Определение влажности и сушка древесины. Строительство домов из бревна Естественная влажность пиломатериала по госту

Процент влажности древесины имеет большое значение для понимания дальнейшего поведения деревянных изделий в процессе эксплуатации. Древесина — это живой материал, состоящий из клеток, а клетки, как известно, не могут жить без воды. Есть такие понятия, как свободная влага , которая содержится в порах и капиллярах дерева и связанная влага , которая содержится посредственно в клетках дерева. На границе этих понятий находится точка насыщения волокна — это влажность древесины при которой вся свободная влага из дерева удалена, т.е. в полостях древесины воды нет, а вся связанная влага осталась, т.е. клетки насыщены водой. Влажность древесины в точке насыщения составляет от 22 до 35% в зависимости от породы дерева и для практических расчетов принимается равной 28%.

Влажность древесины в точке насыщения волокна — 28%

Важно знать: древесина меняет свои физические размеры при влажности от 0% до точки насыщения. Дальнейшее увлажнение не приводит к существенному росту габаритов. Влажность в точке насыщения волокна выше, чем равновесная влажность. Равновесная влажность устанавливается в древесине естественным путем в процессе эксплуатации в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха, поэтому древесина усыхает.

Для Минска относительная среднегодовая влажность воздуха составляет 78% , осенью-зимой 80-90%, весной-летом 65-75%. Таким образом при сушке древесины естественным путем в ней устанавливается влажность летом 12-15%, зимой 18-20%. Из этого следует, что при эксплуатации изделий из дерева на улице, они меняют свои геометрические размеры в течение года в зависимости от температуры и влажности воздуха. Намокание при дождях может увеличивать влажность древесины намного выше точки насыщения. Стоит также отметить, что при влажности выше точки насыщения и теплой погоде в древесине создаются идеальные условия для развития дерево разрушающих грибов. Пределом биостойкости древесины считают влажность в 22% . Поэтому при эксплуатации на улице в условиях РБ .

Главное правило эксплуатации древесины: Перед монтажом древесина должна иметь ту влажность в которой она будет в дальнейшем эксплуатироваться . Это правило касается также и других материалов — ДПК, ламинат, фанера и т.п. Таким образом до монтажа древесину следует оставить на некоторое время в условиях той среды, в которой она будет эксплуатироваться.

Основные породы древесины используемые в Беларуси в строительстве — это сосна и ель. Объемная усушка этих пород от свежесрубленного до сухого состояния составляет до 15%, изменение размера поперек волокон до 10%. Знать это правило очень важно при монтаже вагонки, имитации бруса, блок-хауса, половой доски, особенно при использовании сырых или очень сухих материалов.

При атмосферной сушке древесины на воздухе большое значение имеет пора года, направление ветра, температурный режим, сечение материала и другие факторы. Следовательно срок достижения равновесной влажности древесины при естественной сушке можно только спрогнозировать. По этим параметрам во времена СССР Беларусь была отнесена к 3-й условной зоне согласно ГОСТ 3808.1-80 и определен следующий срок сушки пиломатериалов естественным путем:

Согласно таблицы в Беларуси естественная сушка возможна только с апреля по сентябрь. Это не так, т.к. усушка происходит даже при 100% относительной влажности воздуха и температуре 0 градусов. Таким образом с октября по март находясь на улице древесина тоже сохнет.

Влажность древесины после автоклавной пропитки

Чтобы понять какую влажность имеет древесина после автоклавной пропитки приведем кое-какие цифры и расчеты.

