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.
При необходимости покупки сушильной камеры для древесины, часто возникает вопрос, какую именно выбрать. Ведь на рынке представлены сотни и сотни видов. Различаются камеры как производителями, так и видами сушки. Так какая камера нужна именно вам?
Для этого нужно понять принцип работы каждого вида камеры, а также как происходит качественная сушка древесины. Разберемся в статье.
Итак, качество сушки определяется по следующим параметрам:
- Напряжение древесины
- Разбег по влажности внутри пиломатериала
Основные виды сушильных камер по принципу действия:
- Аэродинамические
- СВЧ-сушильные камеры
- Конвективные
- Конденсационные
А теперь разберем параметры качества сушки в разрезе представленных видов сушильных камер.
Аэродинамическая сушильная камера
Стоимость аэродинамической сушильной камеры сравнительно небольшая. Но затраты на энергию высокие. Представляет собой теплоизолированную камеру с вентилятором. Воздух нагревается за счет трения о лопатки вентилятора. Когда доска помещается в камеру, ее влажность распределена равномерно.
Циркулирующий горячий воздух вокруг доски подсушивает доску. После сушки при измерении влагомера, измеряющего влажность только верхнего слоя, мы увидим , которой и хотели добиться. Порядка 8-10%. Но если взять хороший игольчатый влагомер, то увидим настоящую влажность доски под поверхностным слоем, в 25-35%. Потому что доска осталась внутри сырой. Такую доску нельзя использовать. В ней огромное напряжение за счет разности по влажности (доску покоробит, потом она треснет).
Поэтому продолжаем сушку. Опять горячий воздух циркулирует на большой скорости вокруг доски.
Кстати, скорость потока в аэродинамической сушильной камере практически невозможно регулировать.
Продолжая сушить доску, ее внешний слой продолжает досыхать и пересыхает. От пересыхания верхний слой становится хрупким. Остается 1-3% влажности. Сухой слой уплотняется и сужается. Из внутреннего же слоя влага уходит медленнее. Соответственно, внутренний слой сужается медленнее, внешнего. А когда внутренний слой становится шире внешнего слоя доски - доска лопается.
Из вышесказанного напрашивается вывод: качественно высушить древесину в аэродинамической камере вряд ли получится
СВЧ сушильная камера
Довольно-таки интересная инженерная мыль.
Работает по принципу обычной бытовой микроволновки.
- Под воздействием электромагнитного излучения высокой частоты, молекулы древесины увеличивают скорость колебания и древесина нагревается.
- Сушка в СВЧ камере значительно сокращает сроки сушки.
Но на этом плюсы заканчиваются. Потому что стоит такая камера дорого, электроэнергии потребляет также, если не больше, чем аэродинамическая камера. Еще, в процессе практического применения свч-камер, выяснилось, что излучатели волн СВЧ быстро выходят из строя.
Заканчивая предложение, с которого начался обзор свч сушильных камер, Интересная инженерная мысль, но на практике не получила применения.
Конвективная сушильная камера
Этот вид сушильных камер можно назвать самым распространенным видом.
Принцип работы конвективной сушильной камеры таков:
- через воздух, который проходит через теплообменники происходит передача тепла.
- По теплообменникам проходит горячая вода и /или перегретый пар.
- Можно изменять параметры воздуха, повысить или понизить влажность.
- Повышают влажность с помощью влагообрабатывающих форсунок в камере. Понижают с помощью замены воздуха на сухой.
- Настройки инверторных двигателей позволяют изменить направление и скорость воздушного потока.
Процесс сушки в конвективной камере происходит следующим образом:
- Доску сильно нагревают, в насыщенной влагой среде, при повышенной циркуляции воздуха. Это нужно для того, чтобы частицы воды всегда были теплые. Вода легко удаляется из древесины, поскольку та нагревается до 75-80 градусов по Цельсию.
- В зависимости от толщины доски, в процессе сушки делается от одной до трех тепловлагообработок. Последняя тепловлагообработка проводится, чтобы полностью снять напряжение в древесине, перед самым окончанием сушки. В этот момент доска уже достигла необходимой влажности.
Из представленных вариантов, конвективная камера для сушки является самой подходящей для качественной сушки древесины.
Конденсационная сушильная камера
С самого начала сушки, теплый воздух удаляет влагу из внешних слоев древесины, циркулируя вокруг доски. Потом воздух переходит в конденсатор, нагревается и к доске направляется теплый сухой воздух.
Конденсационные сушильные камеры бывают с инверторами на двигателях и без таковых. Сушат дерево с увлажнением воздуха и без такового. Если инвертор отсутствует, то трещин не избежать, поскольку, инвертор позволяет замедлить скорость воздуха, для плавного выхода влаги. Сушить древесину без увлажнения воздуха и инверторов на двигателях, в конденсационной камере нельзя. Доска треснет. Без увлажнения и с инверторами сушить дерево можно, но доска будет с большим напряжением.
В конденсационных камерах, увлажнение проводят на втором этапе сушки, чтобы снять с верхнего слоя доски напряжение.
В результате осмоса, влага вытесняется изнутри доски, не повреждая верхние слои. Поскольку конденсационная камера рассчитана на невысокие температуры, вся вода в центре доски не успевает достаточно прогреться и перейти в наружный слой. То есть если затянуть влагообработку, то доска отсыреет по всему объему. Но при правильном подходе можно заметно снизить напряжение в доске. Для столярного производства такая древесина не годится, но для заборной доски или вагонки вполне подойдет.
Надеемся, что наша статья поможет вам определиться с выбором сушильной камеры. Из описания выше должно стать понятным, что правильная, качественная сушка получается при использовании конвективной сушильной камеры.Стоит отметить, что если требования к качеству пиломатериала невелики, то есть дерево будет использовано на черновое строительство или нужна сушка до транспортной влажности, то качественная сушка не является обязательным требованием.
Выбор за вами.
Вам будет интересно
Сушильная камера для пиломатериалов представляет собой промышленное оборудование, которое используется для высушивания сырых лесоматериалов с целью их дальнейшей обработки. Сегодня сушка древесины в сушильных камерах осуществляется несколькими видами таких устройств, каждое из которых отличается своими определенными функциональными особенностями. Однако фактически все они универсальны. С их помощью можно высушить любой сорт лесоматериалов. При помощи новейших сушильных камер осуществляется качественная сушка древесины даже самых экзотических и дорогостоящих сортов, к примеру, палисандра, бука, венге или тика. При этом отсутствует растрескивание и прочие изъяны.
Виды сушильных камер
Большое количество деревообрабатывающих производств осуществляют переработку практически 10000 м³ пиломатериалов каждый год. Сушильная камера для древесины в технологической цепочке представляет собой решающее звено для обеспечения качества. Объем разовой загрузки лесоматериалов в сушильную камеру сильно отличаются. Иногда нужно высушить 6 м³, а бывают нужды и до 100 м³. Главным фактором во время выбора размера сушильной камеры можно назвать мощность производства.
