Jak dlouho mám sušit dřevo na topení?
Dřevo spalované v kotli, kamnech, krbové vložce má mít přijatelnou vlhkost, aby spalování probíhalo hospodárně a minimalizovalo poškozování ovzduší. Proces sušení, vhodné podmínky a potřebná doba jsou popsány v článku.
Úvod
Spotřeba biomasy v českých domácnostech v roce 2017 byla cca 210 tis. tun briket a pelet a 10,1 Mprmr (tj. miliónů prostorových metrů rovnaných) palivového dřeva. Oproti roku 2003 došlo k nárůstu spotřeby biomasy 10× (brikety a pelety) a 1,6× (palivové dřevo) ve srovnání s rokem 2017 [1]. Rozšíření využívání biomasy pro vytápění v malých spalovacích zařízeních je rovněž v souladu se státní energetickou koncepcí ČR [2]. Česká republika patří mezi státy s poměrně vysokým procentem zalesněného území (před vypuknutím kůrovcové kalamity) – lesy tvoří asi 35 % celkové plochy, z čehož asi dvě třetiny představují dřeviny jehličnaté (smrk – 52 %, borovice – 15 %, jedle – 8 %) a třetinu pak dřeviny listnaté (buk – 14 %, dub – 4 %) [3]. Dřeviny jsou víceroční rostliny se zdřevnatělými kmeny a výhonky, rostoucí ve formě stromů, keřů a polokeřů. K vytápění domů je nejvíce využívána biomasa ve formě palivového dřeva, a také ve formě pelet a briket [4]. Výhodou dřeva oproti uhlí je, že neobsahuje síru a hmotnostní zlomek popeloviny v palivu je malý (pod 0,5 %hm.).
Obr. č. 1 a) čtvrtina špalku, b) celý špalek
Se začátkem topné sezóny se výrazně zvyšuje poptávka po dřevu pro vytápění, ale nutno dodat, že koupit suché dřevo za rozumnou cenu není snadné. Většinou je dostupné pouze dřevo mokré – surové [5]. S kůrovcovou kalamitou se tato skutečnost výrazně mění, ale jen pro smrkové dřevo.
Norma ČSN EN 844-1 [6] definuje pro dřevozpracující průmysl mimo jiné pojmy: dřevo a dříví. Norma ČSN EN ISO 17225 [7] je zaměřená na tuhá biopaliva a definuje např. tyto pojmy: kulatina, poleno, palivové dřevo. V tomto příspěvku budou používány dva pojmy, a to celý špalek a čtvrtina špalku (viz Obr. č. 1).
Dřeviny se dělí dle objemové hmotnosti do tří kategorií – lehké, středně těžké a těžké (viz Tab. č. 1). Objemová hmotnost závisí na druhu dřeva a také na jeho vlhkosti (se vzrůstající vlhkostí vzrůstá také objemová hmotnost). Objemová hmotnost dřeva v suchém stavu se u většiny dřevin pohybuje v rozmezí 400–700 kg.m−3 [3].
Tab. č. 1 Rozdělení dřevin dle objemové hmotnosti [3]
![Tab. č. 1 Rozdělení dřevin dle objemové hmotnosti [3]](/docu/clanky/0202/020212o2.png)
V praxi jsou používána dvě různá vyjádření vlhkosti dřeva: tzv. vlhkost dřevařská a energetická [5]. Dále v příspěvku je vždy uvažována energetická vlhkost.
Běžně rozšířené tvrzení, že tvrdé dřevo má vyšší výhřevnost než měkké, není pravdivé. Výhřevnost je vztažena na hmotnost, nikoliv na objem. Výhřevnost hořlaviny dřevní biomasy je díky podobnému prvkovému složení téměř stejná. Do stejného ohniště (stejný objem) přiložíme větší hmotnost tvrdého dřeva než měkkého, takže při stejné vlhkosti tam dáme více energie.