Свежеспиленая древесина имеет влажность 60-80%
При влажности 100% количество воды в дереве составляет 50% общей массы
Вес 1 м.куб древесины со 100% влажностью условно равен 1 тонне (в т.ч. воды 500кг)
На пропитку поступает древесина с влажностью примерно 25%
При автоклавной обработке 1 м.куб. древесины, она впитывает в себя около 200 л антисептического раствора (условно равно 200 кг)

Расчет влажности древесины после пропитки

Вес воды (В1) в 1 м.куб. сухой древесины с влажностью 25%. В1=25х500/100=125 кг
Вес воды (В2) в 1 м.куб. пропитанной древесины. В2=125+200=325 кг
Влажность древесины после пропитки ВП=325/500*100=65%

Таким образом, после автоклавной пропитки, влажность древесины составляет примерно 65%. Это влажность свежераспиленной древесины. Следовательно сроки естественной сушки до эксплуатационной влажности можно ориентировочно определить из второй таблицы вверху страницы.

Дерево - живое растение, которое естественным образом впитывает воду для поддержания жизнедеятельности. Спиленное недавно, оно содержит значительный процент влажности, у разных пород он индивидуален. Тем не менее, это значение необходимо учитывать при покупке материала, чтобы понять, пригодна древесина к дальнейшей обработке и использованию или еще нуждается в сушке.

Виды влажности

Абсолютная - отношение массы жидкости в объеме древесины к массе сухого образца того же размера.

Относительная показывает количество влаги относительно массы этого же образца дерева в том же состоянии.

В природном материале соседствуют связанная и свободная влага:

Свободная находится в межклеточном пространстве и составляет артерии дерева. Такая легко удаляется при сушке и не влияет на качество заготовки;
Связанная содержится в клетках дерева.

Нормы

Влажность пород древесины регламентируют нормативные документы:

СНиП II-25-80;
СП 64.133330.2011;
ГОСТ 16483.7-71*;
ГОСТ 17231-78.

Существуют нормы влажности для древесины по классу использования материала. Для каждой отдельной породы величину определить сложно: в каких условиях росло растение, какой сезон выдался, в какой местности производили рубку - все факторы отображаются на количестве влаги в одной особи. Средние значения:

Влажность древесины: норма по ГОСТ определена для готовых конструкций в разных условиях эксплуатации.

Определение влажности

Чтобы определить, сколько процентов естественная влажность древесины, следует воспользоваться одним из методов:

Самый простой и распространенный - использование влагометра - электрического прибора, работа которого основана на измерении электропроводности измеряемого сырья. В древесину вставляют 3 игольчатых электрода, прибор пускает по ним разряд и выводит искомое значение на экран.
Зонды с четырьмя иглами для работы со стружкой основаны на том же принципе работы.

Как определить влажность древесины без влагомера

Точный расчет с погрешностью измерения не более 1% описывает ГОСТ 17231-78. Упрощенный алгоритм:

Берут отрез древесины взвешивают его.
Образец помещают в сушильную камеру с температурой воздуха +103°C до получения постоянной массы.
Высушенный отрез охлаждают до комнатной температуры и снова взвешивают.
Определяют влажность исходника по формуле:
- W=(m-m0)/m0*100%, где m и m0 - масса древесины до и после сушки.

Определение приборами может дать погрешность до 10%:

Электроды проникают на незначительную глубину, вода в стволе или изделии распределена неравномерно. При высыхании верхние слои становятся более сухими.
Каждая порода по-разному расстается с влагой.
Удельное электрическое сопротивление разных видов деревьев индивидуально, универсальные приборы это не учитывают.

Описанные ГОСТом методы громоздки и длительны, определение значения может занять несколько дней и требует специального оборудования.

Опытные мастера определяют влажность дерева по внешнему виду:

По цвету породы;
По наличию ;
По короблению и т.д.

Готовность древесины к обработке можно определить самостоятельно:

По качеству коры: у влажного дерева она насыщенная и мягкая, в процессе сушки корка огрубевает;
По месту распила: свежее растение влажное наощупь;
По стружке: при сжатии пучка она не должна слипнуться - такая нет готова к обработке, изделие даст значительную усадку.
Наличие равномерно распределенных неглубоких трещин говорит о зрелости материала, глубоки - о пересыхании и неоднородности.