Методы сушки классифицируют по особенностям передачи тепла высушиваемому сырью, поэтому выделяют такие типы камер:
- диэлектрические - нуждаются в больших энергетических затратах
- конвекторные
- вакуумные. Такие аппараты отличаются высокой ценой и дорогим обслуживанием
- аэродинамические. Таким устройствам необходимо много энергии.
Камерная сушка древесины разными методами была придумана в 60-х годах прошлого столетия, однако вследствие высоких расходов на электроэнергию и сложности конструкции, сушка стала популярна лишь в последнее десятилетие. Наибольшей популярностью во всем мире пользуются камеры конвекторного типа.
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.
Вакуумная сушка
Вакуумная сушильная камера для древесины предназначена для ценных сортов лесоматериалов, таких как тик, венге, палисандр и другие. Функционирует такой агрегат от конвекторного нагрева древесины и вакуумного удаления лишней влаги. Протекает процесс при максимальной температуре +65. Однако вследствие вакуумного давления 0,09 МПа кипение происходит при 45,5. Такие условия дают возможность высушить древесину без агрессивного воздействия высокой температуры. Таким образом, не возникает высокого внутреннего напряжения, и древесина не подвергается растрескиванию.
Во время сушки, когда температура поднимается до 65 градусов, включается автоматика и электрический котел выключается. Верхние слои лесоматериалов медленно остывают, а влага изнутри поступает к более сухим участкам. За период одной сушки таких циклов происходит около 250. В таких условиях влага равномерно вытягивается по длине и глубине материала. После сушки материал характеризуется уровнем влажности в пределах 4-6%.
Аэродинамическая сушка
Камерная сушка пиломатериалов в аэродинамических условиях получила широкое распространение вследствие довольно низкой цены, незамысловатой конструкции. Кроме этого, для работы на таком устройстве не нужны специфические знания обслуживающего персонала. Рентабельность достигается при сушке до 2000м³ в год хвойных лесоматериалов.
Из недостатков можно выделить:
- высокий уровень энергоемкости процесса сушки. Для того, чтобы высушить свежеспиленную древесину на выпаривание 1 литра влаги необходимо 1,15-1,3 кВтч. Электроэнергии, примерно, 240-290кВтч/м³
- нет возможности регулировать температуру. Присутствует лишь возможность замедлить скорость ее увеличения при помощи изменения проходного сечения центробежного вентилятора
- нет возможности организовать технологическую сушку по расписанию режимов "Руководящих технических материалов по технологии камерной сушки древесины".
Такая камера представляет собой четырехугольный короб. В него удобно загружать древесину машиной или по железнодорожным путям. Сушка происходит под действием аэродинамической энергии. Теплый воздух движется в камере под действием особого аэродинамического вентилятора. Вследствие сжатия воздуха в камере увеличивается температура на центробежном вентиляторе, а именно на его лопатках. Следовательно, аэродинамические потери становятся тепловой энергией. Тепло может нагоняться в камеру реверсно или тупиково, все зависит от конструкционных особенностей. Открытие камеры происходит исключительно по завершению цикла сушки.
Сушка в СВЧ камере
Такие устройства придуманы совсем недавно. Похожи они на замкнутую металлическую емкость. Работа осуществляется под действием отражательной поверхности СВЧ волн. Принцип действия схож с работой обычной микроволновки. При помощи СВЧ камеры сушится сырье любого сечения и габаритов. СВЧ камеры отличаются несложной конструкцией, настройки позволяются выбрать любую длину волны. 
Поэтому сушить можно самые разнообразные лесоматериалы. Режим затухания СВЧ волн гарантирует регулировку температуры внутри камеры. При помощи реверсивных вентиляторов удаляется лишняя влага из системы. Сравнивают СВЧ сушку с диэлектрической, которая считается самой эффективной, но из-за высоких затрат электроэнергии в России не применяется.
На внутреннем рынке весьма широк выбор камер для принудительной сушки древесины, работающих по различным технологиям, как российского производства, так и импортных.
Это ставит заказчика перед нелёгкой проблемой выбора.
В настоящей статье я расскажу о том, с чем пришлось столкнуться за три десятка лет работы, связанной с различными сушильными камерами. Возможно, приведённая здесь информация поможет кому-то не ошибиться в данном вопросе.
Не стоит занижать важность сушки
Мой опыт работы в нескольких компаниях, занимавшихся сушкой различной древесины, позволяет говорить о важности данного технологического этапа в цепочке производства готовых пиломатериалов.
Объясняется это тем, что именно качественно организованный процесс сушки позволяет минимизировать количество брака, повысить качество конечного продукта и, соответственно, обеспечивает его реализацию по более высоким ценам, а также способствует росту числа постоянных заказчиков.
Категорически неверным является подход к финансированию технологии принудительной сушки по остаточному принципу. Результатом подобного решения может стать низкая рентабельность (вплоть до банкротства) предприятия лесопереработки, оборудованного самым современным станочным парком.
А если на это налагаются сложившиеся у руководителя ошибочные представления о том, как сушить лес «правильно» и приоритет «экономии» средств на закупке оборудования, результат будет плачевным. Камера будет. А вот качественного сухого пиломатериала на выходе, не дождётесь.
Мне приходилось работать под руководством различных начальников (владельцев). И необходимо признать, что личность руководителя играет колоссальную роль в правильном решении данного вопроса.
Один стремится любыми способами «урвать рубль» здесь и сейчас, совершенно не думая о завтрашнем дне. Другой целеустремлённо вкладывает средства в развитие и оснащение производства, довольствуясь минимальной прибылью и, в конечном счёте, получает высокодоходную компанию, занимающую устойчивое место на рынке предоставления подобных услуг, демонстрирующую положительную динамику развития даже в межсезонье и при спаде потребительского спроса.
Покупать или изготовить своими руками
Для того, чтобы получить качественный продукт, следует пользоваться высококлассным инструментом, одним из которых и является сушильная камера.
Однако, ряд начинающих лесопереработчиков стремится, в целях экономии, изготовить сушильную камеру самостоятельно.
Допускаю, что это возможно. Но только при наличии специалистов, способных правильно и в полном объёме провести предварительные расчёты (а таких, на предприятиях деревообработки, можно встретить нечасто). И когда требуется периодически выполнять сушку небольших объёмов древесины.
Во всех остальных случаях подобные решения приводят к неоправданным финансовым потерям, существенному объёму брака и потере постоянных клиентов.
Промышленное производство значительных объёмов требует использования камер, изготовленных профессионалами. Самодеятельность в данном вопросе равносильна самоубийству.
