Сушильная камера для древесины

Сушильная камера для пиломатериалов

Сушка в камере является ключевым способом высушивания дерева. С помощью сушилок высушиваются лиственные и хвойные породы до разных видов качества. Наиболее распространенная и экономичная методика высушивания следующая. Из дерева выводится свободная и связанная влага посредством подвода к влажному дереву тепла с помощью горячего воздуха. Далее происходит вынос лишней испаренной влаги с помощью увлажненного и частично охлажденного воздуха.

Сушильная камера — это целиком готовая установка, оснащенная всем необходимым оборудованием для работы. По своей конструкции такие камеры бывают сборно-металлическими или собранными из строительных материалов. Последние изготавливаются прямо в рабочих цехах или как отдельно стоящие здания на основе промышленных материалов.

Камера может быть целиком сделана на основе монолитного железобетона, стенки могут быть выложены из полнотелых красных кирпичей, а перекрытие — железобетонное.

Если при производстве используется несколько камер, они могут быть объединены в один блок, в котором есть коридор с разводкой теплоснабжения и системой автоматического управления. В зависимости от объема загружаемой древесины циркуляция воздуха может быть горизонтально-поперечной или вертикально-поперечной.

Пиломатериалы могут загружаться в камеру на тележках по рельсовому пути или же как пакеты с помощью вилочного погрузчика. Тепло переносится к дереву такими способами:

• через воздух;
• через продукты сгорания;
• с помощью перегретого пара;
• лучистой теплоты;
• твердого тела;
• через ток;
• посредством электромагнитного поля.

Оборудование для данного устройства бывает основным и дополнительным. Основное включает в себя следующее:

• вентиляторная система;
• система теплоснабжения;
• увлажнение и приточно-вытяжная вентиляция.

К дополнительному оборудованию относятся:

• блоки (дверной, психрометрический и утепленный);
• электромотор привода вентилятора;
• тележки подштабельные.

Процесс управления сушкой может быть автоматизированным, что помогает поддерживать на определенном уровне температуру и влажность внутри камеры. Температура регулируется через подачу теплоносителя в калориферы или же через включение или выключение электронагревателя.

Влажность можно регулировать с помощью дистанционного влагомера, с помощью которого можно проверять состояние материала удаленно сразу в нескольких точках. Если нет наружных источников теплоснабжения, то могут применять автономные средства отопления, работающие на электричестве, угле, газе, пиломатериалах или дизельном топливе.

Какие пороки могут образоваться?

В процессе проведения работ по просушке древесных пиломатериалов у заготовок могут появляться дефекты древесины, которые принято подразделять на скрытые и явные, то есть видимые невооруженным глазом. Если напряжение естественного натяжения древесных волокон превышает допустимые пределы, то образуются видимые дефекты, к которым принято относить любые трещины, поражения грибками или плесенью, выпадение сучков, изменение цвета древесины в сторону потемнения, а также коробление заготовок.

Появление скрытых дефектов происходит после образования напряжений древесных волокон, чему способствует неравномерное распределение влаги относительно сечения заготовки. Кроме того, скрытым дефектом считается и неравномерное просушивание материала, чаще всего такое наблюдается при штабелировании заготовок во время сушки. Появление на древесине трещин, сморщивания, а также коробление вызваны, как правило, неравномерным просушиванием. Такого рода дефекты можно увидеть на торцевых срезах заготовок, кроме того, они могут проявляться и в виде внутренних или поверхностных трещин, расположенных на плоскости доски.

Появление растрескивания в торцевых частях заготовок является наиболее распространенным видом дефекта, который проявляет себя ранее других видов брака просушки. Объясняется это тем, что испарение влаги на торцевых частях доски или бруса происходит ввиду большой влагопроводности древесных волокон, расположенных в долевом направлении. Потеря влаги вызывает усушку и натяжение волокон. Чем выше степень такого напряжения, тем больше вероятность образования трещин, которые чаще всего появляются в радиальном направлении. Избежать такого дефекта помогает правильно выбранный режим сушки, который не станет причиной превышения предела прочности волокон древесины.

