Kannattaako polttopuut halkoa pieniksi vai isoiksi? Otimme selvää

Kysymys on tuttu lukuisissa puuta polttavissa kotitalouksissa ja kevään klapisesongin korvalla mitä ajankohtaisin: kuinka pieniksi klapit pitää tai kannattaa halkoa? Onko pieni klapi aina parempi vai voiko liian pieneksi puu jopa olla huono poltettava?

Aiheesta on käyty maailman sivu kiivaita keskusteluja niin perheiden ruokapöydissä, saunaporukoissa kuin pienpuun polttajien keskusteluryhmissä.

Eikä suotta. Klapien koosta puhuttaessa ollaan koko puun polttokemian ytimessä, sillä pilkkeiden palaminen alkaa aina pinnasta. Siksi puun halkomistavalla – tai hienommin poltettavan puun pinta-alan kasvattamisella – on keskeinen rooli siinä, miten tulipesään laitetut puut palavat ja miten niistä saadaan lämpöä talteen.

Kaksi samankokoista kuusipölliä pilkottiin, toinen neljään, toinen kahdeksaan osaan. Kuva: Pasi Jaakkonen

Koska näkemyksiä oikeasta klapin koosta lienee yhtä monta kuin on niiden polttajia, pienimuotoinen koe oli paikallaan. Päätimme juttua varten polttaa kaksi lähes samanlaista 40-senttistä kuusipölliä samassa uunissa peräkkäisinä iltoina.

Ensimmäinen pölli pilkottiin neljään osaan eli melko isoiksi klapeiksi. Toinen viipaloitiin kahdeksaan osaan. Palamiseen kuluneen ajan ja palamistapahtuman tarkkailun lisäksi uunista mitattaisiin joukko lämpötiloja, jotka kertovat karkeasti, mitä muuta kuin tuhkaa puista jää jäljelle.

Koe ei ole tieteellinen eikä liioin lopullinen vastaus klapien oikeaan halkomiseen, mutta antaa kenties konkretiaa ja näkökulmia puun polttamisen filosofiaan.

Kuten aina, nytkin alkoi polton valmistelu puiden halkomisella. Kuusitukista katkaistiin sen keskivaiheita peräkkäin kaksi pölliä, jotka saattoi puuaineksensa puolesta olettaa samanlaisiksi. Niiden sahauspintaan piirrettiin tussilla viivat, joiden mukaan ne halottaisiin.

Mutta kuinka pieniksi? Vastausta etsittiin ensin eurooppalaisesta myytävälle polttopuulle laaditusta standardista.

Ohje ei kovinkaan tarkasti määrittele, kuinka pieniksi puut tulee pilkkoa, mutta suuntaviivoja se kuitenkin antaa. Ohje suosittaa klapien vähimmäispaksuudeksi neljää senttiä ja enimmäispaksuudeksi laatuluokasta riippuen 10–15 senttiä. Käytäntöön vietynä standardi tarkoittaa, että yli kymmensenttinen puu tulisi halkoa neljään osaan ja sitä pienempi kahtia.

Nyt tehtävässä kokeessa pöllien läpimitta oli 18 senttiä, ja ne päätettiin halkoa neljään tai kahdeksaan osaan.

Pienemmät klapit painoivat noin keskimäärin 519 grammaa ja suuremmat 1 058 grammaa. Kuva: Pasi Jaakkonen

Halkomispölkyn viereen ilmestyi kaksi klapikasaa. Kummankin yksittäiset klapit mahtuivat myytävälle polttopuulle luodun standardin kokorajoihin, mutta kumpi kasoista tuottaisi paremmin lämpöä?

Siihen vastatakseen on syvennyttävä puun palamisen luonnonlakeihin, joista tärkein on palamisen nopeus. Se etenee klapin pinnalla jokseenkin samalla 0,8–1 millimetrin minuuttivauhdilla, olipa kyseessä iso tai pieni puu.

Klapintekijä voi sen sijaan vaikuttaa pinta-alaan, missä palaminen tapahtuu. Kun pinta-alaa kasvattaa, nopeutuu myös palaminen.

Jos asian vie äärimmäisyyksiin, niin pyöreäksi jätetty pölkky voi liekehtiä uunissa noin tunnin. Mutta jos jauhaa pölkyn hienojakoiseksi pölyksi, sama puumäärä palaa sekunnin murto-osassa, kuten pölyräjähdyksissä tapahtuu. Kummassakin palamistapahtumassa vapautuu sama määrä energiaa, paloaika vain vaihtelee.