Для подтверждения данного тезиса, хочу привести случай, свидетелем которого я стал году в 2002-2003 (точнее не помню). Я тогда только устроился на работу в компанию, которые и раньше и сегодня именуют «шарашками». Она позиционировала себя в качестве многопрофильного предприятия, производящего садовую мебель, беседки, заборы и пиломатериалы.
Услышав о том, что материал камерной сушки можно продать дороже, хозяин назначил троих «толковых мужиков» разработчиками и производителями камеры конвективного типа.
«Шедевр» конструкторской мысли изваяли менее, чем за месяц. Причём с огромным количеством огрехов и грубейших нарушений, которые были видны даже невооружённым взглядом (определённый опыт работы у меня тогда уже был). Я попытался обратить на это внимание работодателя. Но мнение «смерда» учтено не было, а настаивать, создавая себе проблемы на ровном месте. Я не стал.
Примеры. На вентиляторах отсутствовала возможность реверсивного вращения, многие металлические элементы конструкции «забыли» заземлить, калориферы стояли разной мощности. А ответственным за эксплуатацию назначили молодого таджика, который не имел об этом ни малейшего представления. Он же занимался вопросами загрузки и выгрузки.
Творение проработало чуть больше недели и бесславно завершило свою недолгую производственную биографию мощным пожаром, в котором сгорело не только имущество нашего хозяина, но и давальческое сырьё, которое он должен был просушить.
Но это его ничему не научило. Свой бизнес этот гражданин продолжал строить по принципу: «Есть только две точки зрения на вопрос, моя и ошибочная». Проработав некоторое время, я счёл за лучшее поменять место работы.
В завершение раздела несколько пожеланий тем, кто решает изготавливать сушильную камеру самостоятельно.
Прежде, чем приступать к изготовлению конструкции в материале, требуется получить хотя бы минимальные теоретические знания. Благо для этого сегодня интернет предоставляет огромные возможности. Существует много вполне добротных учебных пособий на данную тему. Из их числа хочу отметить книги Кречетова и Царёва (в соавторстве с Пейчем). Не лишним станет и ознакомление с положениями действующих нормативов. Например, СП114.13330.2016, которым задаются противопожарные нормы для хранения лесоматериалов.
При создании проекта собственной сушилки обязательно требуется просчитать:
- оптимальный материал для её стен;
- добиться герметичности закрывания ворот;
- определиться с оптимальным методом загрузки материалов для сушки;
- подобрать тип и мощность вентиляторов, рассчитать места их установки и потребное количество;
- решить вопрос с теплоносителем и реализацией системы увлажнения;
- обязательно установить в камере психрометр и датчики влажности.
в идеале должна быть предусмотрена автоматика. В крайнем случае. Полуавтоматический режим управления процессом сушки. Но это достаточно сложные вопросы, требующие глубоких специальных знаний.
Практика показала, что одной из наиболее частых ошибок, совершаемых изготовителями самодельных сушильных устройств, является попадание воды, при её капельном разбрызгивании, на датчик влажности. в результате автоматика получает искажённые команды. Итог – брак.
Вторым, по частоте возникновения, является факт «забывания» о том, что вентиляторы работают от электроприводов, которым постоянно приходится находиться в условиях повышенной температуры и влажности. поэтому брать любые, подходящие по мощности, тут не получится. Требуются только специальные модели.
Плюсы и минусы различных видов сушильных камер для древесины
Небольшие компании используют преимущественно камеры российского производства. Кроме этого, достаточно часто применяются чешские и итальянские, реже, финские (преимущественно на северо-западе Европейской части России). Объясняется подобное предпочтение следующими факторами:
- оптимальное соотношение производительности, эксплуатационных характеристик, долговечности и стоимости;
- возможностями оперативного приобретения запасных частей и наличием сервисного обслуживания (подавляющее большинство производителей сушилок имеет широкую сеть представительств в странах СНГ, включая Россию);
- минимальными сроками поставки, относительно невысокими расходами на таможню и доставку, возможность шефмонтажа и обучения персонала.
Независимо от реализованного в конструкции принципа, положенного в основу технологии сушки (конвективный, конденсационный, вакуумный, иной), любая конструкция решает одну и ту же задачу – выпаривает из древесины содержащуюся в ней влагу. Именно поэтому, рассматривая вопрос качества принудительной сушки, в первую очередь, обращают внимание на такие показатели, как:
- срок сушки до заданного содержания влажности;
- возникновение внутренних напряжений в процессе сушки и возможности его купирования;
- разница во влажности внешних и внутренних слоёв пиломатериалов после завершения процесса сушки.
Несколько слов хочется сказать по конкретным технологиям сушки, с которыми приходилось иметь дело.
Конвективные сушильные камеры для древесины
Камеры подобного типа наиболее распространены на территории России, причём во всех регионах. Поэтому опыт работы с подобными камерами составляет основу моего опыта обслуживания изделий для принудительного снижения процента влажности у пиломатериалов.
Технология, лежащая в основе данного принципа сушки, очень простая. Влага. Содержащаяся в дереве, выводится из него посредством его обдува струёй горячего воздуха. Последний нагревается электрокалориферами (в подавляющем большинстве моделей). Поток нужной силы и направленности формируется блоками мощных вентиляторов, количество которых может достигать десяти и более единиц.
Важным преимуществом камер подобного типа является конструктивно предусмотренная возможность пропаривания дерева. Это позволяет минимизировать внутренние напряжения (в идеале, полностью их обнулить).
У всех камер, с которыми мне приходилось работать параметры внутренней среды, создаваемой внутри, замерялись установленным психрометром, а процессом сушки управляла встроенная автоматика.
Процесс разбит на несколько этапов, на каждом из которых влажность материала и величина внутренних напряжений различна.
Верхние слои пиломатериалов, при их обдуве горячим воздухом, сохнут быстрее внутренних. А слои у сердцевинной части не успевают отдавать влагу с той же интенсивностью. Результатом этого дисбаланса являются внутренние напряжения, которые могут провоцировать возникновение трещин.
Для компенсации данного негативного процесса практически во всех конвективных камерах реализован дополнительный этап влагообработки, когда на поверхность материала, проходящего сушку, набрызгивается влага. Далее процесс сушки путём подачи горячего воздуха вновь продолжается.
Если чередование данных этапов проходит своевременно, после завершения обработки получается материал, имеющий примерно равную по всему объёму влажность.
Однако это в теории. А на практике очень много зависит от того, кем изготовлена камера, её модели и пресловутого «человеческого фактора».
Если изделие приобретено у надёжного производителя, монтаж выполнен в присутствии представителя компании, а эксплуатация выполняется строго согласно рекомендациям изготовителя, то в подобных устройствах можно получить готовый пиломатериал с пренебрежимо малыми внутренними напряжениями, что исключает его растрескивание, увеличивает выход готовой продукции и как результат, прибыль компании.