Образование растрескивания древесного материала происходит поэтапно. В начале этого процесса появляются неглубокие и небольшие трещинки, направление которых ориентировано вглубь толщи материала на 4-5 мм. Если на этом этапе продолжить процесс сушки с теми же параметрами, то незначительные растрескивания станут расширяться, они могут пойти еще глубже в структуру древесины и пронизывать всё сечение заготовки.

Что касается такого дефекта, как коробления, то на пиломатериалах оно бывает винтообразное, а также продольное и поперечное. Все виды коробления могут присутствовать даже на одной заготовке, но ярко выражен будет только один из них. Чаще всего поперечному виду коробления подвержены пиломатериалы, имеющие широкую площадь поверхности от 20 см и более. Особенно часто этот дефект бывает виден при распиловке смешанного или тангентального типа.

При радиальном виде распиловки заготовки подвержены короблению довольно редко. На скручивание пиломатериала или продольное его коробление влияет и качество древесины. Например, такой дефект чаще всего возникает, если исходная заготовка имеет крень или косослой древесных волокон, но такие заготовки целесообразно выбраковывать еще до начала выполнения процесса сушения. Коробление является последствием нарушения технологии выполняемого процесса сушения древесины. В процессе хранения к образованию этого дефекта может привести недостаточное число прокладок между досками, а также разная высота таких прокладок.

Если выгружать из сушильной камеры неостывшие материалы сразу же после окончания цикла сушения, то есть риск, что деревянные заготовки будут подвержены после остывания процессу коробления. Чтобы избежать появления такого дефекта, потребуется не только соблюдать технологию процесса сушения материала, но и правила его хранения. С этой целью в штабеле из пиломатериалов 2-3 верхних ряда заготовок закрепляют в специальные пневматические зажимы, а иногда поверх просушенных досок еще и равномерно укладывают давящий на них груз.

Конвекторные сушилки

Камера для сушки древесины конвекторного типа применяется для разнообразных сортов лесоматериалов. Такие устройства имеют простую конструкцию, они отличаются недорогим обслуживанием и надежностью. Именно поэтому они наиболее популярны на производстве.

Работа осуществляется за счет нагрева от газообразного носителя (агента сушки). При нагревании сырье высыхает. В качестве агента сушки может выступать пар, топочный газ или воздух. Влажность, которая выделяется из лесоматериалов, служит для дополнительного увлажнения агента, а излишки с помощью вентиляции высасываются наружу.

Показатель обмена воздуха в конвекторной сушилке не превышает 2% от суммарного количества, следовательно, ощущается экономия электроэнергии.

Корпус камеры металлический, ставится на монолитно-столбчатый фундамент. Металл, который используется для корпуса — углеродистая сталь или алюминий с антикоррозионным покрытием. С двух сторон корпус обшивают листами алюминия. Утепление камеры осуществляется при помощи минеральной ваты в виде плит. Приобрести конвекторную камеру можно как отечественного, так и зарубежного производства.

Режимы сушки древесины

Зависимо от требований, которые предъявляются к качеству дерева, пиломатериалы можно сушить разными режимами, которые отличаются температурным уровнем. В мини сушильной камере для древесины в процессе сушки постепенно по ступеням увеличивается температура воздуха и уменьшается относительная влажность агента. Режимы сушки выбирают с учетом толщины пиломатериала, породы древесины, конечной влажности, категории качества высушиваемого дерева и конструкции камеры.

Выделяют режимы низко- и высокотемпературного процесса. Первые режимы предусматривают применение влажного воздуха в качестве сушильного агента, температура которого в начальной стадии составляет меньше 100 градусов. Установлено три категории данных режимов:

Мягкий режим способен обеспечить бездефектную сушку материала при сохранении естественных физических и механических свойств дерева, в том числе цвета и прочности, что важно для сушки древесины до транспортной влажности экспортного пиломатериала.
Нормальный режим гарантирует бездефектную сушку древесины при почти полном сохранении прочности материала с незначительными изменениями цвета, что походит для сушки пиломатериала до конечной влажности.
Форсированный режим сохраняет прочность на статический изгиб, сжатие и растяжение, но возможно некоторое снижение прочности на раскалывание или скалывание с потемнением древесины, что предназначен для сушки древесины до эксплуатационной влажности.