Как материал, дерево для строительства дома отличается прочностью, стойкостью и долголетием. В подходящих условиях оно сохраняется в течение многих столетий. Гибнут деревянные здания не из-за старости - пагубное воздействие на них оказывает чрезмерное содержание влаги в древесине.

В живом дереве вода, как и в любом природном материале, присутствует в обязательном порядке. Будучи спиленным, оно начинает высыхать, отдавая влагу и теряя вес. Но в естественных условиях, под дождем или снегом, этот процесс занимает не один год. Поэтому дерево для строительства домов нужно высушивать принудительно.

Связанная и свободная влага

Относительная влажность древесины для строительства домов измеряется как соотношение между значением первоначального веса дерева и веса абсолютно сухого дерева. В структуре материала влага пропитывает клеточные оболочки (это связанная, или гигроскопическая влага) и заполняет полости клеток и межклеточные пространства (свободная, или капиллярная влага).

При высыхании из материала сначала испаряется свободная влага, затем постепенно уходит и связанная влага. В промышленном производстве этот процесс ускоряют, применяя искусственную сушку дерева для строительства дома в специальных камерах.

3 опасности использования влажного дерева для строительства дома

Повреждение деревянных конструкций. Дерево отличается неравномерностью структуры, поэтому результаты его высушивания могут быть разными. Кроме того, при покупке есть вероятность попасть на продукцию нерадивого производителя, который не соблюдает технологические требования.
Применение недосушенной древесины для строительства домов чревато ухудшением качества деревянных конструкций и даже их полным разрушением. Чрезмерное содержание влаги приводит к изменению формы и размера конструкций и изделий. Дерево расширяется, разбухает, коробится или искривляется.
Гниение дерева и отделочных материалов. Кроме того, непросушенная до конца древесина будет высыхать естественным образом, отдавая влагу окружающему воздуху. Если дерево «спрятать» за отделочные и изоляционные материалы (например, уложить в качестве балки перекрытия), то воде некуда будет деваться, и она станет оседать на поверхности древесины (конденсироваться). В конце концов, влага проступит на потолке или стенах, образовав темные и некрасивые пятна.
Накопление конденсата со временем приведет к образованию грибков и плесени, появлению гнили. Со временем они уничтожают клетки древесины, вызывают разложение и раскалывание целлюлозы. Если не предотвратить процесс или не остановить его своевременно, то за несколько месяцев гниль «проест» дерево насквозь. В итоге балка или стропильная конструкция рухнет, потянув за собой другие строительные и отделочные материалы.
Ухудшение микроклимата. Увеличенный уровень относительной влажности в деревянном доме во многом нивелирует положительные качества такого строения. Вместо здоровой атмосферы домовладелец получает микроклимат, в котором быстрее развиваются болезнетворные бактерии. А плесень и грибки способны вызывать аллергию, особенно у детей.

Опасность низкой влажности дерева в строительстве домов

При этом надо понимать, что абсолютно сухое дерево может применяться только в мебельном производстве (для эксплуатации внутри помещения). Вся древесина для строительства домов должна обладать определенным (равновесным) уровнем влажности. При данном показателе материал не отдает и не поглощает влагу и надежно служит долгие годы.

Решение проблемы. Как высушить дерево в построенном доме

Чтобы избежать проблем в будущем, во вновь построенном деревянном доме (из бревен или клееного бруса) не следует сразу же делать ремонт и завозить в него мебель. Здание должно «отстояться» хотя бы полгода. В течение этого периода конструкционная древесина окончательно подсохнет и наберет необходимую прочность.

Однако если с течением времени в готовом и обжитом доме в деревянных конструкциях обнаружены проблемы с содержанием влаги (пятна на потолке, запах плесени или гниения), то для дерева понадобится создать условия для высыхания, то есть обеспечить доступ воздуха.

