Сушильные камеры для пиломатериала являются незаменимым оборудованием при производстве заготовок на основе древесины. Прежде чем отправить дерево на обработку, его обязательно следует просушить. В противном случае существенно возрастает риск деформации, ухудшения качества готовой продукции. Сушка выполняется в специальных камерах при определенных условиях. При этом многие собирают камеры сушки своими руками для применения в домашних условиях.
Далеко не каждый точно знает, зачем сушить дерево перед обработкой. Потому расскажем некоторые нюансы данного процесса.
- Уже много веков древесина выступает как основной материал при производстве мебели.
- Мебель изготавливали из леса, который был срублен несколько лет назад.
- В случае использования сырой, непросушенной древесины, доски быстро рассыхаются, покрываются трещинами.
- При высыхании дерево сжимается, потому конструкции, возведённые из изначально сырого материала, со временем могут покоситься, утратить прочность, геометрию.
- Сырое дерево — это прекрасное место для развития плесени.
- Одновременно с этим чрезмерно пересушенный стройматериал также плох, поскольку такой материал активно впитывает влагу, увеличивается в объеме из-за разбухания. Потому к мебели, прочими конструкциями происходит эффект, обратный высыханию.
Сушка осуществляется в сушильных камерах. При этом на поверхность пиломатериала подается пар или горячий воздух. Этот процесс занимает длительное время и обходится достаточно дорого производителю. Во многом из-за этого мебель, изготовленная на основе натуральной древесины, значительно дороже МДФ, ДСП и пр.
Применение сушильных камер позволяет получить следующие свойства пиломатериала:
- Повышенная прочность;
- Защита от вероятности изменения форм;
- Сохранность первичных размеров при применении;
- Увеличенный срок службы и пр.
Задача сушильных камер — повысить качественные характеристики пиломатериала. Потому сушка — это обязательный этап обработки древесины.
Особенности процесса
Для сушки пиломатериалов могут использоваться различные режимы. В собранных своими руками камерах повышение температуры происходит поэтапно, что позволяет постепенно выводить из материала лишнюю влагу.
Режим и особенности сушильного процесса в камерах определяются с учетом анализа следующих параметров:
- Порода высушиваемой древесины;
- Размеры материалов;
- Начальный показатель влажности;
- Показатель влажности, которого следует достичь;
- Конструктивные и технологичные особенности сушильных камер, применяемых для обработки;
- Категория качества обрабатываемого пиломатериала.
Виды сушки
Высушивание своими руками древесины внутри камеры бывает двух видов:
- Низкотемпературная;
- Высокотемпературная.
Высокотемпературный процесс обработки выполняется в два этапа. Переход ко второй стадии наступает, когда влажность заготовки снижается до 20 процентов. Данная технология актуальна при применении древесины в качестве материалов для возведения второстепенных конструкций.
Низкотемпературный режим делится на три категории.
- Мягкая сушка. Здесь пиломатериалы сохраняют свои характеристики, свойства. Потому изменений цвета или параметров прочности изделия не наблюдается.
- Нормальная сушка. Цвет может меняться, но незначительно. Параметры прочности несколько снижаются.
- Форсированная сушка. Выполняя раскалывание или скалывание сырья, высушенного в форсированном режиме, оно может становиться хрупким. Также меняется цвет, древесина становится темной.
Источники тепла
Сушильные камеры могут использовать разные источники тепла, задача которых заключается в достижении нужного уровня влажности пиломатериала.
Выделяют следующие тепловые источники:
- Подогретый пал;
- Лучистые излучатели;
- Подогретые стеллажи;
- Электрический ток;
- Высокочастотное электромагнитное поле.
Конструктивная камера обязательно включает три компонента:
- Система вентиляции и вытяжки;
- Теплосберегательный узел;
- Система увлажнения.
Сушилки
Сушилки отличаются между собой способами движения воздуха внутри камеры. На основе этого параметра выделяют следующие разновидности:
- Системы с естественным перемещением воздуха;
- Сушильные системы, где используется принудительный принцип воздухообмена.
Построить своими руками проще систему, где используется естественный воздухообмен. При этом показатели ее эффективности значительно уступают принудительной циркуляции воздуха. По этой причине все реже встречаются камеры естественного типа.
Сушилки различают по принципу их действия. Это одна из основных характеристик, на которую следует обращать внимание при выборе сушильного оборудования или проектировании сушильной камеры для ее строительства своими руками.