Vlhkost dřeva má velký vliv na výhřevnost paliva. Tato veličina je nejdůležitějším parametrem, který charakterizuje dřevo jako palivo. Se snižujícím se hmotnostním zlomkem vody v palivu (obsah vody) dochází ke zvýšení jeho výhřevnosti, tedy kvalita paliva. Suché dřevo se snáze spaluje, proto je spotřeba suchého dřeva výrazně nižší ve srovnání se spotřebou dřeva mokrého (viz Obr. 4 [5]). Z předchozích studií také plyne, že ve spalinách produkovaných spalováním mokrého dřeva jsou vyšší hmotnostní koncentrace znečišťujících látek, jako např.: CO, VOC, PAHs, atd. [8].
Vlhkost v surovém dřevu se pohybuje přibližně od 40 %hm do 60 %hm [5]. Vlhkost dřeva je ovlivněna druhem dřeviny a aktuálním vegetačním cyklem. Strom pokácený v zimě je podstatně sušší, než když je pokácen v létě [9]. Doporučená vlhkost palivového dřeva je pod 20 %hm [9]. Mokré dřevo vložené do ohniště se déle ohřívá a suší, čímž je odebíráno větší množství energie z ohniště, a to má za důsledek snižování teploty v ohništi (nižší teplota = horší spalování).
Tento článek si klade za cíl stanovit dobu potřebnou pro sušení palivového dřeva v podnebí ČR tak, aby se vlhkost v něm obsažená snížila na přijatelnou úroveň pro spalování, v závislosti na druhu dřeviny, tvaru sušeného dřeva a na podmínkách skladování dřeva. Podrobnější informace již byly publikovány v zahraniční odborné literatuře [10]. Článek se nevěnuje problematice smrků pokácených v rámci kůrovcové kalamity. Po úhynu stromu se začne jeho vlhkost přirozeně snižovat.
Materiál a metody
Tab. č. 2 Počet sledovaných kusů
Zkouška doby sušení dřeva byla prováděna v období od března 2013 do února 2014 pro deset různých druhů dřeva (viz Tab. č. 2), jak ve formě celých špalků (reprezentativní průměr špalku cca 14 cm a délka 30 cm), tak také čtvrtin špalku (délka 30 cm). Dřevo bylo dovezeno na Výzkumné energetické centrum, VŠB-TU Ostrava z pily sídlící ve Vřesině u Ostravy. Jednotlivé formy dřeva byly sušeny venku pod přístřeškem a v zastřešené, dobře větrané, nevytápěné místnosti. Jednotlivé druhy dřeva byly váženy před uložením do polic a pak průběžně v intervalech cca 20 dní po dobu 1 roku. K vážení špalků byla použita elektronická váha Kern typu DE 12K1N s přesností d = 0,001 kg.
Po skončení experimentu (cca 1 rok) byly všechny špalky uloženy postupně do sušicí komory a byly vysušeny při 105 °C do konstantní hmotnosti se stanovenou přesností hodnoty vlhkosti dřeva 0,2 %hm. Z každého druhu dřeva byly sušeny nejméně dva vzorky celých špalků a 15–19 ks čtvrtin špalku (Tab. č. 2).
Pro stanovení vlhkosti dřeva byla použita rovnice (1) [5]:
(1)
kde je
- Ft
- vlhkost dřeva v procentech z celkové hmotnosti v čase t,
- Mt
- hmotnost dřeva
- M105
- hmotnost vysušeného dřeva při 105 °C.
Dřevo v zastřešené nevytápěné místnosti na dřevěných policích bylo umístěno v rohu u stěny (viz Obr. č. 2). Místnost byla průchozí s přirozenou cirkulací vzduchu. Měřená teplota a vlhkost v místnosti se zaznamenávala v 15minutových intervalech.
Dřevo venku bylo uloženo na policích u stěny s přístřeškem proti dešti (viz Obr. č. 3). Hodnoty teplot a vlhkosti vnějšího vzduchu každého dne byly převzaty od ČHMÚ Ostrava. V tabulce č. 3 jsou uvedeny průměrné srážky a teploty v jednotlivých měsících pro Moravskoslezský kraj ČR v roce 2013.