К достоинствам рассмотренных типов камер я бы отнёс:
- наличие моделей со значительной разовой вместимостью (порядка 1000 м 3), что существенно для крупных компаний;
- наличие возможности выполнения тонких настроек процесса управления, предусматривающая изменение величин существенных параметров на любом из этапов сушки;
- контроль процесса в автоматическом или полуавтоматическом режимах;
- минимизация издержек производства.
В числе недостатков не могу не упомянуть:
- достаточно продолжительные сроки сушки;
- необходимость подготовки обученного персонала для обслуживания устройства.
Конденсационные сушильные камеры для древесины
Основное отличие данной технологии от той, которая была рассмотрена выше, заключается в следующей технической особенности. Влага из древесины, проходящей сушку, выделившаяся в воздух камеры, конденсируется на, имеющихся в конструкции, специальных охладителях, собирается в специальные водоотводящие каналы и удаляется из камеры, а осушенный, таким образом, воздух продолжает замкнутый цикл обдува древесины.
Охладители заряжаются фреоном. Рабочие температуры в таких сушилках ≤ 45 °C. Это существенно увеличивает срок сушки одной закладки, даже в сравнении с конвективными камерами. В зависимости от выбранной модели устройства, оно может предусматривать возможность увлажнения, либо не иметь подобной опции.
При её наличии, увлажнение осуществляется после завершения первой стадии сушки, что позволяет минимизировать внутреннее напряжение, возникшее в верхних слоях пиломатериала.
В моделях, где увлажнение не предусмотрено, этот вопрос решается наличием инверторов на двигателях вентиляторов, которые позволяют менять скорость подаваемого воздушного потока (Это делается в целях обеспечения большей плавности и равномерности выделения влаги из дерева). В иных случаях исключить растрескивание продукции, проходящей сушку, не получится.
Камеры данного типа являются оптимальным выбором, если предстоит сушка преимущественно толстых пиломатериалов, либо изделий, изготовленных из древесины плотной (например, из ясеня или дуба).
Если планируется сушка древесины для последующего применения в столярном производстве, подобное решение сложно назвать лучшим.
К достоинствам метода можно отнести:
- малое энергопотребление;
- практически 100% исключение случаев коробления пиломатериалов.
Недостатков достаточно много. Главные:
- весьма продолжительные сроки сушки, которые в разы превышают аналогичные показатели камер конвекционного типа;
- появление дополнительных расходов, обусловленных использованием фреона;
- качество готовых материалов нельзя назвать идеальным;
- древесина, обработанная подобным образом, имеет низкую стойкость к воздействию патогенной микрофлоры (малые температуры в камере не позволяют выполнить стерилизацию заготовок).
Аэродинамические сушильные камеры для древесины
Дважды мне приходилось работать и на подобных камерах. Они имеют наиболее простое конструктивное исполнение по сравнению с изделиями иных типов. Это обычный бокс из металла с установленными в нём вентиляторами.
Нагрев воздуха осуществляется за счёт тепла, вырабатываемого работающими вентиляторами (механическая энергия вращающегося ротора трансформируется в тепловую).
При достижении в камере требуемой влажности вентиляторы останавливаются. Это самое простое решение для самоделки. Однако подобной технологии сушки свойственно очень много недостатков. Поэтому я бы не рекомендовал приобретать такие камеры.
Главным недостатком является тот факт. Что обдув горячим воздухом сушит древесину неравномерно. В то время, как верхние слои уже практически просохли, внутренние ещё имеют достаточно высокую степень влажности. Результатом подобного дисбаланса является значительное внутреннее напряжение в готовых изделиях.
Использовать такой пиломатериал в столярке категорически не рекомендуется. При попытке «досушить» подобный материал, он гарантированно лопается (растрескивается).
Конечно можно сослаться на то, что проблемы возникновения внутренних напряжений свойственны любой технологии сушки. Но в рассматриваемом варианте, они самые значительные и выражены максимально явно.
В любом методе можно найти преимущества.
Плюсами аэродинамической сушки можно считать:
- простоту монтажа и дешевизну эксплуатации (достаточно подключить установку к 3-ёхфазной сети на 380В);
- сушка выполняется со значительной интенсивностью;
- стоимость подобных сушильных камер можно считать малой (по сравнению с изделиями иных типов), если при этом не рассматривать расходы. Которые влечёт последующая эксплуатация.
Минусами являются:
- неудовлетворительное качество сушки;
- длительный срок сушки;
- весьма существенные расходы на оплату электроэнергии.
Инфракрасные сушильные камеры для древесины
Главным отличием рассматриваемой технологии сушки является отсутствие требования создавать помещение замкнутого объёма (собственно камеру). Для выведения влаги применяются специальные конструкции, именуемые инфракрасными кассетами. При закладке штабеля на сушку, их размещают между слоями уложенной древесины. Создаваемое ими ИК-излучение выпаривает влагу из дерева на всю его глубину.
Летом сушку подобным образом допустимо проводить под навесами на открытом воздухе, предварительно защитив штабель от прямого дождя.
Работать с подобными устройствами приходилось приватно, в собственной мастерской. Очень люблю тестировать доступные мне новые технологии сушки и обработки древесины.
Полученные результаты, в целом, могу назвать удовлетворительными. Но технология «не глянулась». Да и для промышленного использования данное решение абсолютно неприемлемо, в силу длительности и сложности подготовительного этапа закладки и последующей выборки готовых пиломатериалов.
Из преимуществ следует указать на:
- автономность и компактность технологии;
- простоту приведения в рабочее состояние;
- высокую экономичность.
В качестве недостатков, следует обратить внимание на:
- существенные сложности в организации контроля за параметрами сушки;
- возможность использования на закладках с ограниченными объёмами, не превышающими 5 м 3 .
СВЧ сушильные камеры для древесины
Древесина в них подвергается сушке за счёт реализации процесса, аналогичного происходящему в бытовой СВЧ-печи. Разница только в величинах изделий.
Высокочастотное излучение не повреждает древесину, способствуя деликатному и равномерному выведению влаги практически по всей глубине заготовки. Сроки выхода на заданную степень влажности готового пиломатериала достаточно невелики.
Ради любопытства, поработал у знакомых на подобной установке (новые знания никогда лишними не бывают). Результаты получились достаточно хорошими. Однако сложность устройства, достаточно высокая стоимость, дороговизна комплектующих (цена тех же магнитронов начинается от 300 000 руб., а срок службы, к сожалению, не велик) а главное, малые объёмы разовой загрузки делают подобное решение невыгодным ни для крупного производства, ни для частников.
Последнее особенно актуально, если прикинуть, во сколько обходится обслуживание подобных камер, особенно если приходится заменять сломавшийся магнетронный генератор.