- Конвективные камеры. Внутри них пиломатериалы обдуваются за счет потоков горячего воздуха. Передача тепла осуществляется конвекционным методом. Такие сушилки делятся на камерные и туннельные. Туннельная камера предполагает загрузку древесины с одного конца и ее выгрузку с другого. Постепенно, перемещаясь на сушилке, материал приобретает необходимые характеристики и параметры влажности. Цикл сушки в туннельных камерах составляет 4-12 часов, применяются на крупных лесопильных производствах. Камерный тип сушилок отличается компактностью, внутри них поддерживается равномерный микроклимат по всему объему камеры. Подобные конструкции позволяют достичь нужных характеристик пиломатериалам различного типа. Это привело к тому, что подавляющее большинство производств, которые занимаются работой с древесиной, применяют именно камерное оборудование.
- Конденсационные камеры. Здесь влага, которая выделяется из пиломатериалов, оседает на охладителе, после чего накапливается внутри специальной емкости и выводится наружу. Подобные сушильные устройства отличаются повышенным коэффициентом полезного действия. Одновременно с этим процесс подготовки древесины занимает достаточно много времени и наблюдаются внушительные тепловые потери. Лучше всего конденсационная технология показывает себя при подготовке небольших партий древесины, которая отличается повышенной твердостью. Стоимость самого оборудования и себестоимость эксплуатации конденсационных камер делает его предпочтительнее по сравнению с конвективными агрегатами.
Выбор оборудования для сушки древесины — вопрос достаточно серьезный, требующий детального изучения технических характеристик самих камер и особенностей процесса подготовки пиломатериалов к их дальнейшей обработке. Потому при возникновении вопросов рекомендуем посоветоваться со специалистами.
Иногда изготовление сушилки своими руками предпочтительнее покупки заводского оборудования. Но если вы решите собрать устройство своими руками, четко придерживайтесь технологии изготовления. Нарушение рекомендаций может повлечь за собой неприятные последствия для древесины и вложенных в изготовление оборудования средств.
Свежесрубленную древесину не используют в производстве и строительстве, так как в ней содержится большое количество влаги. Такое дерево называют мокрым. Чтобы улучшить его механические и физические показатели, применяется сушильная камера для пиломатериалов. В процессе повышается биологическая стойкость, увеличивается показатель прочности, улучшаются другие качества древесины.
Понятие влажности дерева
Процентное отношение веса содержащейся жидкости к массе полностью сухой древесины определенного объема называют абсолютной влажностью. Процентное отношение массы удаленной воды (определяется двумя взвешиваниями) к первоначальному весу древесины называют относительной влажностью.
Степень пригодности к использованию определяется с учетом показателя относительной влажности. Значение показывает готовность материала к склеиванию, усушке, при величине свыше 30% появляется опасность развития грибковой инфекции.
В зависимости от показателя древесина подразделяется на категории:
- мокрая - при относительной влажности более 23%;
- полусухая – в пределах показателя от 18 до 23%;
- сухая – при значении влажности от 6 до 18%.
Сушка дерева в естественных условиях
При таком способе удаления влаги сушильная камера для пиломатериалов не применяется, жидкость испаряется под действием атмосферного воздуха. Сушат материал под навесом, расположенным на сквозняке. Солнечные лучи неравномерно нагревают наружный и внутренний слой дерева, что приводит к появлению деформаций и трещин.
Если на участке не обустроена сушильная камера для пиломатериалов, хорошо подходит для сушки чердачное помещение, проветриваемый сарай, оборудованный навес. Материал складируется в штабель, первый слой обязательно укладывают на подставки высотой не менее 50 см из любого прочного материала. Ряды пиломатериалов перекладывают высушенными рейками, все последующие доски и бревна размещают над предыдущими заготовками, чтобы появились вертикальные воздушные колодцы.
Распиленные вдоль бревна и готовые доски кладут внутренней стороной вверх, чтобы уменьшить размер деформации. Для этой же цели штабель древесины сверху прижимается тяжелым грузом. Из-за образования растрескивания на концах заготовки при сушке материала подбирают длину заготовки на 20-25 см длиннее предполагаемой детали.
Торцы пиломатериалов тщательно обрабатывают краской на масляной основе, олифой или горячим битумом для предотвращения трещин. Перед укладкой в штабель очищают стволы бревен от коры, чтобы уменьшить вероятность размножения древесных жучков. Удаление влаги из дерева естественным путем относят к экономным методам.