По низкотемпературным режимам предполагается трехступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем с каждой ступени на последующую переход можно осуществлять только после достижения материалом определенного уровня влажности, что предусмотрен по режиму.

Высокотемпературные режимы предусматривают двухступенчатое изменение показателей сушильного агента, причем перейти с первой ступени на вторую можно после достижения древесиной переходной влажности в 20%. Высокотемпературный режим определяют, зависимо от толщины и породы пиломатериалов. Высокотемпературные режимы можно использовать для сушки древесины, что идет на изготовление не несущих элементов построек и конструкций, в которых допускается потемнение древесины и уменьшение прочности.

Для чего нужна сушка

При выполнении строительных работ и на мебельном производстве в проектно-сметной документации указывается допустимая влажность древесины. Доводится сырье до нужной кондиции в сушильных камерах различных конструкций. Для отдельных операций в строительстве допускается влажность 20%. Мебель же производят из массива 8-10%. Значения определены с учетом возможных изменений структуры и геометрии в процессе дальнейшей эксплуатации. Не доведенные до нужных характеристик способом сушки заготовки не могут использоваться в производстве.

Продукция из дерева в большинстве случаев используется внутри помещений, где влажность меньшая, чем естественная под открытым небом. Неизбежны существенные изменения размеров и возникновение напряжений в изделии вследствие усыхания. Появившиеся трещины, коробление ухудшают внешний вид и эксплуатационные характеристики готового изделия. Естественным способом удалить влагу в промышленных масштабах не рентабельно, поскольку заготавливать сырье придется за несколько лет до его использования. Только сушилка для досок и других пиломатериалов способно быстро и качественно удалить излишки влаги и сделать материал пригодным для выпуска качественной продукции.

Технология сушки древесины

Опыт показал, что процесс удаления влаги из пиломатериалов будет эффективен при соблюдении общих правил. Определяются они следующими критериями:

• Сушильные камеры должны отвечать нормам по производительности и безопасности;
• Строгое выполнение режимов сушки;
• Правильная укладка и фиксация заготовок, исключающая коробление, растрескивание;
• Контроль на всех этапах операции, от подготовки сырья до выгрузки древесины из камеры.

Если сушилка для древесины сделана своими руками, то следует провести тестовую сушку на соответствие отраслевым нормам. Это даст возможность корректировать режим операции для конкретного устройства. Базовыми параметрами считаются исходная влажность древесины, толщина бруса, доски, порода. Согласно правилам проведения процедуры определяется скорость сушки. Отклонения нежелательны. Форсирование операции путем повышения температуры приведет к изменениям цвета массива, ухудшению эксплуатационных качеств.

Характерной ошибкой считается неправильная укладка пиломатериалов. Находясь в камере для сушки древесины, заготовки подвергаются структурным изменениям и возникают сильные внутренние напряжения. При укладке необходимо принудительно закреплять материал. Доски выкладываются плотно к основанию и прокладкам между ними для свободного движения воздуха. Исключаются перекосы и отклонения от ровной плоскости каждой заготовки. В противном случае сушка древесины может безнадежно испортить пиломатериалы. Качественная продукция уже не получится.

Принудительная подача воздуха значительно ускоряет процесс. Технологию сушки разрабатывали несколько поколений мастеров, и накопленный опыт показывает, что пренебрежение правилами становится причиной излишних расходов, удорожания конечного продукта и снижение его качества.

