytaj także: Woda destylowana i jej pH
Suszarnia komorowa oferuje wiele korzyści w porównaniu z metodami naturalnymi. Przede wszystkim znacznie skraca czas suszenia. Pozwala także na precyzyjną kontrolę całego procesu. Zakłady Maszynowe Hamech, z ponad 70-letnim doświadczeniem, specjalizują się w produkcji zaawansowanych suszarni komorowych do drewna. Ich rozwiązania umożliwiają efektywne suszenie różnych gatunków drewna przy optymalnym zużyciu energii. Nowoczesne suszarnie wyposażone są w systemy automatycznego sterowania parametrami.
Jeżeli jednak jesteśmy zdecydowani na zakup drewna świeżego, które jest tańsze, należy pamiętać, że naturalnie najmniejszą wilgotność posiada drewno z wycinki jesiennej i zimowej (od listopada do marca).
Jak sprawdzić wilgotność drewna?
Jedynie za pomocą wilgotnościomierza można precyzyjnie i wiarygodnie zmierzyć wilgotność drewna. To specjalistyczne urządzenie, które pozwala uzyskać dokładny wynik w procentach, eliminując ryzyko błędów wynikających z subiektywnej oceny. Najwygodniejszym i najczęściej wybieranym rozwiązaniem wśród naszych klientów jest wilgotnościomierz do drewna. To elektryczny przyrząd mierzący opór elektryczny między dwiema elektrodami wbitymi w próbkę.
Rodzaje wilgotnościomierzy:
| Rodzaj | Zasada działania | Zalety | Wady |
|---|---|---|---|
| Oporowy (igłowy) | Pomiar oporu między dwiema elektrodami wbitymi w drewno | Dokładność, pomiar głębokich warstw | Może uszkodzić powierzchnię |
| Pojemnościowy (bezinwazyjny) | Pomiar pola elektromagnetycznego na powierzchni drewna | Bez śladów, szybki | Mniejsza dokładność, tylko powierzchniowa warstwa |
Najlepszy wybór? Wilgotnościomierz oporowy o dokładności pomiaru ±1% i funkcji wyboru gatunku drewna.
Przeczytaj także: Wilgotność drewna sosnowego i jego kaloryczność
Aby sprawdzić, czy drewno jest dostatecznie suche, nie potrzeba wilgotnościomierza. Przy wilgotności rzędu 23-25% wystarczy dotknięcie ręki, aby odczuć, że drewno jest mokre. Przy wilgotności powyżej 23-25% można wyczuć wilgoć dotykiem ręki.
Innym sposobem oceny jest porównanie wagi podobnych kawałków drewna. Mokre drewno jest wyraźnie cięższe od suchego - różnica może być nawet dwukrotna.
Wartość opałowa drewna a jego gęstość
Gęstość drewnaIm drewno bardziej gęste, tym jego wartość opałowa jest większa. Gęstość drewna jest cechą indywidualną dla danego gatunku drewna. Bardziej gęste jest drewno liściaste, natomiast mniejszą gęstość, a tym samym mniejszą wartość opałową, ma drewno iglaste. Najwięcej ciepła dostarcza grab, następnie buk, dąb, jesion, klon, brzoza, wiąz, wierzba, olcha, osika, lipa, topola. Nie zaleca się stosowania drewna drzew iglastych z uwagi na dużą zawartość żywic.
Tabela wartości opałowej drewna w zależności od wilgotności
Tab. 1. Zależność pomiędzy wartością opałową drewna a stanem jego wilgotności
| STAN DREWNA | ZAWARTOŚĆ WODY | WARTOŚĆ OPAŁOWA |
|---|---|---|
| Świeżo ścięte | 50 - 60% | 2,0 kWh/kg = 7,2 MJ/kg |
| Składowane przez lato | 25 - 35% | 3,4 kWh/kg = 12,2 MJ/kg |
| Składowane kilka lat | 15 - 25% | 4,0 kWh/kg = 14,4 MJ/kg |
Tab. 2. Średnia wilgotność drewna poddanego suszeniu (wyrażona w procentach)
| Okres suszenia | Sterta przechowywana na wolnym powietrzu | Sterta przechowywana pod dachem po trzymiesięcznym sezonowaniu | Polana do 33 cm przechowywane pod dachem trzy miesiące po ścięciu | Polana do 33 cm przechowywane pod dachem zaraz po ścięciu szczapypolanaszczapypolanaszczapypolanaszczapy | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| polana | szczapy | polana | szczapy | polana | szczapy | polana | szczapy | |
| 0 | 75 | 78 | 76 | 78 | 75 | 78 | 73 | 76 |
| 3 miesiące | 48 | 62 | 48 | 61 | 44 | 61 | 36 | 40 |
| 6 miesięcy | 37 | 46 | 32 | 45 | 29 | 35 | 25 | 29 |
| 9 miesięcy | 33 | 38 | 27 | 37 | 26 | 28 | 24 | 28 |
| 12 miesięcy | 26 | 35 | 26 | 33 | 25 | 27 | 23 | 27 |
| 18 miesięcy | 18 | 27 | 18 | 21 | 17 | 17 | 15 | 16 |
| 24 miesiące | 16 | 24 | 16 | 18 | 16 | 14 | 14 | 13 |
Tab. 3. Wartość opałowa. Stosunek między objętością i wagą poszczególnych gatunków drewna.
| Gatunek drewna | Waga [kg/m3] |
|---|---|
| Grab | 400-500 |
| Dąb | 380-480 |
| Buk | 350-450 |
| Brzoza | 300-400 |
| Modrzew | 300-400 |
| Sosna | 300-400 |
| Topola | 250-350 |
| Świerk | 250-350 |
| Akacja | 250-350 |
tags: #wartosc #opalowa #a #wilgotnosc #materialu #zależność