Солнечная сушилка для древесины
Вторым способом, затраты на который быстро окупаются, являются сушильные камеры для пиломатериалов. Чертежи для изготовления достаточно просты, следует только понять принцип работы такого устройства. Камера представляет собой собранный фанерный или металлический контейнер, крыша которого выполнена из прозрачных материалов.
Расчет размера остекленной поверхности кровли делают в зависимости от общей горизонтальной площади всех уложенных для просушки пиломатериалов. Площадь прозрачного покрытия должна составлять одну десятую от суммарной поверхности досок. Крышу постройки делают скатной, величина наклона зависит от географического положения местности. В северных холодных районах, где солнце не поднимается высоко над горизонтом, уклон кровли делают крутым. Южное солнце хорошо нагревает пологие покрытия.
Как сделать сушильную камеру для пиломатериала?
Каркас постройки делают из металла или бруса, обработанного антисептиком под давлением. Обшивку стен и пола камеры выполняют из влагостойких материалов, ограждения утепляют минеральной ватой или твердыми пенопластовыми плитами. Внутренние поверхности стен обрабатывают водоотталкивающими составами, наносят на них алюминиевый порошок, затем окрашивают в черный цвет.
В составе нагнетателей свежего воздуха не должно быть лопастей из пластичных легкоплавких материалов. Если сушильная камера для пиломатериалов используется не постоянно, то помещение служит для сушки трав, овощей, ягод или сезонного парника. После укладки всех деревянных заготовок для просушки между штабелем и стеной со всех сторон должно оставаться расстояние около 30-40 см.
Сушка древесины в искусственно созданных условиях
При удалении влаги естественным способом получают показатели относительной влажности около 18%. Для улучшения значения применяется сушка пиломатериала в сушильных камерах, где регулируется температура, скорость принудительной подачи воздуха и его влажность.
Основное оборудование для сушилок
Какого бы вида камера принудительной сушки древесины ни использовалась, для всех выделяются стандартные группы оборудования.
Оборудование транспортировки предназначено для загрузки и выгрузки бревен или досок в помещение сушки. Включает в себя машины и механические устройства для складирования заготовок в штабель или пакет, осуществляет поднятие и опускание пиломатериалов.
Тепловое оснащение камеры служит для поднятия температуры внутреннего воздуха в помещении камеры и состоит из множества систем, определяющих взаимосвязанную работу по производству и передаче тепла. К ним относят теплообменные баки, калориферы, трубы для прохождения пара или горячей воды, устройства для удаления конденсата, запорные краны и контрольные приборы.
Топливом служит газ, жидкое горючее. Для небольших объемов работы оборудуется сушильная камера для пиломатериалов на дровах. Теплоносителем служит насыщенный пар, вода, полученный от горения топки газ, органические наполнители системы, имеющие высокую температуру кипения. Широко используют электрические калориферы, где энергия тока превращается в тепловую составляющую.
Оборудование циркуляции предназначено для организованного перемещения воздушных масс в помещении сушильной камеры. Элементами системы служат вентиляторы, инжекторы и совместные установки этих элементов. Для повышения эффективности сушки дерева используется автоматизация сушильной камер для пиломатериалов.
Ограждение камеры сушки
Для изоляции древесины от действия окружающей среды устанавливают ограждение камеры, которое состоит из пола, потолка, стен и промежуточных перегородок. Требования к перегородкам:
- не должны пропускать пар;
- ограждения должны иметь низкую теплопроводность;
- должны иметь долгий срок эксплуатации.
Ограждения изготавливаются отдельно из различных строительных материалов или бывают сборные с комплектом типовых металлических элементов.
Первый вид камер имеет более долгий срок работы, но отличается более длительным временем ввода в эксплуатацию, что не всегда оправдано. Сборные металлические каркасы монтируются быстро, в них предусмотрена комплектация контрольными и тепловыми приборами, но сталь подвергается разрушающему действию влажного и теплового режима.
Принцип работы вакуумной сушки
После укладки древесины в штабель закрывают герметично дверь камеры и начинают процесс сушки. С помощью автоматических устройств из камеры удаляется часть воздуха до создания внутри давления 8-10 бар. Благодаря такому научному подходу влага, выделяемая из древесины, быстрее двигается от центра к наружным ограждениям камеры, тем самым обеспечивая равномерную и качественную просушку. Так работают вакуумные сушильные камеры для пиломатериалов.