Этапы сушки

Сушка деревянных конструкций осуществляется в 3 этапа:

1. Начальный прогрев досок. На этом этапе проводится первичная термическая обработка поверхности древесины. Прогревание производится без вакуумного давления. Температура материала изменяется в зависимости от режима сушки.
2. Сушение. На этом этапе включается помпа, предназначенная для удаления воздуха из сушильной камеры. Во время этого процесса влага скапливается на внешних слоях древесины. Вакуумная помпа равномерно распределяет влагу, что предотвращает растрескивание и коробление материала. Вышедшая на поверхность вода испаряется и выводится из корпуса сушильного аппарата.
3. Кондиционирование. На этом этапе обрабатываемые доски охлаждаются. Они восстанавливают свою твердость и прочность. Процесс кондиционирование осуществляется при включенной помпе, предотвращающей деформацию обрабатываемых заготовок. Когда доски охладились до комнатной температуры, их вынимают из камеры.

Этапы сушки в вакууме контролируются автоматические устройствами, получающими данные от датчиков безопасности. Эти технологии позволяют сохранить рабочие свойства пиломатериалов. Перед началом сушки необходимо настроить давление, оказываемое помпой на дерево, и температуру. Эти параметры настраиваются в зависимости от разновидности обрабатываемого сырья. Сушка дуба толщиной 25 мм производится при температуре 80 °C, давление помпы должно равняться 500 кг/м2. Сушение этого материала производится в течение 28 дней. Процедура сушения сосны толщиной 25 мм осуществляется при температуре 45 °C, давление составляет 550 кг/м2. Этот материал необходимо сушить в течение 8 дней.

Виды сушилок

По способу движения воздуха камеры делятся на:

• с естественным;
• с принудительным воздухообменом.

Камеры с естественным воздухообменом малопроизводительны, процесс в них невозможно контролировать. Поэтому используются они все меньше.

По принципу действия выделяются:

• конвективные;
• конденсационные сушилки.

В конвективных камерах древесина обдувается потоками горячего воздуха, тепло передается методом конвекции. Они могут быть глубокими туннельными или камерными. В туннельные камеры бревна загружаются с одного конца и выгружаются из другого, продвигаясь по камере, материал постепенно высушивается. Продолжительность цикла составляет от 4 до 12 часов. Такие камеры устанавливают на крупных лесопилках. Камерные сушилки более компактны, по всему объему поддерживается единый микроклимат. Позволяют подготовить любые типы древесины до необходимой кондиции. Поэтому большинство промышленных сушилок камерного типа.

По технологии конденсационной сушки влага, выделяемая из материала, осаждается на охладителях, скапливается в емкостях и сливается наружу. КПД такого устройства очень велик, но процесс длительный, сопровождается высокими потерями тепла. Технология хороша для подготовки твердых пиломатериалов малыми партиями. Цена оборудования и себестоимость конденсационной сушки ниже, чем конвективной.

Особенности сушки в вакууме

Вакуумная сушка применяется при обработке лиственных пород древесины и деревьев с большим сечением. Она осуществляется в компрессионных сушильных камерах. Этот метод сушения имеет следующие достоинства:

1. Высокая скорость обработки пиломатериалов, что сокращает длительность производственного процесса.
2. Низкое давление на поверхность древесины. На обрабатываемых досках не образуются трещины, изгибы и иные внешние дефекты.
3. Герметичность процедуры, что предотвращает бактериальное заражение древесины.
4. Легкость эксплуатации сушильного оборудования. Аппараты для обработки досок имеют низкие габариты и управляются при помощи электронных устройств. Это позволяет регулировать режим сушки.
5. Экологичность процедуры. Обработка древесины в вакууме не оказывает негативное влияние на окружающую среду.

Вакуумная сушка имеет следующие недостатки:

1. Высокие энергетические затраты. Для питания сушильного оборудования необходимо большое количество электричества.
2. Высокая стоимость оборудования. Сушилки для пиломатериалов стоят 360 000 руб.
3. Малый объем загрузки. Данный метод сушения не позволяет обрабатывать большое количество деревянных конструкций.