Для этого придется демонтировать все отделочные и изоляционные материалы, которые закрывают проблемную конструкцию. В таких условиях дерево высохнет достаточно быстро, в течение трех-четырех недель. Ни в коем случае не следует ускорять процесс при помощи обогревателей или строительных фенов. Обнаруженные на древесине плесень или грибки надо удалить, зачистить поверхность и покрыть ее защитным антисептическим составом.

Древесина является довольно пористым материалом, содержащим большое количество капиляров, наполненных влагой. На практике влажность древесины определяется как отношение веса воды, содержащейся в дереве к весу абсолютно сухой древесины. Существует понятие «свободной» и «связанной» влаги. «Свободная» влага содержится в порах и капилярах дерева. «Связанная» влага та, которая содержится непосредственно в клетках дерева.

При высыхании дерево дает усушку – уменьшается в размере (объеме). При этом уменьшение размера вдоль волокон (по длине доски) практически не происходит, но вот в направлении, поперечном ходу волокон, происходит значительное изменение размеров (по толщине и ширине доски). Величина этого изменения зависит от породы древесины и конкретного значения изменения влажности древесины. В жизни самые неприятные сюрпризы связаны с изменением ширины доски.

Например, если Вы стелите пол доской имеющей естественную влажность, то уменьшение её ширины со временем может быть настолько значительным, что две соседние доски потеряют зацепление друг с другом. В этом случае, для удаления щелей, Вам придется оторвать все доски от лаг и настелить их заново, согнав впритык.

«Какую же влажность должна иметь доска?», — спросите Вы. Всё просто – любое деревянное изделие, в процессе его эксплуатации стремится к так называемой «равновесной влажности». «Равновесная влажность» определяется температурой и влажностью воздуха в той среде, где будет находиться доска. Значения этой влажности Вы можете увидеть в таблице. Для жилого помещения она составляет в среднем 8-10%, для улицы она составляет в среднем 12-14%. Логично из этого следует, что сырая доска будет усыхать в помещении, теряя в своей ширине, с другой стороны сухая доска будет увлажняться вне помещения, расширяясь.

Естественная влажность, конечная влажность древесины

Естественная влажность — это влажность, присущая древесине в растущем или только что спиленном (распиленном) состоянии, без дополнительной сушки. Естественная влажность не нормируется и может составлять от 30% до 80%. Естественная влажность древесины колеблется в зависимости от условий произрастания и времени года. Так, естественная влажность свежеспиленных деревьев в «зимнем» лесу традиционно меньше влажности свежеспиленных деревьев в «летнем» лесу.

Начальная влажность — тоже самое, что и естественная влажность. Только что срубленное дерево обладает максимальной влажностью, которая для различных пород может даже превышать 100%. Дерево бальса может иметь влажность в свежесрубленом состоянии, доходящую до 600%. На практике мы имеем дело с меньшими значениями (30-70%), т.к. после рубки проходит какое-то время до момента распиливания дерева и помещения его в сушилку и оно, конечно, теряет некоторое количество воды. Мы принимаем за начальную влажность то значение влажности древесины, которое она имеет перед отправкой в сушильную камеру.

Конечная влажность — это та влажность, которую мы хотим получить после полного цикла сушки. В этом случае принимается во внимание назначение изделие, изготавливаемого из высушенной древесины.

Прежде всего, сушка древесины это процесс удаления влаги из древесины путем ее испарения.

Сушка древесины - одна из важнейших операций в процессе обработки древесины. Древесину сушат после лесопиления, но перед деревообработкой. Древесину сушат в целях её предохранения от поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами при ее дальнейшем хранении и транспортировке. Сушка предупреждает древесину от изменения формы и размеров в процессе изготовления и эксплуатации изделий из нее, улучшает качество отделки древесины, склеивания. Влажность, до которой сушат древесину, зависит от сферы её дальнейшего применения. Весь смысл сводится к тому, чтобы довести влажность доски до такого же значения, которого достигло бы со временем изделие из этой доски в процессе эксплуатации в данных условиях. Такое значение влажности называется «равновесной влажностью», оно зависит от влажности и температуры окружающего воздуха. Например, доска, из которой будет изготавливаться паркет и прочие изденлия, эксплуатируемые внутри помещений — должна иметь влажность 6-8% так как именно такая влажность будет являться равновесной. Для изделий, которые будут эксплуатироваться в контакте с атмосферой, (например: деревянные окна, внешняя обшивка дома) равновесной влажностью будет 11-12%.