Изготовление камеры для сушки самостоятельно
Частные застройщики сушат древесину на подворье, для этого оборудуется сушильная камера для пиломатериалов своими руками. Ее устройство потребует наличия большого помещения, источника тепла и прибора для распределения воздуха между сушащимися пакетами деревянных заготовок.
Можно, конечно, приобрести сушильные камеры для пиломатериала б/у, но степень износа не всегда удается определить правильно, гораздо выгоднее самому заняться обустройством помещения для сушки древесины. Это является возможностью получить отличные результаты при небольших затратах денежных средств.
Этапы строительства
Понадобится материал для каркаса, обычно это металлические стойки из уголка или швеллера, используется деревянный брус после тщательной обработки антисептиком. В качестве стенового покрытия применяют металлические листы, панели влагостойкой фанеры, профилированный прокат. Теплоизоляция выполняется с использованием минеральной влагостойкой ваты, пенопласта.
Перед началом строительства определяют расположение одной сушилки или нескольких, что служит планом для устройства бетонного фундамента. Основание выполняется для устойчивости конструкции и равномерного распределения нагрузки на грунт. Если для камеры берется готовый железнодорожный контейнер, тогда делают четыре столбчатых фундамента под углы вагона.
Производится сборка каркаса из металла с помощью сварки или болтовых соединений. При устройстве проверяют вертикальность и горизонтальность строительным уровнем, стараясь четко соблюдать геометрические размеры. После закрепления каркаса в монтажном положении приступают к обшивке наружных стен, попутно вставляя двери и вентиляционные окна.
Теплоизоляционный слой пола, стен и потолка должен быть не менее 12-15 см, основание изолируют от влаги рулонным материалом. После этого делают проверку камеры на герметичность. Для укладки первого слоя ставят стационарные опоры из металла или дерева. Устанавливают источник тепла, обычно это мощный тепловентилятор, располагают его так, чтобы направление горячего воздуха было параллельно лежащим доскам.
Сушка древесины является необходимым условием для получения качественного сырья. Строительство дома или изготовление заполнений проемов из влажного пиломатериала чревато перекосами и нарушением целостности. Чтобы без проблем выполнить работы с деревом, нужно отнестись серьезно к удалению лишней влаги из материала.
Плюсов в этом методе больше. Применение вакуумной сушки позволяет избежать разрушения пиломатериалов, их растрескивания, коробления или других возможных дефектов. При этом кусок дерева просохнет равномерно вне зависимости от его толщины и длины. На это уйдет сравнительно меньше времени, ведь испарение влаги из дерева в условиях разреженной среды происходит очень быстро.
Необходимое для этого оборудование легко перевозить и монтировать, так что применять его можно в самых разных местах, даже непосредственно на вырубке леса.
Однако техника для вакуумной сушки стоит дорого, поэтому малые предприятия и домашние хозяйства почти никогда не могут себе ее позволить. Несмотря на малый объем камер (до 10 кубометров), устройство потребляет много электроэнергии. Пожалуй, этим ограничиваются его недостатки.
Профессиональная сушка
Корпус профессиональной камеры для сушки древесины производится из нержавеющей стали. Для полной герметизации его верх покрывается эластичной резиной, оформленной в рамку из металла. Внутри устанавливаются датчики для измерения влажности.
Специалист управляет камерой снаружи – необходимое для этого оборудование ставят в отдельный тамбур. Обязательно наличие вакуумной помпы, мощности которой хватит на откачку воздуха и скопившегося конденсата.
Для прогревания используются алюминиевые радиаторы (в виде пластин) с водой, которую греют при помощи бойлера снаружи камеры. Из-за отсутствия сложных элементов управлять такой машиной просто.
Для контроля над процессом используются датчики температур и вакуума. Если что-то пойдет не так, то специалист отследит это по показаниям на мониторе.
Но профессиональное оборудование стоит дорого – за камеру среднего объема придется заплатить сумму от 3 миллионов рублей. Зато оно справляется с сырым деревом всего за две недели, в то время как при естественной сушке древесина сохнет годами.