Но, как говорится, «на вкус и цвет…». Выбор за вами.
Достоинствами подобных установок являются:
- высокая скорость сушки и отличное качество материала на выходе;
- экономное расходование электроэнергии.
Из недостатков я бы, в первую очередь, назвал:
- незначительную разовую ёмкость загрузки, не превышающую -7-10 кубометров;
- весьма сложный контроль за ходом процесса;
- высокая стоимость магнетронных генераторов.
В эти камеры я «влюбился». Конструкции полностью герметичны (в подавляющем большинстве моделей). В процессе сушки внутри них создаётся давление ниже атмосферного. Поэтому сушку можно выполнять при сравнительно невысоких температурах (до 65 °C).
Объясняется это тем, что понижение давления приводит к закипанию воды при более низких температурах. Поэтому требуемого эффекта сушки можно добиться «малой кровью», не используя высоких температур.
Это автоматически уменьшает теплопотери в камере подобного типа и позволяет добиться весьма незначительного изменения цвета материала, проходящего сушку.
Конструктивные особенности подобных изделий зависят от того, кем они произведены. Например, в достаточно часто применяемых российскими лесопереработчиками, итальянских сушилках WDE Maspell и некоторых отечественных камерах стоят водяные нагреватели. Другие отечественные изготовители предпочитают электрические нагревательные элементы.
Главной отличительной особенностью сушки с использованием вакуумной технологии является любопытная ситуация, когда температура, до которой разогревается доска, проходящая сушку, превышает температуру кипения водяных паров (иное наименование, температура насыщения). В результате существенно ускоряются все процессы, имеющие место внутри доски, и последняя сохнет быстрее.
Данная технология обеспечивает возможность не использовать в процессе сушки агрессивное воздействие на материал высоких температур.
Но, расхваливая ту или иную технологию, я призываю будущих пользователей не забывать о том, что минимальное количество дефектных заготовок после завершения сушки определяется не только выбранной технологией и типом камеры для сушки, но и правильно подобранными технологическими режимами, которые закладываются производителями в каждую модель и правильно функционирующей автоматикой.
По мимо этого, важным фактором является выбор добросовестного производителя с необходимыми технологическими наработками и опытом сушки. Технология сложная и, к сожалению, ни раз сталкивался, когда владелец выбирал производителя поверхностно разобравшись в вопросе. Как итог получал оборудование с которым больше мучений, чем работы. Заявляемые характеристики не соответствовали реальности. Приходилось либо дорабатывать камеру самому и тратить на это время и деньги, либо смерившись работать на этом оборудовании.
Несмотря на то, что в таких камерах воздействие на древесину происходит более мягко, остаётся вероятность растрескивания материала, подвергающегося сушке. Она есть всегда и при любом режиме сушки. Так как дерево, это живой материал, в котором одновременно могут формироваться различные виды напряжений. На эти процессы влияют порода древесины и место её заготовки, технология распила бревна и возраст дерева.
Ну а по срокам сушки могу сказать, что сосновую доску «пятидесятку» в камере вакуумного типа (на последнем рабочем месте) с 50 до 8 процентов мы сушим всего за 2 суток. Подобную скорость я не встречал ни у одной технологии, пожалуй, лишь у СВЧ.
Достоинства камер вакуумного типа:
- отличное качество высушенных материалов;
- рекордно быстрая скорость сушки;
- высокая производительность;
- подходит как маленьких предприятий (модели от 1-8 куб), средних предприятий (модели от 8-18 куб.), крупных предприятий (модели от 18-36 куб.)
Недостатки (к сожалению, они у неё тоже есть):
- ручная погрузка-разгрузка;
Важность надёжной автоматики в сушильных камерах
Хочу отдельно сказать об этом. Сушка древесины, это процесс весьма сложный. Поэтому качественные современные камеры производители автоматизируют по максимуму. Но никакая машина и автоматика не может полностью заменить человека.
Поэтому оператор нужен в любом случае. И лучше, грамотный оператор. Так как ошибка, допущенная на любом этапе сушки, может превратиться в непоправимый брак на выходе, или привести к возникновению аварийной ситуации.
Как правило, брак проявляется на заключительном этапе, когда исправить что либо, уже невозможно.
Поэтому подходить к выбору приобретаемой камеры, равно, как и ко бучению персонала, требуется основательно.
Автоматизация позволяет избавиться от значительного числа проблем, поэтому я считаю данную составляющую в конструкции сушильной камеры весьма важной. Особенно, если сушку планируется вести в промышленных масштабах.
Выбирая камеру, обязательно обратите внимание на следующее:
- имеется ли возможность организации автоматического управления, предусматривающая задание различных режимов сушки и возможность загрузки новых шаблонов (пользовательских программ, которые вы создаёте под своё производство);
- предусмотрена ли возможность вмешательства оператора в работу автоматики, позволяющая оперативно корректировать процесс сушки в любое время;
- весьма желательно наличие на автоматике цифрового дисплея, на котором в реальном масштабе времени отображаются основные характеристики процесса (влажность, температура, иные);
- предусмотрена ли производителями возможность записи хода процесса камерной сушки с фиксацией всех параметров и последующим её выведением в форме графика (это позволяет провести последующий анализ, при необходимости);
- встроенная автоматика должна быть «умной», то есть исключать вероятность принятия «неправильных» решений. Например, не подавать команду на увлажнение, когда шторки на вентиляции открыты;
- предусмотрена ли возможность управления камерой в дистанционном режиме;
- наличие световой и звуковой индикации и возникающих неисправностях.
Когда автоматика выставлена и работает правильно, в камере формируется и поддерживается среда, оптимальная для конкретного этапа сушки.
В нужное время, с учётом показаний контрольных приборов, должна меняться влажность, температура, уровень кондиционирования во внутреннем объёме камеры. Всё это положительно скажется на качестве готовой продукции.
При выборе автоматики главное, не переборщить. Не стоит делать «масло масляное». Установка автоматики нужна. Но только при определённых условиях. На камерах, например конвективного типа, объёмом менее 20 кубометров разовой загрузки её установка является невыгодной экономически, так как окупаться она будет ну очень долго. На таких камерах оптимальным решением является использование полуавтоматов.
