Методы сушки древесины в промышленном и самостоятельном исполнении

Влажная древесина практически не используется в изготовлении качественных и долговременных деревянных конструкций – предметов мебели, внешней и внутренней отделке, а также несущих элементов здания. Монтажу и эксплуатации пиломатериала предшествует удаление из него влаги. Издавна известный процесс естественной сушки может длиться несколько лет, что неприемлемо при больших объемах и темпах современного строительства.

Физические основы процесса удаления влаги

В древесине существует два основных типа влажности, влияющие на значение плотности и технические параметры возводимой конструкции:

• внутриклеточная влага – является легкоудаляемой, однако так же быстро впитывается обратно в дерево во влажной среде;
• межклеточная вода – содержится вне клеток древесины (еще называется гигроскопической). Данный тип влаги наиболее трудно удаляется и составляет основу постоянной влажности (порядка 30 %).

Сушка происходит в результате протекания двух процессов – испарения воды и ее перемещения из середины материала к поверхности.

Если скорость испарения больше внутренней миграции влаги, то поверхность высыхает быстрее. Это вызывает неравномерность изменения линейных размеров и приводит к появлению трещин и изгибов. Постепенное протекание процесса обеспечивает сохранность структуры и формы древесины.

Основы современных методов сушки основаны на нескольких методах воздействия, ускоряющих испарение влаги с поверхности дерева:

• повышение температуры;
• увеличение кратности циркуляции воздуха;
• снижение давления;
• уменьшение влажности воздуха, циркулирующего над древесиной.

Проблемы сушки

Уменьшение влажности бруса – это равнодействующая двух параллельных процессов:

1. Влагообмена – испарения воды с поверхности бруса;
2. Влагопереноса – перемещения воды в толще древесины.

Для того, чтобы сушка протекала без деформаций и растрескивания поверхности, важно, чтобы оба процесса протекали с равной скоростью. Понятно, что влагоперенос не может протекать быстрее влагообмена: вода не будет перемещаться из той области массива, где ее меньше, в более насыщенные влагой слои.

Рассмотрим три основных сценария и их последствия для состояния бруса:

1. Скорость влагообмена равна скорости влагопереноса. Сушка проходит по всему объему; напряжений и, соответственно, деформации и трещин не возникает;
2. Скорость влагообмена больше скорости влагопереноса. В поверхностном слое возникают напряжения из-за уменьшения его линейных размеров при сохранении прежних размеров сердцевины бруса; возможны деформации по длине;
3. Скорость влагообмена намного больше скорости влагопереноса. На поверхности бруса возникают значительные напряжения, гарантированно приводящие к растрескиванию и деформациям.

Неравномерное испарение влаги привело к растрескиванию бруса.

Что происходит с деревом при сушке, помимо удаления влаги

Основными процессами, наблюдаемыми в структуре древесины при высыхании, являются усушка и усадка. Усушка относится к неизбежным спутникам удаления влаги и представляет собой уменьшение габаритов пиломатериала во всех направлениях после начала удаления гигроскопической влаги.

Увеличение размеров древесины с повышением содержания свободной влаги называется набуханием. Усадка наблюдается при быстром удалении влаги, когда внешняя часть дерева гораздо суше, чем внутренняя. Это явление часто происходит при сушке толстых деревянных брусьев и бревен. Протекание усадки и усушки учитывается при планировании будущих конструкций, равно как и набухание при эксплуатации во влажных средах.

При перегреве древесины, который иногда возникает при термической обработке (камерная сушка), происходит процесс, подобный сухой перегонке. Он представляет собой разложение древесных волокон без доступа воздуха, в результате чего выделяются газообразные, жидкие и твердые (древесный уголь) продукты. Данный процесс необратим, поэтому при нагреве важно выдерживать оптимальный температурный режим.

Подробнее о самом процессе сушки:

Моя книга

Кстати ниже приведена моя электронная книга, которую можно получить в разделе мои книги. Это суперская книга, и информация для нее была мною выпытана у немца из . Как сейчас помню то лето, вино и сыр, я писал про это тут.

А если серьезно, то к нам не раз приезжали немецкие технологи и делились опытом. Стоимость такого приезда была в районе 2000 евро. Я же свою книгу отдаю практически бесплатно. Просто хочется чтобы наши руководители и специалисты выходили на такие же уровни работ, и наша жизнь становилась гораздо лучше и комфортнее.