Конкретный срок высушивания зависит от типа и состояния древесины:
- доски из свежесрубленного дуба будут сохнуть около месяца, а свежего сруба и тонкого распила – 15 дней;
- влажные (30%) дубовые доски сушатся от 16 дней, но в тонком варианте (25 мм) – чуть больше недели;
- доски из только что срубленной сосны сохнут 8 суток, а меньшей влажности (30%) – всего 6 дней;
- строительный брус с размерами меньше 150 х 200 мм и влажностью 65% высохнет за 12 дней, однако толстые виды (200 х 300 мм) – примерно 21 сутки.
Время также варьируется из-за различий в настройках приборов для разных пород. Одни породы выносливы, а другие следует обрабатывать в щадящем режиме, постепенно, не спеша.
Работа вакуумной сушилки
Вакуумная сушка древесины делится на несколько этапов. Сначала древесину загружают внутрь камеры. При этом пиломатериалы размещают послойно между алюминиевыми пластинами для нагревания. Специалист настраивает параметры сушки (температуру и давление). Это необходимо для работы с разными породами дерева, после чего можно включать устройство. При сушке давление поддерживается на одном уровне, а температура может меняться.
Обратите внимание! На стадии прогрева используется обычное давление, вакуумная помпа отключена. Это необходимо для предотвращения появления дефектов.
Когда древесина нагревается до необходимой температуры, включают вакуумную помпу. Она удаляет воздух из сушильной камеры, тем самым создавая нужное давление. Влага в древесине перемещается от центра к внешним слоям. Так как при этом материал увлажняется, использовать дополнительные средства не требуется. Равномерное распределение влаги спасает древесину от порчи.
Вышедшая на поверхность материала влага испаряется из-за высокой температуры, оседает на стенках корпуса и выводится помпой.
Вакуумная среда ускоряет этот процесс, ведь испарение начинается уже при температуре в 40 градусов – этого бы не случилось при обычном давлении. Окружающий древесину воздух никогда не нагревают до температуры больше 70 градусов. Верхнее резиновое покрытие камеры при откачивании втягивается внутрь и давит на доски, создавая своеобразный пресс.
Завершающий этап – кондиционирование. Его применяют только после достижения древесиной необходимой влажности. Нагревание приостанавливают, но вакуумную помпу не отключают. Дерево постепенно остывает, продолжая находиться под прессом, который необходим для предотвращения изменений в форме материала. Когда температура становится комнатной, помпу отключают и достают древесину из устройства.
Оборудование помещения своими руками
Вакуумная сушилка для древесины, сделанная своими руками, обойдется дешевле, чем покупка профессионального устройства. Для этого потребуется выделить камеру и обустроить ее источником тепла и вентилятором.
Использование недорогой тепловентиляции вместо мощного насоса – основный пункт экономии. Поэтому установить агрегат лучше в просторном помещении. Оно должно быть проветриваемым, чтобы воздух внутри корпуса мог постоянно обновляться, крытым и достаточно сухим, иначе дерево может заразиться плесенью или другими болезнями.
Камера
Самый хороший вариант корпуса для – железный конвейер. Дешевле использовать бывший в употреблении (их активно используют на железной дороге), но придется побеспокоиться о его чистоте.
Для дела подойдет контейнер для морских транспортировок, нужно лишь поискать более герметичную модель. А также можно использовать старый металлический лом и сварить камеру самостоятельно. Это самый экономный вариант.
Для сохранения внутреннего тепла стены надо утеплить пенопластом и отделать вагонкой. Лучше приобрести специальный утепляющий материал для отражения, но можно использовать фольгу или пенофол, при этом второй вариант предпочтительнее.
Оборудование
Когда камера готова, приступают к сборке и установке нагревательного прибора и вакуумного насоса. Отопительную систему сушилки нужно монтировать отдельно от общего отопительного контура, ведь она должна стабильно и независимо функционировать. Подбирают радиатор, способный нагревать воду до 65-90 градусов.
Важно! Чтобы тепло при сушке распределялось равномерно, потребуется установить вентилятор.
Это обязательный этап, так как неравномерный нагрев портит качество древесины. При собственноручном строительстве сушилки уделяют большое внимание пожарной безопасности.
Для облегчения загрузки дерева нужна система погрузки. Так, можно использовать тележки на рельсах или вилочный погрузчик. Сырье можно сушить как на полках, так и прямо на полу. Если важна сохранность древесины, то необходимо установить датчики температур, что поможет контролировать процесс. Это особенно важно для дорогих пород дерева. Если конструкция построена правильно, то температура в камере будет меняться равномерно.