14 пунктов на что следует обратить внимание, при покупке сушильной камеры
Отличить хорошую камеру от плохой, в каждой конкретной ситуации, можно не только по её типу, но и по тому, кем она изготовлена. Не называя здесь никаких брендов, остановлюсь на основных вопросах выбора данного изделия на примере вакуумной камеры. Их не так много:
- нагревательные элементы должны быть конструктивно просчитаны и обладать оптимальной конструкцией для передачи тепла в древесину;
- так же нагревательные пластины должны быть выполнены из стали нержавеющих марок или алюминия, обладающей повешенной стойкостью к коррозии;
- регистры, соединяющие элементы должны быть покрыты антикоррозийными составами;
- имеющиеся в камере ворота и ее ограждающие поверхности должны обеспечивать максимальную герметичность внутреннего объёма. Контакт с воздухом внешней среды и атмосферной влагой должен быть гарантированно исключён;
- имеющаяся тепло и пароизоляция должны быть обязательно высокого качества и смонтированы правильно;
- отведение пара из камеры должно осуществляться максимально эффективно;
- работать от твердотопливного или газового котла.
В противном случае неизбежен рост теплопотерь и, автоматом, потребление электроэнергии. И, самое, главное, нарушается технология сушки. А с нарушениями, вызванными наличием таких дефектов, самая умная автоматика справиться не сможет. В результате, рост объёма брака и снижение прибыли.
- Смонтированная АСУ должна позволять свести участие оператора в процессе к минимуму, а имеющиеся СДУК, сделать процесс сушки проще и более предсказуемым;
- Весь процесс сушки должен отображаться на ПК в виде графиков для анализа в случае неисправности;
- Должен быть онлайн мониторинг 24/7 со стороны производителя.
Идеальная, на мой взгляд, камера должна обязательно соответствовать следующим основополагающим критериям:
- обеспечивать максимально высокое качество готовой продукции (высушенных пиломатериалов);
- требовать незначительных расходов на её возведение, комплектацию и ПНР;
- обладать низкой себестоимостью сушки одного кубометра леса (в пересчёте);
- весь процесс сушки не должен негативно сказываться на экологии;
Важно: длительный срок службы (корпус и комплектующие должны быть рассчитаны и выполнены с качественных материалов), в случае с вакуумными камерами это особенно важно, ни раз приходилось видеть, как камера через 2 года ржавела под воздействием агрессивных сред внутри и корпус начинал «сифонить», каждый месяц приходилось его подваривать и делать металлические заплатки. Через 5 лет такой корпус был похож на дуршлаг. В Ростовской области был случай, когда камера через 3 года в процессе создании вакуума, под действием коррозии «схлопнулась как консервная банка». Не выдержали ребра усиления камеры. Производитель просто некорректно сделал расчеты.;
Самым верным решением для лица, решившего приобрести сушильную камеру, является предварительный этап тщательной подготовки, в ходе которого:
- следует определиться с потребным годовым объёмом сушки (сегодня и на перспективу);
- изучить вопрос наличия и количества древесных отходов на производстве, и возможность их использования в целях нагрева теплоносителя для камеры (монтаж автономного твёрдотопливного котла);
- проанализировать возможность сушки атмосферной (открытой);
- разработать схему размещения камер, мест хранения сырья и готовой продукции.
Помните. От оборудования, даже самого качественного и дорогостоящего, зависит далеко не всё. Не меньше половины успеха, это заслуга обслуживающих камеру операторов и ремонтников (их квалификация прямо влияет на результат). Например, как они организуют хранение исходного сырья и готовых пиломатериалов.
Брак пиломатериала при неправильных режимах сушки
Некоторые руководители. В силу недостаточной информированности. Считают процессы сушки достаточно простыми и не заслуживающим специального внимания. Положил доску, включил на определённое время обдув и нагрев, вынул готовый товар.
В этом случае хочу привести мудрую мысль моего внука: «На вкус и цвет… все фломастеры разные». Если бы это было настолько просто, то проблемы с выбором камеры не существовало бы в принципе.
На деле, по «непонятным» причинам, в одной камере брака почти нет, а во второй, его процент зашкаливает за грань допустимого. Чтобы понять, почему так происходит, иногда требуется потратить значительное время (а брак идёт). А на качестве может сказаться всё, что угодно, от конструктивных дефектов, до неправильной загрузки.
Главной задачей, которую вам предстоит решить при выборе камеры, является не только и не столько экономия средств на закупке и подбор оптимального соотношения стоимость/производительность, и даже не возможные перспективы её эксплуатации. Главное понять, способна ли сушильная довести влажность в пиломатериале до необходимых показателей в короткий срок по всей глубине древесины равномерно, способна ли она стабилизировать геометрию (по размерам и форме).
Любое деревянное изделие, произведённое из некачественно просушенного материала, очень быстро выйдет из строя. Причём скрытые дефекты становятся заметными только спустя определённое время. О том, что они были. Вы узнаете по короблению и растрескиванию, отслоению краски и прочим «прелестям».
В среднем считается. Что кубометр свежезаготовленной древесины содержит порядка 300 литров жидкости, которую и должна испарить камера. Но таким образом, чтобы не повредить материал. Большая часть данного объёма находится в капиллярах, меньшая, в клетках ткани древесины, которые эти капилляры и формируют. Удаление влаги на клеточном уровне и является наиболее сложной задачей. Именно нарушение технологии на данном этапе приводит к растрескиванию пиломатериалов.
Наиболее сложно поддаются сушки породы твёрдые (дуб, ясень, бук). Их верхний слой сохнет значительно быстрее и формирует корку, плохо пропускающую влагу из внутренних слоёв. В результате высока вероятность брака.
Именно поэтому крайне важным является соблюдение штатных технологических режимов сушки (например, своевременного выравнивания влажности). Процесс этот весьма сложен. Даже одна и та же доска неравномерно сохнет по длине и объёму с разбросом до 2%.
Если штабель уложен неправильно, к трещинам может добавиться коробление.
С какими проблемами современных сушильных камер приходилось сталкиваться чаще всего
За мою, достаточно продолжительную, практику на различных производствах, приходилось сталкиваться с различными нюансами эксплуатации.
Проблемы могут возникнуть при работе с любой камерой. Даже произведённой известным брендом и достаточно дорогой. Чаще всего, это протечки в различных трубах, обусловленные коррозией, простои, вызванные возникшей неисправностью и отсутствием необходимых запчастей (для импортных камер данная проблема весьма актуальна) или ожиданием специалиста. Достаточно часто возникают проблемы с вентиляторами.
Но главной, на мой взгляд, проблемой, является равномерный нагрев уложенного штабеля на всю глубину и эффективное извлечение влаги:
- Древесина нагревается в разных камерах, различных производителей разными агентами (вода, воздух, волны излучения и т.д.), нагревательными конструкциями различных типов, в результате, пиломатериал сохнет по-разному.
- Забор влаги испарившейся в древесине должен происходить максимально эффективно в нужный момент.
Эти 2 проблемы приходилось решать чаще остальных, так как она присуща практически всем типам камер (в разной степени).
Причины можно перечислять достаточно долго. Но, чаще всего, это:
- недосушенный материал в конце штабеля и пересушенный в его начале, или вверху штабеля и середине.