Ennen polttoa kummatkin klapierät kuivattiin sähköuunissa 105 asteen lämmössä, jotta klapien mahdolliset kosteuserot eivät vaikuttaisi palamiseen.

Huoneen täytti viehättävä pihkan tuoksu, kun lämpö ajoi vettä pois. Kosteusmittarin lukema klapeissa asettui polttopuulle hyviin arvoihin 18–22 prosentin vaiheille.

Klapit kuivattiin sähköuunissa 105 asteen lämmössä noin 20 prosentin kuivuuteen ennen niiden polttamista. Kuva: Pasi Jaakkonen

Nyt oltiin enää polttoa vailla. Se tapahtuisi muuratussa tulipesässä, jolla on leveyttä 27 ja pituutta 55 senttiä. Koska klapilämmittäminen on panospolttoa, piti päättää, missä polttoerässä puut poltettaisiin.

Jotta koe kuvaisi enemmän polttoa kuin sytyttämistä, molemmat klapierät päätettiin polttaa niin sanottuna toisena pesällisenä.

Ensimmäisenä olivat vuorossa pienet, kahdeksaan osaan pilkotut klapit, joiden keskipaino oli 519 grammaa. Savukaasujen lämpö hormissa oli asettunut 83 asteeseen, yläpalotilan lämpö oli 220 astetta. Kolmesta kohtaa mitattu tulipesän tiilien keskilämpö oli 458 astetta.

Kun klapit lisättiin, uunin seinien lämpötila oli yli 200 astetta korkeampi, mitä puun syttyminen vaatii. Puut syttyivät muutamassa sekunnissa. Kuva: Pasi Jaakkonen

Se tarkoitti, että tiilet säteilivät lämpöä klapeja kohti kuumuudella, joka ylitti puun tyypillisen noin 280 asteen syttymislämpötilan selvästi.

Kun vielä arinan päällä oli hiillos, klapit roihahtivat liekkeihin käytännössä heti. Niin nopeasti, että ei tuntunut tarkoituksenmukaiselta heittää kaikkia tuleen kerralla, vaan polttaa puut kahdessa erässä.

Noin 500 grammaa painavat klapit syttyivät kuumassa niin nopeasti, että uunissa tuli muutamassa minuutissa pulaa hapesta, mikä heikensi palotulosta. Kuva: Pasi Jaakkonen

Puuerästä vapautui hetkessä niin paljon palavia kaasuja, että tulipesässä syntyi hetkittäinen hapenpuute.

Uunin ilmavirtausten seassa leijaili nokea eli palamatonta hiiltä. Se tarkoitti, että puusta irtoavat kaasut eivät todennäköisesti ehtineet palaa, vaan niitä karkasi savun mukana ulos. Kymmenen minuuttia myöhemmin klapit olivat kauttaaltaan hiiltyneet, ja palaminen oli muuttunut hitaammaksi.

Oli aika lisätä toinen erä.

Tuli voimistui jälleen, ja savukaasujen lämpö kohosi 118 asteeseen. Tulipesän lämpö oli entistäkin korkeampi, mikä kiihdytti syttymistä.

”Palaminen on liian nopeaa, kaasuja irtoaa liikaa ja yläpalopesän lämpö nousee uunille epätyypillisen korkeaan arvoon 400 asteeseen”, kirjoitettiin muistivihkoon.

Savukaasujen lämpötila saavutti 27 minuuttia polton alkamisesta korkeimman arvonsa, 138 astetta.

Vähitellen haihtuvien kaasujen osuus väheni ja palaminen alkoi siirtyä liekkipalamisesta hiilipalon suuntaan. 40 minuuttia sytytyksestä viimeinen liekki sammui.

Alkujaan 4 154 grammaa painanut pölkky oli palanut tuhkaksi ja luovuttanut lämpönsä.

Noin neljä kiloa noin 500 gramman klapeja paloi uunissa 40 minuutissa. Kuva: Pasi Jaakkonen

Seuraavana iltana oli vuorossa isompien klapien eli neljään osaan pilkotun pöllin poltto.

Uuni esilämmitettiin jälleen yhdellä pesällisellä. Sen päätyttyä havaittiin, että uuni oli kuumentunut enemmän kuin pikkuklapeille. Tulipesän, yläpalotilan ja savukaasujen lämmöt olivat kokeen alkaessa kymmenkunta prosenttia edellistä koepolttoa korkeammalla. Se enteili kiihkeää alkua palolle.

