TÖKÉLETES ÉGÉS, MAXIMÁLIS ENERGIA

A tökéletes égés az a folyamat, amely során a lehető legtöbb energia hasznosul, és amelynek következtében a lehető legkevesebb káros anyag keletkezik. Nézzük hát meg, mi mindenre van ehhez szükség.

TűzrakásTűzgyújtás

Az égési folyamat a tűzgyújtással kezdődik, melyhez kell valamennyi papír, vékonyra hasított gyújtós vagy rőzse, rendes méretű hasábfa és persze oxigén. A papírt gyűrjük össze, hogy minél több levegővel kitöltött teret tartalmazzon, ezzel is elősegítve az égést. Erre helyezzük rá a gyújtóst. Minél nagyobb a fa felülete a térfogatához képest, annál könnyebben gyullad be. Tehát minél vékonyabb fára lesz szükség, de emellett még az is számít, hogy milyen sűrűségű maga a faanyag, és mennyi ásványi anyag található benne. A lucfenyő például kis sűrűségű és alig tartalmaz szervetlen ásványi anyagokat, így gyújtósnak kitűnő választás. A sűrű, ásványi anyagokban gazdag fának nagyobb a hővezetési képessége, ami azt jelenti, hogy nem egy ponton fog felhalmozódni a hő, így sokkal lassabban éri el a meggyulladáshoz szükséges hőmérsékletet, amely légszáraz fa esetében 230°C.

Az égés folyamata

Miután meggyulladt a fa, először is ki kell szárítani belőle a maradék nedvességet. Ez 100°C hőmérsékleten kezdődik meg. Ahogy nő a hőmérséklet, úgy elindulnak a különböző bomlási folyamatok is: 100-200°C körül a fa alkotóelemei folyékonnyá illetve lassan légneművé válnak, fagáz keletkezik és a 260°C-ot átlépve hőenergia szabadul fel. A fagáz elégéséhez azonban ennél jóval többre, 1000°C-ra van szükség és további oxigénre, mivel a gyorsan bomló fadarab körül oxigénhiány lép fel. A fatüzelésű kályhákat ezért úgy kell kialakítani, hogy az égéshez szükséges másodlagos levegő már felmelegedve érkezzen meg az égési térbe. Ha a fagáz találkozik a felmelegített levegővel, tökéletesen felbomlik szénre és hidrogénre, majd oxidálódik, szén-dioxid és víz keletkezik belőle. A távozó gázok után a fa lassan faszénné alakul át, mely végül 500-800°C-on láng nélkül elizzik.

Tökéletes égés, maximális energiafelhasználásTökéletes égés — tökéletlen égés

A fa mintegy 83%-a ég el gáz formájában, és ez adja a fűtőérték 70%-át. Viszont csak akkor hasznosíthatjuk teljes mértékben ezt az energiát, ha a fagáz magas hőmérsékleten tökéletesen el tud égni.

Amennyiben ez nem történik meg, úgy tökéletlenül hasadt szénhidrogén- és oxigén- vegyületek kerülnek a kéményen át a levegőbe. Ezért ne csökkentsük le nagyon a szükséges levegőt, azaz ne “fojtsuk le” a tüzet fűtésszabályozás céljából, mert a bomlási folyamat ettől még megmarad, csak lelassul és így amellett, hogy elpazaroljuk a fűtőenergiát, káros anyagokat is juttatunk a levegőbe. Inkább rakjunk többször kevesebb mennyiségű fát a tűzre.

Az sem előnyös, ha túl sok levegőt juttatunk az égési térbe, ugyanis a többletlevegőt ugyanúgy fel kell melegítenünk, és ezzel az erre fordított energia távozik a kéményen át (köbméterenként kb. 70 Wh). 10 kg légszáraz tűzifa elégetéséhez nagyjából 30-40 m³ levegő szükséges.

A levegőztetéshez a kémény huzatjára is szükségünk van, ez inkább nagyobb legyen, mint kisebb, mert előbbit könnyebb szabályozni, viszont arra is figyelni kell, hogy ha a huzat túl erős, az utóégés a hőcserélő felületeken vagy a kéményben megy végbe, és mindkét verzió egyaránt energiaveszteséggel jár.

A tökéletlen égés következménye lehet még számos kellemetlenség, az egyik ilyen a korom. A fa nem teljesen lebontott összetevői a hideg felületeken korom formájában csapódhatnak le. Ha nem elég magas hőmérsékleten történik az égés (vagy a fa túl nedves), akkor a kémény hideg maradhat, így a füst víztartalma idő előtt kicsapódik és átnedvesedik a kémény. Továbbá a tökéletlenül elégett fa füstje egészségünkre káros szerves vegyületeket is tartalmazhat pl. szénhidrogéneket, szerves savakat, aldehideket, krezolokat, fenolokat stb.