Obr. č. 2 Uložení dřeva v interiéru
Obr. č. 3 Uložení dřeva pod stříškou v exteriéru
Tab. č. 3 Průměrné hodnoty teplot vzduchu a srážek za rok 2013 pro MSK [11] a průměrné hodnoty teplot vzduchu a relativní vlhkosti vzduchu naměřených v interiéru
![Tab. č. 3 Průměrné hodnoty teplot vzduchu a srážek za rok 2013 pro MSK [11] a průměrné hodnoty teplot vzduchu a relativní vlhkosti vzduchu naměřených v interiéru](/docu/clanky/0202/020212o9.png)
Výsledky a diskuse
Průběhy úbytku vlhkosti jednotlivých druhů dřeva během jednoho roku sušení jsou uvedeny v Grafech č. 1–4. Z grafů vyplývá, že u celých špalků vlhkost dosáhla na konci sušení (po cca 1 roce) hodnot 16–21 %hm ve venkovním prostředí a 11–15 %hm ve vnitřním prostředí, u rozsekaných špalků (čtvrtin špalků) se hodnoty vlhkosti ustálily na 13–18 %hm ve venkovním prostředí a 9–14 %hm ve vnitřním prostředí. Jediný problém byl při skladování venku pod přístřeškem v době nepříznivých mikroklimatických podmínek (zafoukání deště a sněhu na dřevo). Rok 2013 patřil v České republice mezi teplejší, a to samozřejmě urychlilo proces sušení. V případě méně teplého roku s četnějšími srážkami by byla doba sušení potřebná k dosažení stejné konečné vlhkosti dřeva delší.
Nejvyšší rychlost schnutí byla dosažena zástupci lehkých a středně těžkých dřevin. Lehké dřeviny ve formě celých i rozsekaných špalků, pokud budou pokáceny před začátkem jara, mohou dosáhnout požadované vlhkosti už na konci léta nezávisle na tom, zda jsou skladovány ve vnitřním prostředí nebo venku pod přístřeškem. U dřeva s vyšší objemovou hmotností se doba sušení prodlužuje, dřevo je možno použít jako palivo cca za 1 rok. Tyto dosažené výsledky potvrzuje i studie pana Thomase Nord Larsena [8].
Grafy č. 1, 2, 3, 4 Průběh sušení dřeva v závislosti na podmínkách skladování, druhu dřevin a tvaru dřeva
Závěr
Výsledky uvedených experimentů sušení dřeva ukazují, že na dobře větraném zastřešeném venkovním prostoru je možné dřevo usušit na uspokojivou vlhkost pro spalování již za jeden rok. Při našich experimentech sušení dřeva byly všechny podmínky optimální a rychlost sušení je možno považovat za maximální možnou. Například při deštivém létě bude dřevo schnout déle, stejně tak pokud bude uskladněno na vlhkém stinném místě (např. u potoka na horách). V reálných podmínkách je dřevo naskládáno více na sobě, čímž bude méně provzdušněné. Z pohledu přípravy dřeva na topení mohou být vyslovena tato doporučení:
- Sušit dřevo minimálně jeden rok, lépe však dva (druhý bod SMOKEMANova desatera správného topiče [12]). Z pohledu zvýšení výhřevnosti není mnohaleté (více než 3 roky) sušení dřeva výrazně přínosné.
- Doba potřebná na usušení lehkého dřeva (topol, smrk, lípa) na požadovanou vlhkost je kratší než doba potřebná na usušení tvrdého dřeva (habr).
- Pro zajištění suchého kvalitního palivového dřeva je nutno zajistit prostor pro sušení a skladování. Dle roční spotřeby dřeva vznikají požadavky na prostory, na které je nutno pamatovat při rozhodování o druhu vytápění.
- Surové, hodně vlhké dřevo nebo nahromaděné dřevo musí být provětráváno, jinak se nastartuje biologický rozklad (hnití), při kterém dochází k úbytku hořlaviny a také pevnosti dřeva.
- Celé špalky schnou pomaleji než čtvrtiny špalků, protože měrný povrch čtvrtin je větší než u celých špalků. Z pohledu rychlosti sušení dřeva, ale i z pohledu náročnosti štípání, je vhodné dřevo na topení naštípat za mokra.
![Obr. č. 4 Vysušování dřeva a průběh snižování vlhkosti [5].](/docu/clanky/0202/020212o19.png)
Obr. č. 4 Vysušování dřeva a průběh snižování vlhkosti [5].