19 февраля 2017
В среде российских специалистов по деревообработке довольно давно обсуждается способ сушки пиломатериалов в вакууме. Интерес к проблеме возник после появления сообщений в СМИ об установках итальянского производства, а затем и продукции фирмы WDE Maspell на нашем рынке. Через некоторое время выпуск аналогичных сушильных камер освоили и ряд отечественных компаний: «Энергия-Ставрополь», «МВ-Импульс» и др.
Повышенное внимание к подобным установкам объясняется тем, что их производители анонсируют сушку пиломатериала в небывало короткие сроки: в течение 1-4 суток в зависимости от породы древесины и толщины пиломатериалов - и при этом гарантируют высокое качество получаемых досок или заготовок. Такие сроки сушки вызвали недоверие у тех, кто не имел возможности на практике проверить качество продукции, высушенной в подобных камерах. Развеять эти сомнения не позволяет крайне скудная информация производителей оборудования для вакуумной сушки о сути процесса. Попытаемся разобраться.
Сушка пиломатериалов при пониженном давлении (обычно р абс = 0,15-0,4 бар абсолютного давления или р разр = 0,85–0,6 бар разрежения, чему соответствует температура насыщения t нас = 54,0–75,9 °С) относится к т. н. высокотемпературному процессу сушки. Такой тип процесса имеет место в случае, когда температура древесины t др превышает температуру насыщения t нас водяного пара при заданном давлении. Протекание высокотемпературного процесса сушки отличается большей интенсивностью по сравнению с низкотемпературным процессом, когда температура древесины ниже температуры насыщения (t нас = t кип, t кип - температура кипения). Скорость бездефектной вакуумной сушки в сравнении с нормативным ГО СТовским режимом конвективной камерной сушки выше в 4–5 раз. Так, например, для группы твердолиственных пород (бука, клёна, ясеня, вяза и др.) нормативное время сушки для низкотемпературного конвективного режима при толщине доски 50 мм составляет 12–14 суток, время же сушки в пресс-вакуумных установках для этих же сортиментов - трёх–четырёх суток. Процесс высокотемпературной сушки описан в отечественной литературе еще в 1957 году. Ниже приведена информация по древесиноведению и из теории высокотемпературного процесса сушки.
«Вода может находиться в двух основных структурных элементах древесины: в полостях клеток и сосудов - свободная влага, а в стенках клеточных оболочек - гигроскопическая, или связанная влага. При сушке влажной древесины в первую очередь в пределах клетки полностью удаляется свободная влага и лишь затем, ниже предела гигроскопичности (w пг), одновременно являющегося пределом усушки, начинает испаряться из её оболочки связанная. При уменьшении содержания в древесине связанной влаги древесина усыхает».
«Рассмотрим случай сушки сырой (w н > w пг) древесины в форме неограниченной пластины в газовой среде с температурой t с > 100 °C. На некотором промежуточном этапе процесса из наружных зон пластины толщиной Х удалена вся свободная влага. Влажность этих зон изменяется от равновесной на поверхности до предела насыщения внутри и имеет некоторое среднее значение wпер. Внутренняя зона толщиной (S – 2x) на этом этапе остаётся сырой, её влажность близка к начальной. Температура внутренней зоны поддерживается на уровне точки кипения воды t кип, а в поверхностных зонах и пограничном слое постепенно повышается до t с. На границе зон происходит выпаривание свободной влаги, за счёт чего эта граница постепенно заглубляется».
Объяснить возможность сохранения безупречного качества сушки при столь значительной интенсивности высокотемпературного (даже необязательно с использованием вакуума) процесса можно, учитывая тот факт, что при достижении температуры насыщения t нас сначала на поверхности, а затем и в толще пиломатериала происходит интенсивное испарение свободной воды (псевдокипение) и продвижение образовавшегося водяного пара наружу. В зоне псевдокипения у паровой среды относительная влажность φ пар = 100%, а влажность древесины w стремится к равновесной влажности w р = 10,6 (φ/100) (3,27-0,015t), %, соответствующей пределу гигроскопичности w р = w пг (w пг = 26,1% при t = 54 °С и w пг = 22,6% при t = 75,9 °С). Влажность w п г, %, является функцией только температуры: w пг = (34,66-0,159t) - и характеризуется тем, что является границей, ниже которой свободной влаги нет ни в полостях, ни в стенках клеток древесины. При условии w
Первое заключается в том, что пиломатериал загружается в камеру послойно с плоскими нагревателями - греющими пластинами, чем обеспечивается равномерная и интенсивная теплопередача.
Второе условие: температура поверхности нагревателей должна превышать температуру насыщения (кипения) при созданном в установке давлении (разрежении) по определению.
Третье условие (не являющееся обязательным для атмосферных установок): в полости камеры создаётся пониженное - относительно атмосферного - давление. Если верхняя крышка камеры выполнена в виде гибкой мембраны (обычно из силиконовой резины), то за счёт разности значений давления создаётся прижимающее усилие между слоями пиломатериала и нагревателями, передаваемое послойно на металлическую конструкцию днища камеры. Это прижимающее усилие обеспечивает идеально плоскую форму досок и плотное прилегание поверхности пиломатериалов к нагревателям, что очень важно в случае, если теплопередача между ними осуществляется кондуктивным способом. При этом варианте необходима точная калибровка по толщине пиломатериала для исключения неплотности прилегания досок к нагревателям.
Чтобы обеспечить равномерность теплопередачи от нагревателей к поверхности досок без их калибровки, разумно организовать нагрев тепловым излучением через небольшой зазор между плоскостью нагревателей и пиломатериалом, специально созданный за счёт специальных выступов греющих пластин (такие выступы есть, например, в установках, которые выпускает компания «Энергия-Ставрополь»). Теплопередача излучением в плоском зазоре не зависит от его величины и от неизбежного разбега пиломатериала по толщине.
Как было сказано выше, вакуумирование для высокотемпературного процесса сушки не является обязательным условием, однако у пресс-вакуумных сушильных камер есть несомненные плюсы, например, возможность понижения давления, а, следовательно, температуры насыщения. Во-первых, снижение температуры процесса способствует уменьшению тепловых потерь в установке и минимизации изменения цвета древесины при сушке. Во-вторых, использование мембранного пресса помогает добиться идеального фиксирования плоскости высушиваемых досок и заготовок. В-третьих, плотный прижим слоёв нагревателей и слоёв пиломатериала обеспечивает равномерность теплопередачи в процессе сушки.
Для сушки толстых сортиментов трудносохнущих пород (например, дуба) применяются специальные режимы на стадиях влажности древесины выше и ниже предела гигроскопичности. Применение этих режимов обеспечивает бездефектную сушку 50-миллиметрового дубового сортимента в течение 6-8 суток.
Процесс пресс-вакуумной сушки древесины реализуется в установках с разовой загрузкой от 0,5 до 10 м 3 , обеспечивая для доски толщиной 50 мм твердолиственных пород (при сушке в течение четырёх суток) семь с половиной оборотов камеры (циклов сушки) в месяц, а в случае сушки пиломатериалов хвойных пород (при сушке в течение двух суток) - 15 оборотов камеры, для доски толщиной 30 мм твердолиственных пород (при сушке в течение двух суток) - 15 оборотов, хвойных пород (при сушке в течение суток) - 30 оборотов камеры в месяц.
Вода, испаряющаяся из древесины (около 250 л на 1 м 3 пиломатериала), конденсируется на металлических стенках камеры, а также в теплообменнике-конденсаторе (если таковой предусмотрен конструкцией). Конденсат сливается в канализацию.
Коротко о некоторых особенностях конструктивного исполнения установок для пресс-вакуумной сушки древесины «Энергия» (производитель - ООО «Энергия-Ставрополь», Россия), а также WDE Maspell (производитель - компания WDE Maspell srl, Италия). В этих установках применяются водяные плоские нагреватели. В камерах других производителей, например, ООО «МВ-Импульс» и ООО «Вояджер-Восток» (обе компании находятся в Уфе), применяются нагреватели с электрическими омическими греющими элементами. Камеры фирмы WDE Maspell комплектуются электрическими водяными котлами, а конструкция камер компаний «Энергия-Ставрополь» позволяет использовать в качестве источников нагрева как электрические, так и газовые водонагревательные котлы.
Соотношение стоимости 1 МДж тепловой энергии, полученной при использовании электроэнергии, пропана и природного газа, составляет сейчас 15:7:1 соответственно, поэтому выгоднее всего для сушки древесины использовать котлы, работающие на природном газе. Понятно, что качество высушенного пиломатериала не зависит от вида используемого энергоносителя, а определяется технологическими режимами сушки и корректной работой автоматики.
Текст: Сергей Бондарь