A tökéletes égéshez tehát megfelelően kialakított kályhára, elegendő levegőre és magas hőmérsékletre van szükség. Amennyiben minden kritérium adott, úgy a tüzelésből a lehető legtöbb energiát tudjuk fűtési célra fordítani, és nem mellesleg környezetünket sem károsítjuk.

 

 

Felhasznált szakirodalom:

Hans-Peter Ebert: Fatüzelés, CSER kiadó, 1997, fordította: Gertheis Antal

A FA FŰTŐÉRTÉKE

Mai bejegyzésünkben a különböző fafajták fűtőértékéről lesz szó, és arról, hogy mi minden befolyásolja azt. Reméljük, ezzel egy kicsit meg tudjuk könnyíteni a tűzifa kiválasztásának folyamatát.

Magas fűtőértékű keményfa, bükk
Konyhakész, hasított tűzifa, bükk

Tüzelésre alkalmas fafajok

Tüzelésre a nagyobb sűrűségű, keménylombos fafajok a legalkalmasabbak. Ilyenek pl. a bükk, kőris, akác, tölgy, gyertyán, cser. Kevésbé megfelelő erre a célra pl. az éger, a nyír és a juhar, de fűtésre legkevésbé a puhafának számító fenyő, hárs, nyár és fűz alkalmas. Hogy miért? A megoldás részben a fűtőértékükben rejlik.

A fa összetevőinek fűtőértéke

A fában található vegyi elemek az alábbi összetevőket építik fel:

  • Cellulóz – a száraz faanyag 50%-a, fűtőértéke 4,8 kWh/kg.
  • Lignin – a faanyag 25-30%-a, fűtőértéke 7,5 kWh/kg.
  • Poliszacharidok – együttesen kb. a faanyag 20%-át teszik ki, fűtőértékük 4,5 kWh/kg.
  • Gyanták, viaszok, zsírok, olajok stb. – a faanyagnak maximum 5%-át képezik, viszont ezek fűtőértéke a legmagasabb, 10 kWh/kg.

Tehát egy fa minél több gyantát és lignint tartalmaz, annál nagyobb lesz a fűtőértéke, így pl. a fenyők átlagos fűtőértéke (4,4 kWh/kg) magasabb, mint a kemény fáké (4,2 kWh/kg). Viszont utóbbiak sűrűsége jóval nagyobb a fenyőkénél, ezért ha a fák térfogatát vesszük alapul, akkor máris azt látjuk, hogy míg a fenyők fűtőértéke 1600 kWh/űrméter, a kemény fáké 2100 kWh/űrméter.

A különböző fafajták fűtőértékei egységnyi tömegre és térfogatra kivetítve a következők:

FafajVastagfa fűtőértéke kWh/űrméter (kerekítve)Vastagfa fűtőértéke kWh/kg
Cser24004,6
Gyertyán22004,2
Bükk21004,2
Kőris21004,2
Tölgy21004,2
Akác21004,1
Nyír19004,3
Szil19004,1
Juhar19004,1
Éger15004,1
Nyár14004,2
Fűz14004,1
Fenyő16004,4

Ezek természetesen átlag értékek, mivel nincs két egyforma fa, így még fafajokon belül is tapasztalható eltérés. Ennél fontosabb azonban, hogy mi mindenre kell még figyelnünk ahhoz, hogy a fa maximális fűtőértékét biztosítani tudjuk.

Mitől függ még a fűtőérték?

A fűtőérték függ a fahasáb méretétől: minél vastagabb a fa, annál nagyobb lesz a fűtőértéke. Ha pl. megnézzük a bükkfát, 14 cm-es vastagság felett 2100 kWh/űrmétert kapunk, alatta ez az érték arányosan csökken, míg a faapríték esetében már csak 1000 kWh/űrméterről beszélhetünk.

Továbbá figyelnünk kell a fa nedvességtartalmára is, mert a fa csak azután tud elégni, ha előtte elpárologtatjuk belőle a vizet, ami literenként 700 Wh energiát emészt fel. Az időben felhasogatott és megfelelően tárolt tűzifa nedvességtartalma 15-20%-ra csökken, ezt nevezzük “légszáraz” fának, és tökéletesen alkalmas a tüzelésre. Valóban érdemes figyelni a fa kiszárítására, mert ha a víztartalma a légszáraz fához képest 10%-kal magasabb, az már 9%-kal csökkenti a fa fűtésértékét.

A nedves fával történő tüzelésnek azonban nem ez az egyetlen hátránya, következő bejegyzésünkben bővebben is foglalkozunk ezzel a témakörrel: MIÉRT NE FŰTSÜNK NEDVES FÁVAL

 

Felhasznált szakirodalom:

Hans-Peter Ebert: Fatüzelés, CSER kiadó, 1997, fordította: Gertheis Antal