Neljä kilon painoista klapia heitettiin hiilloksen päälle. Tulipesän yli 500 asteen lämpö sytytti klapit alle puolessa minuutissa ympäriinsä. Noin kymmenen minuutin kohdalla puun pinnan hiiltyminen alkoi hidastaa palamista ja liekkien pituus laski.

Edellisiä kaksi kertaa suuremmat klapit syttyivät kuumassa uunissa yhtä nopeasti kuin pienet. Kuva: Pasi Jaakkonen

Pieniin klapeihin verrattuna savukaasujen lämpötilan nousunopeus hidastui nopeasti ja alkoi ensi roihahduksen jälkeen kääntyä jopa varovaiseen laskuun.

Noin vartti puiden lisäämisen jälkeen palotapahtuma oli saavuttanut vakaan tilan. Pieniin klapeihin verrattuna palotapahtuma oli rauhallinen.

Sen vahvistivat myös savukaasulämpötilat, jotka jäivät polton aikana kauttaaltaan noin 25 astetta alhaisemmiksi, vaikka lähtötilanteessa ne olivat olleet korkeammalla.

Se kertoi, että isoilla puilla uuni paloi taloudellisemmin kuin pienillä. Savupeltiä ei tarvinnut myöskään pitää yhtä isolla, jolloin savukaasuilla oli enemmän aikaa luovuttaa lämpöä uuniin.

Kun sytytyksestä oli kulunut 35 minuuttia, palaminen oli siirtynyt hiilipalon vaiheeseen ja liekit olivat enää vaaksan mittaisia. Palo kuitenkin jatkui.

Isot klapit paloivat selvästi rauhallisemmin ja pienemmällä liekillä. Se näkyi selvästi savukaasujen lämpötiloissa, jotka pysyivät alhaisempina kuin pikkuklapeja poltettaessa. Kuva: Pasi Jaakkonen

Hieman yllättäen isot, kilon painoiset klapit paloivat vain seitsemän minuuttia pidempään kuin pienet. Oli loppumittausten aika.

Koska pienet klapit paloivat voimakkaasti roihuten, nosti syntynyt säteilylämpö tulipesän lämmön polton lopussa 145 astetta lähtötilannetta kuumemmaksi.

Maltillisemmin palaneilla isoilla klapeilla vastaava nousu jäi 77 asteeseen. Myös yläpalotilan lieskatilan keskilämpö polton aikana nousi 22 astetta korkeammaksi pieniä klapeja poltettaessa.

Tulipesän lämpö nousi polton päätyttyä noin 600 asteeseen. Puita oli silloin poltettu yhteensä noin kymmenen kiloa. Kuva: Pasi Jaakkonen

Polton taloudellisuuden kannalta keskeistä oli uunista piippuun virtaavien savukaasujen keskilämpötila, joka kertoo siitä, kuinka paljon puun lämpöä sitoutuu uunin raskaisiin runkorakenteisiin.

Savulämmöt jäivät isoilla klapeilla viisi astetta pieniä alhaisemmiksi, mikä puhuu isojen klapien taloudellisuuden puolesta.

Todellisuudessa ero lienee vieläkin suurempi isojen klapien eduksi, sillä lukemat mitattiin viiden minuutin välein. Pienten klapien poltosta jäi joku roihuvaiheen korkea lukema kirjaamatta.

Mitä alkeellisesta kokeesta jäi lopulta käteen?

Lähtökohta oli se, että kumpikin klapierä sisälsi saman verran energiaa. Isot klapit paloivat rauhallisemmin kuin pienet ja pitivät savukaasulämpötilat pieniä klapeja alhaisempina.

Varsinaisissa paloajoissa erot jäivät kuitenkin yllättävän pieniksi: neljä kiloa isoja klapeja paloi vain seitsemän minuuttia hitaammin kuin niitä puolta pienemmiksi pilkottu vastaavan painoinen klapierä.

Paremman vastauksen saamiseksi savukaasuista olisi pitänyt mitata polton aikana niiden koostumus ja määrittää kuinka paljon uuniin todellisuudessa jäi lämpöä.

Laboratoriopoltto antaisi silti vain suuntaa. Jokainen uuni toimii hieman eri tavalla, ja jokaisen polton kulku on erilainen.

Tämän uunin kohdalla kävi selväksi, että kiloa pienempiä klapeja ei varsinkaan toisessa pesällisen täytössä kannata käyttää, sillä ne hukkaavat lämpöä.

Silti pienille, puolen kilon klapeille on käyttöä varsinkin ensimmäisen pesän sytytyksessä. Molempia tarvitaan, mutta liian pieneksi ei kannata halkoa.