Laicky lze orientačně zjistit vlhkost dřeva pomocí domácí váhy a mikrovlnné trouby. Ten, kdo začíná provozovat spalovací zdroj tepla na dřevo, by si měl přečíst alespoň SMOKEMANovo desatero správného topiče.
Poděkování
Tento příspěvek byl vypracován v rámci řešení projektu Innovation for Efficiency and Environment – Growth s identifikačním kódem LO1403 s podporou Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy.
Použitá literatura
- BUFKA, Aleš, VEVERKOVÁ, Jana, ANDRONIC, Diana. Obnovitelné zdroje energie v roce 2017. Ministerstvo průmyslu a obchodu [online]. Říjen 2018 [cit. 2019-09-16]. Dostupné z: https://www.mpo.cz/assets/cz/energetika/statistika/obnovitelne-zdroje-energie/2018/12/Obnovitelne-zdroje-energie-v-roce-2017-new.pdf.
- MINISTERSTVO PRŮMYSLU A OBCHODU. Aktualizace Státní energetické koncepce České republiky, 2015, s. 1–145.
- KHESTL, Filip. VŠB-TU OSTRAVA. Dřevo. 2013. Dostupné z:
http://homel.vsb.cz/~khe0007/Predmety/Stavebni%20hmoty/Prednaska_drevo.pdf. - STUPAVSKÝ, Vladimír. O vytápění biomasou od A až do Z. TZB-info [online]. 13. 7. 2012 [cit. 2019-09-16]. Dostupné z: https://oze.tzb-info.cz/peletky/8814-o-vytapeni-biomasou-od-a-az-do-z.
- HORÁK, Jiří, KRPEC, Kamil, MARTINÍK, Lubomír, MICHNOVÁ, Lenka, HOPAN, František, KUBESA, Petr. Jak si doma stanovit vlhkost a výhřevnost dřeva? TZB-info [online]. 19. 11. 2012 [cit. 2019-06-17]. Dostupné z:
https://vytapeni.tzb-info.cz/9300-jak-si-doma-stanovit-vlhkost-a-vyhrevnost-dreva. - ČSN EN 844-1 Kulatina a řezivo – Terminologie – Část 1: Obecné termíny společné pro kulatinu a řezivo, Datum účinnosti 1. 4. 1997.
- ČSN EN ISO 17225-1 Tuhá biopaliva – Specifikace a třídy paliv – Část 1: Obecné požadavky, Datum účinnosti Leden 2015.
- NORD-LARSEN, Thomas, BERGSTEDT, Andreas, FARVER, Ole a HEDING, Niels. Drying of firewood – the effect of harvesting time, tree species and shelter of stacked wood. Biomass and Bioenergy. 2011, 35(7), 2993–2998.
- HORÁK, Jiří a KUBESA, Petr. O spalování tuhých paliv v lokálních topeništích (1): aneb palivo, tvorba znečišťujících látek a spalování jako vztah muže a ženy. TZB-info [online]. 21. 5. 2012 [cit. 2019-06-17]. Dostupné z:
https://energetika.tzb-info.cz/8618-o-spalovani-tuhych-paliv-v-lokalnich-topenistich-1. - HORÁK, Jiří, KUBOŇOVÁ, Lenka, TOMŠEJOVÁ, Šárka, LACIOK, Vendula, KRPEC, Kamil, HOPAN, František, KUBESA, Petr, KYSUČAN, Zdeněk, OCHODEK, Tadeáš. Change in the wood moisture dependency on time and drying conditions for heating by wood combustion. Wood Research. 2018, 63(2), 261-272.
- ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV. Měsíční data. Praha: Český hydrometeorologický ústav [cit. 2019-06-17]. Dostupné z: http://portal.chmi.cz/historicka-data/pocasi/mesicni-data.
- HORÁK, Jiří. SMOKEMANovo desatero správného topiče. TZB-info [online]. 2. 3. 2015 [cit. 2019-10-23]. Dostupné z: https://vytapeni.tzb-info.cz/vytapime-tuhymi-palivy/12373-smokemanovo-desatero-spravneho-topice.
Wood burned in a boiler, stove, fireplace insert should have acceptable humidity to ensure efficient combustion and minimize air pollution. The drying process, suitable conditions and time required are described in the article.