Сушка в вакууме обладает следующими показателями:

1. Потребление электричества: 2,8 кВт/м3.
2. Удаление влаги: 180-300 л/м3.
3. Потребление тепловой энергии: 129-762 Ккал/м3.

Существуют 3 основных режима вакуумной сушки древесины:

1. Мягкий: обрабатываемые материалы сохраняют свою прочность и физические свойства.
2. Нормальный: в результате термической обработки изменяется окрас дерева и изменяется его износоустойчивость.
3. Форсированный: после сушки материалы становятся хрупкими и приобретают темный окрас.

При выборе режима сушки необходимо учитывать породу дерева, размер обрабатываемых пиломатериалов, значение влажности, особенности сушильных аппаратов и категорию качества растительного сырья. Если влажность дерева составляет более 20%, то сушка должна проводится при температуре ниже 100 °С.

https://youtube.com/watch?v=5i0zo_5toCI

В результате термической обработки можно получить следующие категории древесины в зависимости от показателя влажности:

1. Мокрая: влажность равняется более 50%.
2. Воздушно-сухая: влажность составляет 15 – 20%.
3. Комнатно-сухая: влажность равняется 8 – 12%.
4. Абсолютно сухая: в ней полностью отсутствует влага.

Влажность определяется по массе досок и стружке. При расчете этого показателя необходимо учитывать остаточное напряжение пиломатериалов и коэффициент перепада влажности.

Режимы сушки

Эффективность сушки напрямую зависит от состава воздуха, его влажности и температуры. Экспериментировать со временем и температурой не имея опыта, не стоит, можно испортить заготовки. Ориентиром могут послужить следующие значения нормального режима сушки для доски 40-50 мм в камере конвективного типа:

• Бук, клен, лиственница. Температура 60°С. Время сушки при влажности > 35% не менее 130 часов, при 20-25% — около 40 часов;
• Дуб, ясень, орех. Температура 50°С. Время сушки при влажности > 35% не менее 255 часов, при 20-25% — 95-100 часов;
• Ольха, береза. Температура 60-65°С. Время сушки при влажности > 35% не менее 90 часов, при 20-25% — 30-40 часов;
• Сосна, кедр, ель, пихта. Температура 70°С. Время сушки при влажности > 35% около 70 часов, при 20-25% — не менее 30 часов.

Предварительную сушку древесины с избыточной влажностью более 60% проводят в форсированном режиме, повышая температуру на 10-20 %. Лиственные допускается сушить при более высоких температурах, нежели хвойные.

Режимы работы сушильной камеры

Схема инфракрасной сушки древесины.

Камеру нельзя сразу разогревать до высокой температуры. В обычном режиме она работает так:

1. В течение 15-20 часов идет разогрев воздуха в камере примерно до 45°C. Система вентиляции пока не работает. На стенах камеры должна появиться влага.
2. При достижении температуры 45°C следует на треть открыть приточную и вытяжную системы вентиляции. Примерно за 2 суток температура вырастает до 50°C.
3. Заслонки нужно полностью открыть и довести температуру до 55°C. Этого обычно бывает достаточно для нормального процесса сушки. Как только влажность достигнет примерно 8%, все заслонки нужно полностью закрыть, отключить подачу тепла. Вентиляторы продолжают работать еще в течение суток. После падения температуры до 40°C должен получиться сухой пиломатериал, готовый к использованию.

Виды сушильных камер

В реальной жизни принято использовать следующие виды сушильных камер. Необходимая энергия в конвективных сушильных камерах в материал транспортируется с помощью круговорота воздуха, а теплопередача древесине происходит посредством конвекции. Конвективные камеры бывают двух видов – туннельные и камерные.

Туннельные конвекционные сушильные камеры являются глубокими камерами, где проталкиваются пачки штабелей из мокрого конца в более сухой. Данные камеры обязательно заполняют с одного конца, а с другого — опустошаются. Проталкивание штабелей (процесс заполнения камер и опустошения) совершается по одному штабелю с промежутком в 4 — 12 часов. Эти камеры предназначены для больших лесопилен и позволяют совершать исключительно транспортную сушку дерева.

