Jak dlouho vysychá palivové dřevo?
Experimentální ověření vlhkosti a hustoty dřeva
Umělým vysušením zkušebních vzorků palivového dřeva lze s velkou přesností ověřit správnost měření jejich vlhkosti hrotovým vlhkoměrem. Jednoduchou metodou lze zjistit také hustotu dřeva.
Úvod
Palivové dřevo uskladněné ve formě metrové kulatiny vysychá řádově 2 roky na vlhkost, která je vhodná pro jeho spalování. Tuto dobu můžeme významně zkrátit nařezáním kulatiny na finální požadovanou délku a následným rozštípáním na polínka. V našem pokusu se snažíme odpovědět na otázku, jak dlouho potrvá, než rozštípané čerstvé dřevo z nedávno pokácených stromů vyschne na vlhkost přijatelnou pro spalování.
Přímá metoda měření vlhkosti dřeva a jeho hustoty
Téměř dva měsíce po rozštípání na drobné štěpy pokračuje pozvolné vysychání dřeva. Měření před týdnem potvrdilo, že vlhkost dřeva se snížila již na hranici hygroskopicity, což znamená, že dřevo by bylo možné začít spalovat bez vážnějších následků pro spalovací zdroj i bez výrazného vlivu na zvýšenou tvorbu emisí. Měření vlhkosti dřeva hrotovým vlhkoměrem je ovšem u dřeva o vlhkosti (relativní) vyšší jak 20 % vždy méně přesné. Jedná se o nepřímou metodu zjišťování vlhkosti dřeva, která je založena na měření jeho elektrického odporu. Dva hroty zabodnuté do dřeva jsou elektrodami, mezi kterými je při měření udržováno stabilní elektrické napětí. Měří se velikost elektrického proudu, který dřevem mezi elektrodami prochází a z napětí a proudu se vypočítává elektrický odpor mezi elektrodami. Elektrický odpor dřeva se postupně snižuje s jeho rostoucí vlhkostí. Při vyšších vlhkostech je odpor již poměrně malý a hůře měřitelný. Právě z tohoto důvodu je zjišťování vlhkosti běžnými hrotovými vlhkoměry přesné do vlhkosti na hranici hygroskopicity.
V současné fázi našeho pokusu vysychání dřeva proto nyní nastal čas ověřit správnost měření přesnější tzv. přímou metodou. Tou je je umělé vysušení vzorku dřeva a přímé odečtení obsahu vody v něm. Při této příležitosti si ověříme i hustotu měřených vzorků.
Mezi „experimentálními“ štěpy jsem vybral po jednom štěpu smrku a buku. Ty jsem rozřezal na menší zkušební vzorky tak, aby zahrnovaly bělové i jádrové dřevo (kolmo na letokruhy). Vzorky jsem zvážil a hrotovým vlhkoměrem jsem na 3 místech změřil jejich vlhkost. Ještě před tím, než jsem začal s umělým sušením, jsem změřil také objem zkušebních vzorků. Použil jsem jednoduchou metodiku zjišťování objemu tvarově nepravidelného tělesa, štěpu, na základě jeho ponoření do vody a výpočtu jeho objemu přes hmotnost polínkem vytlačené vody. (1 litr vytlačené studené vody váží 1 kg). Podmínkou je, že štěp musí být ponořen zcela do vody, což je u suchého dřeva problém. Ten jsem vyřešil tím, že jsem do dřeva „zavrtal“ nebozez a dřevo jím do vody zatlačil tak, aby bylo zcela ponořeno. Bylo ale nutné si dát pozor, aby se dřevo po zatlačení pod hladinu nedotýkalo stěn či dna nádoby. Tím bych na stěny nepřenesl tlak ruky a „navýšil“ měřenou hmotnost.
Po úvodním měření a vážení jsem zkušební štěpy dal do trouby rozehřáté na teplotu 105 °C a začal s vysušováním. Teplotu sušení jsem ověřoval teploměrem umístěným přímo v troubě. Vždy po hodině sušení jsem vzorky zvážil a zaznamenal úbytek hmotnosti. U lehčího smrkového vzorku se hmotnost ustálila po 9 hodinách sušení, u buku až po 10 hodinách. To byl signál, že se dřevo zbavilo veškeré vlhkosti. Poté jsem vzorky opět ponořil do vody a určil jejich objem.
Výsledky pokusu
Výsledky měření jsou zaznamenány na přiložených listech. Přímá metoda zjišťování vlhkosti potvrdila, že dřevo již dosáhlo po dvou měsících sušení hranice hygroskopicity. Konkrétně to byla relativní vlhkost 25 % u buku a 23 % u smrku. Vlhkosti naměřené před sušením hrotovým vlhkoměrem a zjištěné přímou metodou se prakticky shodovaly, což zvýšilo vypovídací schopnost obou měření.
Hustoty absolutně suché hmoty zjištěné po vysušení jsou u obou vzorků nižší než průměrné „tabulkové“ hustoty při nulové vlhkosti. U smrku se uvádí průměrná hustota absolutně suchého dřeva zpravidla 420 kg/m3. Ovšem reálná hustota je závislá na lokalitě růstu i „historii“ daného stromu, ze kterého dřevo pochází, a běžně se může pohybovat v rozsahu 350–450 kg/m3. Jinou hustotu mají smrky z Vysočiny, jiné smrky vyrostlé v Jeseníkách. I u jediného stromu se hustota jeho dřeva mění podle umístění v kmeni či koruně (u listnatých stromů). To platí i pro zjištěnou hustotu buku, u kterého se uvádí tabulková hustota suchého dřeva 680 kg/m3, ale realita se může pohybovat i v rozsahu ±20 %.
Při vysušení došlo k očekávané změně objemu zkušebních vzorků. U smrku se objem snížil cca o 8 %, u buku o 11. Sesychavost smrkového dřeva (změna objemu při ztrátě vody vázané) se uvádí mezi 10–12 %, u buku 15–18 %. To znamená, že dřevo zkušebních vzorků již před umělým sušením na povrchu sesychalo, což se projevovalo jeho praskáním.
Zjištěné výsledky mají dostatečnou vypovídací schopnost, i když „experiment“ neproběhl za přesných laboratorních podmínek. Potvrdily, že vhodně naštípané a řádně uložené palivové dřevo lze již po poměrně krátké době přirozeného sušení použít k topení v kotli či kamnech. Ovšem nadále platí, že dalším skladováním po dobu několika měsíců lze vlhkost snížit o dalších 5–10 % až na mez vzduchosuchosti, a tím zvýšit jeho výhřevnost. Při vytápění rodinného domu o roční potřebě tepla na vytápění 70 GJ (roční spotřeba cca 15 prmr dřeva) to může znamenat úsporu na palivu řádově 1 až 1,5 prostorového metru rovnaného dřeva za topnou sezónu. Pokud nevěříte, počkejte si na další pokračování tohoto pokusu.
ePublikace ke stažení
V rámci projektu „Čisté vytápění s Norskými fondy“ vznikla ve spolupráci s redakcí TZB-info publikace „Palivové dřevo, aneb topíme správně s Norskými fondy“. Čtenář se v ní dozví mnoho zajímavých a často i překvapivých informací především o samotném palivovém dřevě. Publikace je volně ke stažení na portálu TZB-info:
