Способы и оборудование для профессиональной сушки древесины

Древесина – гигроскопичный материал, который содержит влагу от природы и обладает способностью впитывать ее из атмосферы. Пиломатериалы поступают в продажу в двух видах: естественной влажности и просушенные. Разумеется, вторые – дороже, поэтому многие предприниматели, оборудуя лесопилку, задумываются о способах обезвоживания древесины.

Показатели влажности

По степени влажности выделяют следующие состояния дерева:

• мокрое (100% влажность) – бревна, которые находились длительное время в воде (например, транспортировались сплавом);
• свежесрубленное – влажность зависит от природных условий произрастания растения, и колеблется в пределах 50-100%;
• воздушно-сухое – материал, который хранится на воздухе (под навесом), достигает параметров 12-20%;
• комнатно-сухое (8-12%) – сушка в закрытом, отапливаемом и хорошо вентилируемом помещении;
• сухое (влажность менее 8%) – подготовленное методом принудительного выделения влаги.

Почему так важна правильная сушка?

Доски естественной влажности больше высушенных по размеру, а стоят дешевле. Это потому, что производителями пиломатериалов закладывается допуск с расчетом будущей усушки и обрезки.

Нормативы влажности:

• для строительных и столярных материалов – 10-18%. При изготовлении стройматериалов, производственная влажность древесины должна равняться или быть на 1,25-3,5% ниже эксплуатационной, чтобы избежать естественной усушки.
• для мебельного производства – 8-10%.

Применение пиломатериала естественной влажности – грубейшее нарушение технологического процесса. Когда древесина высохнет естественным образом, она изменит показатели ширины, толщины и, соответственно, геометрию всего изделия.

Например, обрезная сосновая доска 50*150мм с естественной влажностью более 50% спустя пару месяцев будет иметь параметры 48 * 138 мм (при тангенциальном распиле) и 46*144 (при радиальном распиле). Даже если учесть, что длина изделия останется прежней (в среднем, отклонение не превышает 0,1%), итоговая разница катастрофична!

Способы профессиональной сушки дерева

1. Конвективная (камерная) сушка

Самый популярный вид сушильного оборудования – конвективные камеры. Около 80% производителей пользуется именно такими сушками.

Преимущества: простота в применении, высокая скорость испарения влаги, низкое напряжение в конечном продукте, высокий объем загрузки (до 1000 м³).

В помещении устанавливаются системы приточно-вытяжной вентиляции и нагрева (обычно, калориферы). Параметры влажности измеряются психрометром и регулируются автоматически. В качестве топлива получения горячей воды или пара на малом производстве используются отходы древесного производства: щепа, горбыль, опилки. Электроэнергию и газ использовать выгодно только при больших объемах производства, иначе высокий расход и стоимость ресурсов существенно снизит себестоимость пиломатериала.

Центробежные или осевые (в зависимости от комплектации) вентиляторы обеспечивают равномерное распределение теплого воздуха и своевременный отвод лишней влаги для избегания коробления, растрескивания и получения древесины высшего качества в максимально короткий срок.

Цена – от 160 000 руб (в зависимости от комплектации и грузовместимости).

2. Атмосферная сушка

Естественный процесс испарения влаги из дерева, который требует минимум вложений, но максимум времени. Впрочем, древесина, обезвоженная методом атмосферной сушки, считается наиболее устойчивой к деформации. Чаще всего это происходит так: дерево, спиленное в начале зимы, распускается на доски и выдерживается под навесом до начала строительного сезона. За 4-6 месяцев пиломатериал успевает высушиться до 15-20% влажности.

Чтобы в процессе сушки избежать деформации досок, необходимы следующие условия:

• укладка штабелированием на горизонтальную ровную поверхность;
• для защиты от лишней влаги между рядами штабелей и на участке, где предполагается сушка, укладывается гидроизоляция;
• чтобы доски хорошо продувались, штабель устанавливают на бетонные блоки и прокладывают брусом или необрезными досками одинаковой толщины (см. рисунок ниже);
• штабели укладываются с равными промежутками и соблюдением параллельности;
• обязательное условие для предупреждения деформации – равномерная нагрузка, которую осуществляют с помощью клиньев или прижимных тяжей (см. рисунок ниже);
• готовый штабель защищается от атмосферного воздействия, накрывается профилем или шифером.При таком обустройстве сушилки, обрезная доска достигнет 12-18% показателей влажности за 4-5 месяцев. Скорость и качество обезвоживания зависит от климата, количества влаги в атмосфере и толщины доски. Правила атмосферной сушки регламентируются ГОСТом 2808.1-80 для пиломатериалов из хвойных пород и ГОСТом 7319-80 — для лиственных.

Основные недостатки: конструкция занимает много места, процесс сушки неконтролируем, и в районах с повышенной влажностью высок риск поражения пиломатериала грибком. Для такой местности рекомендуется предварительная обработка досок антисептиком.

3. Вакуумная сушилка

Используется для сушки дерева крупного сечения, лиственных твердых пород (например, дуба), ценной древесины, которая подвержена растрескиванию. Сушилка представляет собой герметичную камеру из нержавейки, в которую укладываются доски между алюминиевых нагревательных пластин. Верх камеры закрывается эластичным резиновым покрытием, прикрепленным к металлической раме.

По пластинам беспрерывно циркулирует горячая вода, которая нагревается внешним бойлером. Вакуум внутри камеры обеспечивается с помощью помпы, которая выкачивает влагу из помещения.

Для управления процессами внутри камеры используется микропроцессор. Для каждого сорта древесины оператор устанавливает свой уровень вакуума и температуру нагрева пластин. Например, буковая доска толщиной в 32 мм достигает 8% влажности за 29 ч. А сосновая с толщиной в 25 мм – за 17 ч. Поэтому основной плюс вакуумной сушки – быстрота обработки материалов.

Недостатки: малая вместимость камер (до 10 м³), большие энергозатраты, высокое внутреннее напряжение из-за неравномерного распределения по толщине материала конечной влажности. Эти недостатки устранены в новых вакуумных моделях, где сушение осуществляется при помощи горячего пара.

Но цена таких камер высока: 250 000 руб при объеме загрузки в 1 м³.

4. СВЧ сушилка

Суть «микроволнового» метода: древесина напитывается влагой, которая затем испаряется на уровне клеточных структур. Обезвоживание древесины производится токами высокой частоты – 915-2500 МГц.

Электромагнитное поле воздействует на уложенные в штабеля пиломатериалы в пространстве металлической камеры. Нагрев древесины происходит на уровне 50-60градусов, поэтому считается приближенным к естественным условиям.

Основный плюсы:

• мобильность;
• компактные размеры;
• скорость сушки на 30% выше чем у конвективных камер, при сравнительно низких затратах энергии (для сушки 1м³ сосны – 550 кВт/ч, дуба – 2000 кВт/час).

Недостатки:

• малые объемы загрузки (до 4,5 м³ для твердых лиственных пород и до 7 м³ — хвойных);
• высокая цена магнетронных генераторов при достаточно малом ресурсе их работы (не более 650 ч);
• неравномерность просушки;
• возможность возгорания материала внутри камеры – СВЧ-способ достаточно новый, и режимы сушки еще не отработаны.

5. Сушка конденсационным способом

Инновационное оборудование, не имеющее аналогов в отечественном производстве сушильных камер (из импортных изготовителей на рынке представлены марки Nardi, Vanicek, Hildebrand-Brunner).

Обезвоживание пиломатериалов осуществляется методом замкнутого цикла – без доступа воздуха извне.

Воздух внутри камеры насыщается влагой, испаренной из дерева, омывает поверхность фреонового охладителя, и его температура падает ниже точки росы. Влага конденсируется, а выделенное тепло расходуется на подогрев сушильного агента.

Основное преимущество: энергопотребление в 3 раза меньше по сравнению с сушилками периодического действия (до 0,5 кВт/ч на 1л испаренной воды). Такие камеры применяются в случаях, когда электроэнергия – единственный доступный или наиболее дешевый вид теплоносителя.

Недостатки: небольшая производительность, продолжительность процесса сушки в 2-3 раза дольше, чем в камерном оборудовании.

Выбор подходящего для сушки древесины способа и оборудования рассматривается индивидуально для каждого бизнеса, поскольку зависит от ряда факторов:

• климатических условий местности;
• размеров производственной площади;
• ассортимента сырья и выпускаемых пиломатериалов;
• стоимости энергоносителей, инвестиционных возможностей потенциального потребителя и т.д.