Lämpöarvo

Lämpöarvo (polttoarvo) ilmaisee aineen täydellisessä palamisessa kehittyvän lämpöenergiamäärän aineen massayksikköä kohden. Kiinteiden ja nestemäisten polttoaineiden kohdalla lämpöarvo ilmoitetaan tavallisesti megajouleina eli miljoonina jouleina polttoainekiloa kohti, MJ/kg. Kaasumaisilla polttoaineilla lämpöarvo ilmoitetaan yleensä megajouleina tilavuusyksikköä eli kuutiometriä kohti, jolloin yksikkö on MJ/m³.
Lämpöarvo määritetään laboratorio-olosuhteissa pommikalorimetrillä standardisoitujen menetelmien mukaisesti.
Eri lämpöarvojen määritelmät.
Lämpöarvon yhteydessä käytetään usein termejä kalorimetrinen lämpöarvo, tehollinen lämpöarvo kuiva-aineessa ja tehollinen lämpöarvo saapumistilassa eli toimitus-/käyttökosteana. Lämpöarvolle on useita määritelmiä, koska osassa niistä voidaan ottaa huomioon polttoaineen kosteus ja se, että polttoaineen palaessa polttoaineen vety hapettuu vedeksi. Tämä vesi voi sitoa energiaa ja höyrystyä. Höyrystymiseen kulunut energia yleensä poistuu systeemistä (esim. moottorista) vesihöyryn mukana, jolloin kaikkea polttoaineen energiaa ei voida muuttaa moottorin tekemäksi työksi.
Kalorimetrinen lämpöarvo (ylempi lämpöarvo, vakio"tilavuudessa") on se lämpöenergian määrä poltettavan aineen massayksikköä kohti, joka vapautuu, kun aine palaa täydellisesti (eli happea on ylimäärä) ja palamistuotteet jäähtyvät 25 °C lämpötilaan (yleensä käytetty arvo) tai muuhun sovittuun lämpötilaan. Kalorimetrisessä lämpöarvossa sekä aineen sisältämän vedyn palamistuotteena syntyvä vesi että aineen sisältämä vesi (eli kosteus) oletetaan palamisen jälkeen "nesteeksi". Englanniksi ylempi lämpöarvo tunnetaan nimillä higher heating value (HHV), higher combustion value (HCV), gross energy, upper heating value ja gross calorific value (GCV).
Tehollinen lämpöarvo kuiva-aineessa (vakio"paineessa" (usein 1 atm) on se lämpöenergian määrä, joka vapautuu, kun sekä aineen sisältämän vedyn palamistuotteena syntyvä vesi oletetaan palamisen jälkeen "vesihöyryksi". Tehollinen lämpöarvo kuiva-aineessa on veden höyrystymislämmön verran alempi kalorimetristä lämpöarvoa. Englanniksi tehollinen lämpöarvo tunnetaan nimillä lower heating value (LHV), lower combustion value (LCV) ja net calorific value (NCV).
Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa (alempi lämpöarvo, vakio"paineessa" (usein 1 atm)) eli toimitus-/käyttökosteana ilmoittaa polttoaineen lämpöarvon tietyssä kosteudessa. Tehollinen lämpöarvo saapumistilassa lasketaan käyttäen määritettyä kuiva-aineen tehollista lämpöarvoa ja määritettyä kosteutta (tai halutussa kosteudessa).
Kullakin polttoaineella on sille ominainen/tyypillinen kuiva-aineen ja saapumistilan lämpöarvo. Kuiva-aineen tehollinen lämpöarvo riippuu polttoaineen kemiallisesta koostumuksesta, kun taas saapumistilan tehollinen lämpöarvo riippuu myös polttoaineen kosteudesta. Kosteuden lisäksi myös useimmiten palamattoman (ja siten lämpöarvottoman) tuhkan määrä kannattaa ottaa huomioon erityisesti laskettaessa biopolttoaineiden kuten puun lämpöarvoa.
Eri aineiden lämpöarvoja.
Ajantasainen Suomessa käytettävien polttoaineiden keskimääräiset teholliset lämpöarvot saapumistilassa eli käyttökosteudessa ovat julkaistuna Tilastokeskuksen sivuilla, tyypillisiä kuiva-aineiden tehollisia lämpöarvoja mm. julkaisuissa "Puupolttoaineiden laatuohje," "Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia" sekä mm. Motivan sivuilla Biopolttoaineiden lämpöarvoja.
Polttoaineiden myynnissä ilmoitetut arvot perustuvat yleensä teholliseen lämpöarvoon saapumistilassa.