Кроме технологии, в книге представлена уникальная информация о анализе процесса. Я знаю, что анализ процесса у нас в России вообще не проводится. Ну сделали 5 кубов брака из 40 кубов дерева, ну и нормально. Да нет, не нормально. Нужно анализировать, сколько электричества нужно на кубометр сухого дерева, сколько человека часов на укладку и разборку, и наконец сколько и на каком оборудовании у вас выходит брака.

Технологии и способы сушки древесины

Вакуумная (камерная)

Сушка древесины в вакуумных сушильных камерах — предполагает создание пониженного давления в камере, загруженной штабелями пиломатериала. Влага, которая находится в виде насыщенного пара над поверхностью древесины, удаляется совместно с сушильным агентом. Роль последнего выполняет воздух, который в небольшом количестве подается в камеру.

Изменение степени вакуума и подачи воздуха позволяет регулировать скорость удаления воды. Для материала различной формы и размеров применяются строгие условия обезвоживания, чтобы сохранить постоянство влажности по всему объему.

В зависимости от типа и размеров древесины, время сушки длится от нескольких дней до месяца. Легче всего высушиваются легкие хвойные породы (сосна, ель), а тяжелые дубовые доски приходится выдерживать до глубокого удаления влаги 3-4 недели.

Фото камер для сушки древесины

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Конденсационная

Основана на постоянном продувании сушильной камеры потоком сухого нагретого воздуха. Отработанная влажная воздушная смесь направляется в охлаждающий теплообменник, в котором вода конденсируется после достижения воздухом точки росы.

Данный способ наиболее полно имитирует естественную сушку древесины. Если температура не поднимается выше 40-60 ?С, то структура материала не деформируется и не подвергается значительной усадке.

Конденсационное удаление влаги является развитием классической камерной сушки, при которой дерево выдерживается в потоке горячего воздуха. Условия камерной сушки регулируются нормативной документацией и включают мягкий, нормальный, форсированный и высокотемпературный режимы. Процесс может происходить непрерывно в камерах большого объема и протяженности, что обеспечивает повышенную производительность.

Естественная

Производится до достижения воздушно-сухого состояния дерева (порядка 25-30 %) и не обеспечивает удаления гигроскопической влаги. Полученный этим способом пиломатериал обычно применяется в строительных целях при возведении каркасов конструкций, прошедших специальную обработку от огня и гнили опорных сооружений.

Сушку в естественных условиях производят в закрытых от попадания осадков помещениях с хорошей вентиляцией. При укладке материал располагается штабелями, в которых между досками остаются расстояния для обеспечения проветривания.

Как правильно сушить древесину атмосферным (естественным) способом расскажет видео:

Зачем это нужно

Начнем со знакомства с некоторыми общими понятиями.

По влажности различают следующие виды древесины:

Уточним: абсолютно сухая древесина требует немедленной консервации (нанесения гидрофобизирующего покрытия или пропитки) и в строительстве не применяется.

В чем разница между сырой и сухой древесиной в практическом плане:

• Влажное дерево в отличие от сухого обладает гибкостью, способностью постепенно деформироваться под нагрузкой. Наиболее наглядный пример – сравнение свежесрезанного прута и сухой ветки того же диаметра: согласитесь, что на изгибающую нагрузку они реагируют по-разному;
• При контакте с атмосферным воздухом сырая древесина постепенно снижает свою влажность естественным путем, за счет испарения; при этом ее линейные размеры могут уменьшатся на 7-15% в зависимости от направления волокон;

Важно: дома из пиломатериалов естественной влажности требуют длительной (до полутора лет) усадки до начала внутренней отделки. Дома из сухого бруса камерной сушки дают минимальную усадку в течение первых 3-6 месяцев с момента возведения сруба; строения из клееного бруса и вовсе не дают усадки.

Сруб из бруса естественной влажности должен выстояться до окончания усадки.

• Обработка сырой древесины гораздо проблематичнее: она забивает абразивные поверхности, медленнее пилится, ее поверхность куда труднее сделать гладкой благодаря поднимающемуся на ней ворсу;
• Наконец, главное: при естественной сушке благодаря ее неравномерности происходит деформация и растрескивание пиломатериалов. Отсюда – изгибы ростверков и мауэрлатов (порой доходит до вырванного крепежа), щели между венцами сруба, поведенные опорные колонны и прочие неприятности.

Сушильные камеры и их устройство

Оборудование для сушки (камеры) имеют цилиндрическую или коробчатую форму, обшитую снаружи металлическими листами. Сырой древесный материал может изначально помещаться в штабеле внутрь или укладываться на специальные полки.

Конвекция обеспечивается компрессорными установками, а подогрев воздуха производится в радиаторных теплообменниках. Подача воздуха осуществляется сверху, поскольку после контакта с древесной загрузкой и испарения влаги температура воздушной смеси понижается. Это вызывает увеличение ее плотности и спускание холодного увлажненного воздуха в нижнюю часть камеры.