- сушильный агент между рядами штабеля может практически не проникать или существенно отличаться температурой, что низводит процесс до уровня естественной сушки по срокам и качеству.
Решить проблему, в первом случае, часто помогает установка вентиляторов с реверсивным вращением. Можно «поиграть» с их размещением и общим количеством, для определения оптимального решения. Но это нельзя назвать панацеей. Желаемый результат достигается далеко не всегда.
В вакуумных камерах все намного сложнее, придется переделывать конструкцию нагревательных элементов и систему отведения влаги. Помочь может только профессионально произведённый расчёт и грамотное проектирование (переделка камеры). Это по моему опыту, куча времени и денег выброшенные на ветер.
Следует понимать главное —
Полностью стопроцентно решить ВСЕ проблемы равномерности просушки и качества готовых изделий пока не удалось НИКОМУ!
И, в обозримом будущем, решения подобной проблемы не предвидится. Поэтому главной целью, к достижению которой стремится каждый производитель, является минимизация процента брака и максимальное приближение параметров к идеальным.
В случае с конвективными камерами, обращайте внимание на то, чтобы вентиляторы внутри не были выносными. У них длинный вал, который гораздо чаще ломается. Эти изделия отличаются меньшими КПД и требуют более тщательного и частого ТО.
Влагозащита вентиляторных двигателей должна быть класса «Н» (при внутренних температурах в камере ≤ 130 °C) или «F»(при температурах менее 85 градусов).
Обязательно наличие реверса с КПД порядка 90%.
ИТОГ
Под занавес своего повествования решил нарушить обязательство не называть конкретные модели и производителей. С чистой совестью могу порекомендовать мелким и средним и даже крупным производителям вакуумные камеры компании «ФАЛЬКОН» (практически любых моделей). С этими российскими изделиями проблем было меньше всего.
По эксплуатационным характеристикам. Производительности и долговечности они сопоставимы с моделями международных грандов данного сегмента рынка. В отличии от них они имеют целый комплект дополнительных преимуществ:
Статьи по теме:
Нет ни единого деревообрабатывающего предприятия, которое сможет обойтись без процедуры сушки древесины. Чтобы предотвратить возникновение разных дефектов, принято использовать специальную технологию сушки дерева в сушильной камере. Если вы самостоятельно хотите заниматься производством изделий из дерева, вам тоже понадобится сушильная камера для сушки древесины. Сегодня мы поговорим, как правильно её сделать.
Необходимость сушки древесины
Как качественно и быстро высушить доску? Данный вопрос интересует каждого столяра издревле. Люди издавна занимались запасанием леса на многие годы, чтобы успеть равномерно его высушить. Дед заготавливал дерево для своего внука, используя сам тот материал, который оставил ему его дед.
Важность правильно высушенной древесины - колоссальна! К примеру, если деревянная мебель, которая находится в комнате, изготовлена из слишком влажной древесины, которая только что спилена, то она рассохнется со временем, потому что дерево способно усыхать и уменьшаться в размерах, а значит, испортится!
Если дверь в дом сделана из чрезмерно пересушенной древесины, то она набухнет со временем, и не сможет закрываться! Если набрана филёнка двери из заготовок, что неравномерно высушены по объёму, то она может лопнуть или её покоробит! Поэтому все заготовки из дерева рекомендуется сушить. К тому же сушка предохраняет материал от поражения дереворазрушающим грибком, предупреждает размеро- и формоизменяемость дерева, улучшает физические и механические свойства древесины.
Сушка древесины является длительной, сложной и дорогостоящей процедурой. Дерево по традиционным технологиям нагревают перегретым паром или горячим воздухом. Просушенную древесину можно перевозить и хранить дольше. К тому же в процессе эксплуатации она не деформируется. Сушку досок производят в паровых камерах, где исключена возможность внутреннего повреждения.
Понятие влажности древесины
Для полного восприятия сути сушильного процесса стоит немного окунуться в теорию. Процедура удаления влаги из дерева не совсем проста, потому что в самом материале существует два типа влаги. Древесина состоит из растительных клеток удлинённой формы. Влага может находиться в стенках клеток и в их полостях, заполняя микрокапилярную систему. Влага, что присутствует в пространствах между клетками и в их полостях, называется свободной межклеточной, а влага в клеточных стенках - связанной внутриклеточной.
Содержание в древесине связанной влаги ограничено. Состояние, когда стенки клеток отличаются максимальной влажностью при соприкосновении с жидкой влагой, называют пределом их насыщения. Принято считать, что влажность предела насыщения не зависит от породы и в среднем составляет 30%. Если влажность дерева выше 30%, то в нем содержится свободная межклеточная влага. Древесина свежесрубленного или растущего дерева имеет влажность больше предела насыщения, то есть является сырой.
Зависимо от назначения заготовок из дерева, древесину принято высушивать по-разному. Древесина высушивается до влажности в 6 - 8 %, когда материал необходим для механической обработки и сборки изделий для высокоточных ответственных соединений, которые влияют на эксплуатационные показатели (производство лыж, паркета или музыкальных инструментов).
Транспортная влажность составляет 18 - 22 %. Именно с таким содержанием воды пиломатериал подходит для перевозки на дальние расстояния в теплую пору. Высушенная до такой влажности древесина применяется преимущественно в стандартном домостроении, при производстве рядовой тары и когда нет необходимости взаимозаменяемости при сборке.
Столярная влажность разделяется на несколько подвидов. Погонажная продукция (террасная доска, обшивка, доска пола, обналичка) должна иметь влажность 15 ± 2%. Изделия из древесины (окна, двери, лестницы и элементы интерьера), изготовленные из цельной или клееной древесины, выдерживают колебания по влажности от 8 до 15 %.
Влажность мебельная, зависимо от уровня изделия и использования цельной или клееной древесины, составляет 8 ± 2%, потому что именно при такой влажности дерево демонстрирует самые оптимальные характеристика для обработки, склеивания и последующей эксплуатации. Но обычно принято понижать влажность до 7-10%, совершая частичную стерилизацию древесины и учитывая равномерность влажности по всему дереву, сохранение механических свойств материала, отсутствие поверхностных и внутренних трещин.
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.
Понятие сушильной камеры
Камерная сушка является основным способом сушки древесины. Сушильные камеры требуются для высушивания хвойных и лиственных пород дерева до разных категорий качества. Одной из самых популярных и экономичных методик искусственного обезвоживания пиломатериалов является сушка, когда из дерева выводят связанную и свободную влагу с помощью подвода к влажному дереву тепла горячим воздухом и уноса испаренной лишней влаги увлажнившимся и частично охлажденным воздухом.