Камерные конвекционные сушильные камеры короче туннельных и вакуумных сушильных камер для древесины, в процессе работы во всей камере поддерживаются одинаковые параметры. При глубине продуваемости больше 2 метров для уравнивания условий сушки дерева используется методика реверсации направления вентиляции. Опустошение и заполнение камеры происходит с одной стороны, если она имеет одну дверь. Известны и прочие системы загрузки, что похожи на процедуру загрузки туннельных камер. Сушить можно любой пиломатериал до любых конечных влажностей, поэтому 90% древесины Европы и России сушится именно в камерных сушилках.

Конденсационная сушильная камера отличается от предыдущих тем, что влажность, которая возникает в воздухе, конденсируется на специальных охладителях и выходит из процесса сушки вода. Коэффициент полезного действия подобного процесса большой, но цикл длинный, потому что приборы не работают с большой температурой, а также значительны суммарные потери тепла. Конденсационная камера подходит преимущественно для сушки небольших объёмов древесины, или для сушки плотной породы дерева – дуба, бука или ясеня. Большое преимущество таких камер в том, что не нужна котельная, цена сушильной камеры для древесины и себестоимость сушки получается меньше.

Сушильные камеры также классифицируются по методу циркуляции и характеру используемого сушильного агента, типу ограждения и принципу действия. Сушильные камеры периодического действия характеризуются тем, что они могут загружаться полностью для одновременной просушки всего материала, а режим сушки древесины изменяется во времени, в данный момент оставаясь одинаковым для всей камеры.

По способу циркуляции бывают камеры с побудительной и естественной циркуляцией. Сушилки с естественной циркуляцией — устарелые, малопроизводительные, режим сушки в них почти не управляем, равномерность просыхания дерева неудовлетворительная. Для современного строительства такие устройства не рекомендуются, а действующие обязательно подлежат модернизации. Различают по характеру сушильного агента камеры газовые, воздушные и высокотемпературные, что работают в среде перегретого пара.

Использование сушилки

Если сушильная камера была собрана по всем правилам, то пользоваться ею будет достаточно просто. Для этого мы укладываем доски штабелем, прокладывая между рядами бруски толщиной до 20 мм, и загружаем штабель в сушилку.

Штабеля пиломатериала

После этого начинаем изменять температуру, постепенно увеличивая нагрев.

Схем высушивания существует множество, но начинающим мастерам стоит использовать низкотемпературный режим, как обеспечивающий максимальное качество с минимальным риском появления брака:

1. Нагрев – поднимаем температуру до 45 – 50 0С со скоростью 5 – 70 С в час.
2. Выдержка – сохраняем 50 0С в течение 5 часов.
3. Сушка – уменьшаем влажность дерева с 30 до 8%, постепенно увеличивая температуру до 60 0С. Этот этап занимает около 48 часов. Приточная и вытяжная вентиляция включается на половину мощности.
4. Кондиционирование – температуру поддерживаем на уровне 600С в течение еще 12 часов. Вентиляция при том должна активно работать.
5. Остывание до температуры окружающей среды с выключенным обогревом и вентиляцией.

В результате мы должны получить доски, пригодные для большинства видов плотницких и столярных работ.

Результат обработки

Источники

• https://sushilnye-kamery.ru/blog/sushilnaya-kamera-dlya-pilomaterialov-svoimi-rukami/
• https://stankiexpert.ru/tehnologii/sushilnaya-kamera-dlya-drevesiny-svoimi-rukami.html
• https://zen.yandex.ru/media/id/592d594b8e557de2f707c29f/5e073f64bd639600ad643d82
• https://rubankom.com/materialy/pilomaterialy/doski/1492-sushilka-dlya-dosok
• http://DekorMyHome.ru/remont-i-oformlenie/izgotovlenie-syshilki-dlia-pilomaterialov-svoimi-rykami.html