Сушильные устройства бывают периодического и непрерывного действия. В периодических системах работа прерывается на время выгрузки высушенной партии и загрузки нового блока древесины. Сушилки непрерывного действия обеспечивают постоянное движение штабелей из «влажной» части камеры в «сухую», а погрузка ведется по мере освобождения внутри свободного пространства.

На этом видео — подробно описано устройство для вакуумной сушки древесины своими руками:

Выводы

Итак мы вносим в программу породу дерева, толщину, режим и после нашего выбора начинается высыхание древесины. Производитель сушилок подбирает минимальное время каждого этапа, для уменьшения общего времени цикла. Для более качественной сушки средняя температура сушки снижается, это способствует получению более светлого сухого пиломатериала, меньшего количества трещин, меньшему выделению смолы.

Доски укладывается в пакеты на прокладки. Чем толще размеры прокладок тем сушильному агенту легче проходить между пиломатериалом, тем меньше объем загрузки сушильной камеры. Уменьшение толщины прокладок способствует большему объему загрузки, но уменьшению циркуляции агента сушки и соответственно на каком то этапе начинается неравномерная просушка пиломатериала и появление синевы…

Буду рад вашим комментариям! До новых встреч, с вами был Андрей Ноак.

Правила заготовки древесины

Порядок и условия заготовок пиломатериала регулируются в соответствии с Лесным кодексом РФ.

Основные правила, которые требуется соблюдать во время лесозаготовки, следующие:

• вырубка деревьев осуществляется после подачи и одобрения декларации, в которой обоснованы и описаны объемы вырубки, территория, тип древесины и пр.;
• первыми в списке на вырубку находятся деревья, пострадавшие от естественных причин или в результате деятельности человека (пожар, буря, наводнение, поражение болезнями);
• рубке могут подвергаться лишь деревья, соответствующие возрастным нормам;
• при лесозаготовке необходимо вовремя вывозить спиленный материал, препятствовать засорению территории и сносить временные здания, использованные в работе;
• запрещается оставлять недорубы – отдельные деревья на вырубленных территориях.

Сушка в домашних условиях

Качественная сушка бруса в домашних условиях может быть проведена одним из следующих способов.

Естественная просушка

Схема, уточняющая как сушить брус.

Совет! Стоит узнать время рубки дерева под брус: осенью и зимой нет движения сока, значит, влажность минимальна – бревна быстро просохнут.

Условия для правильной сушки:

• Подбор материала одной толщины и породы.
• Прямой материал в штабеле: ровные штабеля и шпалеры между рядами усилят циркуляцию воздуха.
• Подкладки в основании.
• Колышки друг под другом и промежуточные доски в ряду с колышками;
• Оптимальное движение воздуха: не плотное размещение, чтобы воздух проходил и горизонтально.
• Воздушные заслонки для равномерного проветривания штабелей.
• Навес защитит от дождя и солнца, а продуваемое место участка ускорит процесс.

Обратите внимание! Продолжительная сушка бруса сушка бруса в домашних условиях гарантирует влажность менее 18 %.

Термокамера

• Имитация сушилки: нежилое помещение с кирпичной печкой и отоплением вдоль стен.
• Своими руками сооружаем штабеля, прокладываются по рядам шпалеры и топим печь, повышая температуру до 50 градусов.
• Потом помещение остывает до + 20.
• Повторим цикл.
• Через неделю брус готов.

Совет! Окончательная сушка строганого бруса возможна только в отапливаемом помещении. Поэтому проветриваемые чердаки, отапливаемые сараи и гаражи, а также жилые строения — лучшие хранилища и сушилки.

Влаготепловая обработка

Это тоже своего рода промежуточный этап, для которого создаются специальные условия среды: она должна обеспечивать высокую интенсивность влаговыведения и стабильный температурный режим. Создается такая среда посредством того же нагнетания пара при включенных калориферах. В регуляции могут задействоваться вентиляторы и вытяжные каналы. Оптимальная температура для этого режима обработки должна на 6-7°С превышать показатели среды на основной стадии сушки, но в то же время быть ниже +100°С.

Важно подчеркнуть, что влаготепловая обработка применяется не ко всем древесным породам. Например, технологии изготовления сухого бруса предусматривают использование этой операции для пиломатериалов из кедра, сосны, липы, толщина которых превышает 60 мм. Толстые заготовки могут подвергаться влаготепловой обработке несколько раз для полного охвата внутренней структуры.