Сушильная камера представляет из себя полностью готовую установку, что оснащена всем необходимым для сушки дерева оборудованием. По устройству сушильные камеры для древесины разделяются на сборно-металлические и изготовленные из строительных материалов. Последние сооружаются непосредственно в цехах или как отдельные здания из материалов, что широко используются в промышленности. Камера может быть полностью сделана из монолитного железобетона. Её стенки можно выложить из полнотелого красного кирпича, а перекрытие — из монолитного железобетона.
Если используется несколько сушек, их зачастую объединяют в единый блок, сооружая общий коридор управления, где размещается разводка теплоснабжения и система автоматического управления всеми камерами. Зависимо от объема загружаемой древесины в камеру, может быть горизонтально- или вертикально-поперечная циркуляция воздуха.
Загрузка пиломатериалов в камеру может осуществляться такими способами: на тележках в виде штабелей по рельсовому пути, как пакеты вилочным погрузчиком. Перенос теплоты к древесине может выполняться: воздухом, продуктами сгорания или перегретым паром; лучистой теплотой, которая поступает от специальных излучателей; твердым телом, если организовать контакт с нагретой поверхностью; током, что проходит через влажную древесину; высокочастотным электромагнитным полем, которое пронизывает влажное дерево.
Оборудование для сушильной камеры для древесины делится на основное и дополнительное. К основному причисляют вентиляторную систему, систему теплоснабжения, приточно-вытяжной вентиляции и увлажнения, к дополнительному относят дверной утепленный и психрометрический блок, подштабельные тележки, электромотор привода вентилятора.
Процесс управление сушкой дерева в камере может быть автоматизированным. Автоматика способна поддерживать на заданном уровне влажность и температуру среды в сушилке. Температуру регулируют подачей теплоносителя в калориферы или посредством включения-выключения электрического нагревателя, а влажность - посредством использования приточно-вытяжной вентиляции и увлажнительной системы.
В системе управления сушкой древесины могут быть предусмотрены возможности дистанционного управления влажностью и температурой в камере. При сушке пиломатериала в сушильной камере возникает необходимость контроля влажности древесины, для чего используется дистанционный влагомер, который позволяет проверять влажность дерева в нескольких точках, не заходя в камеру. При отсутствии внешних источников теплоснабжения для сушилки могут применяться автономные отопительные модуля и использоваться газ, уголь, древесные отходы, электроэнергия и дизельное топливо.
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.
Процедура сушки древесины
Предварительно до проведения сушки по выбранному режиму дерево прогревают паром, который подается через увлажнительные трубы, при работающих вентиляторах, включенных обогревательным приборах и закрытых вытяжных каналах. Для начала нужно провести расчет сушильной камеры для древесины. Температура агента в начале прогрева древесины должна быть выше на 5 градусов первой ступени режима, однако не больше 100 градусов по Цельсию. Уровень насыщенности среды должен быть для материала с начальной влажностью больше 25% 0,98 - 1, а для дерева с влажностью меньше 25% - 0,9 - 0,92.
Длительность начального прогрева зависит от породы древесины и составляет для хвойных пород (сосна, ель, пихта и кедр) 1 - 1,5 часа на каждый сантиметр толщины. Продолжительность прогрева мягких лиственных пород (осина, береза, липа, тополь и ольха) увеличивается на 25%, а для твердых лиственных пород (клен, дуб, ясень, граб, бук) - на 50% по сравнению с длительностью прогрева хвойных пород.
После предварительного прогрева принято доводить параметры сушильного агента сушки до первой ступени режима. Затем можно приступать к сушке пиломатериалов при соблюдении установленного режима. Влажность и температуру регулируют вентили на паропроводах и шиберы приторно-вытяжных каналов.
В процессе работы инфракрасной сушильной камеры для древесины в дереве возникают остаточные напряжения, которые можно устранить промежуточной и конечной влаготеплообработкой в среде увеличенной температуры и влажности. Обработке принято подвергать пиломатериалы, которые высушиваются до эксплуатационной влажности и подлежат механической обработке в дальнейшем.
Промежуточная влаготеплообработка совершается при переходе со второй ступени на третью или с первой на вторую при высокотемпературном режиме. Влаготеплообработке подвергают хвойные породы толщиной от 60 миллиметров и лиственные толщиной от 30 миллиметров. Температура среды в процессе тепловлагообработки должна быть выше на 8 градусов температуры второй ступени, но не выше 100 градусов, при уровне насыщенности 0,95 - 0,97.
Когда древесина достигнет конечной средней влажности можно проводить конечную влаготеплообработку. В данном процессе поддерживают температуру среды на 8 градусов выше последней ступени, но не выше 100 градусов. По окончании конечной влаготеплообработки дерево, прошедшее сушку, нужно выдержать в камерах на протяжении 2 - 3 часов при параметрах, что предусмотрены последней ступенью режима. Затем сушильную камеру останавливают.
Изготовление сушильной камеры
Если вы решили изготавливать изделия из дерева собственноручно, то сушильная камера для дерева вам просто необходима. Однако при строительстве сушилки соблюдать все требуемые нормы. Вам понадобиться камера, вентилятор, утеплитель и нагревательный прибор.
Выстройте сушилку или выделите отдельное помещение, одна стена и потолок которой будут выполнены из бетона, а прочие стены - из древесины, которые нужно утеплить. Для этого принято создавать несколько слоев: первый из них представляет собой пенопласт, второй - деревянные доски, которые заранее принято обворачивать в фольгу.
После этого следует установить нагревательный элемент, который можно изготовить в виде батарей. В батареи воду необходимо подавать из печки, в которой она будет нагреваться до 60-95 градусов по Цельсию. Желательно непрерывно обеспечивать циркуляцию воды с помощью водяных насосов в нагревательном элементе. Также в самодельной сушильной камере для древесины следует разместить вентилятор, который способствует распределению по всей комнате теплого воздуха.
Подумайте, каким способом будет загружаться древесина в сушильную камеру. Одним из вариантов загрузки может быть рельсовая тележка. Чтобы регулировать влажность и температуру в помещении сушильной камеры, нужно использовать в рабочей зоне соответственные термометры - влажный и сухой. Предусмотрите внутри сушилки полки для увеличения рабочего пространства.
В процессе сушки пиломатериала не допускается резкая смена в рабочем помещении температуры, в противном случае это спровоцирует то, что древесина покоробится или в ней возникнут трещины. При возведении сушильной камеры крайне важно соблюдать противопожарные требования. Поэтому в непосредственной близости от сушилки в обязательном порядке установите огнетушители.
И напоследок запомните, что вместо нагревательного элемента в домашних условиях можно использовать электроплитку на две конфорки. Утеплить стены сушильной камеры своими руками можно при помощи деревянной стружки. Можно использовать вместо фольги в камере пенофолом, который способен обеспечить хорошее отражение от поверхности теплоты. В такой сушилке древесина сушится предварительно за 1-2 недели.