Подогрев жилища – одна из основных задач, которую приходится решать каждому домовладельцу. В процессе решения этой задачи важнейший вопрос, который накладывает решающий отпечаток на общую эффективность, - это выбор топлива для печи.
Что делает одно топливо лучше другого? Какие факторы влияют на тепловую эффективность? И почему даже небольшие изменения могут иметь большое влияние на общую стоимость?
В этой статье мы ответим на все эти вопросы и многое другое, исследуя вопросы теплоты сгорания, стоимости, скорости сгорания, температуры сгорания, обводненности, зольности, содержания высшей органики, серы и горючих минералов, и активности.
Теплота сгорания измеряется в килокалориях (ккал) или джоулях. Примечательно, что 1 ккал равна 4,3 кДж. Так, если теплота сгорания равна 10 000 ккал/кг, то в джоулях это будет 43 000 кДж/кг или 43 МДж/кг для твердого топлива.
Ключевой момент здесь заключается в том, что не все топливо стоит одинаково. Из-за этого мы используем следующий подход:
Примечание: Не рассматривайте отопительные приборы с КПД менее 70%.
Скорость сгорания – это скорость, с которой топливо сжигается. Это важный параметр, который влияет на общую эффективность системы отопления. Если топливо сжигается слишком быстро, может потребоваться больше топлива, чтобы поддерживать температуру. С другой стороны, если топливо сжигается слишком медленно, система может не обеспечивать достаточное тепло.
Температура сгорания тесно связана со скоростью сгорания. В целом, чем ниже температура сгорания, тем проще и эффективнее работает печь. Например, самодельные печи медленного горения, которые сгорают при 600 градусах, могут достигать КПД более 85%. Однако для дровяных или угольных печей (800-900 градусов) трудно достигнуть КПД более 75%.
Обводненность относится к способности топлива поглощать влагу. При увеличении влажности с 20% до 50%, теплота сгорания древесины может уменьшиться в два раза или больше. Обводненное жидкое топливо может оказаться даже взрывоопасным. Важно помнить, что даже слегка влажный бурый уголь самовозгорается, поэтому его транспортируют только из мест добычи, а ТЭЦ на буром угле строят возле добычных карьеров.
Зольность топлива обозначается большой буквой A и вычисляется очень просто: вес твердого остатка (золы) делим на исходный вес топлива. Если из килограмма топлива остается 30 грамм серого порошка – зольность его 3%.
Высшая органика включает в себя высшие спирты, соединения фенольного ряда, полимеры и т.п. Они имеют очень большую теплотворную способность, что видно на примере полиэтилена. Однако при температуре ниже 900 градусов они дают много нагар Поэтому между активностью топлива и его теплотой сгорания существует прямая зависимость.
Теплота сгорания и стоимость топлива являются двумя ключевыми параметрами, которые влияют на выбор топлива для печи. Они важны для понимания эффективности и экономической целесообразности того или иного вида топлива. Стоит напомнить, что 1 ккал = 4,3 кДж. Если теплота сгорания равна 10 000 ккал/кг, то в джоулях это будет 43 000 кДж/кг или 43 МДж/кг для твердого топлива. Для газообразного топлива, эти значения измеряются в килокалориях или кило/мега джоулях на кубометр. Для жидкого топлива, эти показатели можно найти в справочниках, указанные на килограмм или на литр/кубометр.
Однако, стоит учесть, что цена за килограмм топлива может быть разной, и поэтому рекомендуется использовать следующую методику для выбора наиболее эффективного и экономически выгодного топлива:
Примечание: Отопительные приборы с КПД менее пороговых 70% можно не рассматривать.
Еще один важный параметр, который необходимо учитывать, это скорость сгорания топлива. Это влияет на то, как быстро топливо сможет выгореть и как быстро потребуется заменить его новой порцией.
Следующий параметр - это температура сгорания. Чем ниже температура сгорания, тем проще и эффективнее будет работа печи. Например, печи медленного горения, работающие при температуре около 600 градусов, могут иметь КПД более 85%. В то же время, дровяные или угольные печи, работающие при температурах 800-900 градусов, редко достигают КПД более 75%.
Обводненность топлива – это еще один параметр, который влияет на его теплотворную способность. Влажное топливо имеет меньшую теплоту сгорания. Например, у дров теплотворность может уменьшиться в два раза и более при повышении влажности с 20% до 50%. Более того, влажное жидкое топливо может оказаться взрывоопасным.
Зольность топлива - это отношение веса остатка после сгорания (золы) к исходному весу закладки. Если из килограмма топлива остается 30 грамм серенького порошка – зольность его 3%.
Высшая органика – это высшие спирты, соединения фенольного ряда, полимеры и т.п. Они имеют очень большую теплотворную способность, что видно на примере хотя бы полиэтилена. Однако при температуре ниже 900 градусов они дают много нагара и сажи.
Следующим параметром является содержание в топливе серы и горючих минералов. Эти компоненты могут быть очень вредными при сгорании. Особенно опасна сера, которая при сгорании образует окислы серы (ангидриды), а они в атмосфере превращаются в сильные, ядовитые и очень «парниковые» кислоты.
И, наконец, активность топлива – это его способность вспыхивать и сгорать самого по себе.