Вы спросите: «А что будет в противном случае?» Отвечаем: В противном случае будет то, что встречается в России сплошь и рядом, а именно потребитель столкнется с проблемами. Представьте, что Вы купили вагонку для того, чтобы обшить стены внутри Вашего загородного дома или дачи. Если Вы купите у нерадивого производителя вагонку, изготовленную из сырой доски и укроете ею стены своего дома, то она начнет медленно высыхать естественным образом в уже установленном состоянии. Обратимся к таблице равновесной влажности и опыту. Если Вы натопите зимой помещение до 25 градусов по Цельсию, то при типовой для зимы влажности воздуха внутри помещений в 35%, значение равновесной влажности для доски в таком помещении составит 6,6%. На базах и рынках вагонка очень часто может иметь влажность от 14% и выше (мы встречали и 30%). Далее представьте, что ваша вагонка начинает высыхать, теряя воду из своих пор. Высыхая идет процесс, называемый «усушкой» и выражающийся в уменьшении размеров деревянного изделия. Величина усушки зависит от породы древесины, направления волокон в изделии и т.д. Основная усушка идет поперек волокон (соответственно по толщине и ширине Вашей вагонки). Когда Ваша вагонка высохнет в установленном состоянии до равновесной влажности, Вы, в самом худшем случае рискуете не просто увидеть, что обшивка разошлась местами, а получить щели между досками, шириной чуть ли не в палец.

В промышленности используют различные технологии сушки древесины, различающиеся как применяемым оборудованием, так и особенностями передачи тепла высушиваемому материалу.
Классификация видов и способов сушки обычно и базируется на методах передачи тепла, по которым можно выделить четыре технологии сушки древесины:

конвективная технология сушки;
кондуктивная технология сушки;
радиационная технология сушки;
электрическая технология сушки;

Каждый вид сушки может также иметь несколько разновидностей в зависимости от типа сушильного агента и особенностей применяемого оборудования для сушки древесины. Существуют также комбинированные технологии сушки древесины, в которых одновременно применяют различные виды передачи тепла (например, конвективно-диэлектрическая) или совмещаются другие признаки различных технологий сушки древесины.

Самостоятельные технологии сушки

Камерная сушка

Камерная сушка. Это основная промышленная технология сушки древесины, осуществляемая в лесосушильных камерах различных конструкций, куда пиломатериалы загружают штабелями. Сушка происходит в газообразной среде (воздухе, топочных газах, перегретом паре), которая путем конвекции передает теплоту древесине. Для нагревания и циркуляции сушильного агента сушильные камеры снабжают нагревательными и циркуляционными устройствами.

При камерной технологии сушки древесины сроки просыхания пиломатериалов сравнительно небольшие (от десятков часов до нескольких суток), древесина просыхает до любой заданной конечной влажности при требуемом качестве, процесс сушки поддается надежному регулированию.

Атмосферная сушка

Второй по значению и распространению на лесопильных предприятиях способ промышленной сушки древесины, осуществляемый в штабелях, размещенных на специальной открытой территории (складах), омываемых атмосферным воздухом без подогрева. Преимущество атмосферной технологии сушки древесины-сравнительно низкая себестоимость. Кроме того, этот способ является наиболее щадящим. Недостатки: сезонность (зимой сушка практически прекращается); большая продолжительность; высокая конечная влажность. Атмосферную технологию сушки древесины применяют, главным образом, для сушки пиломатериалов на лесопильных предприятиях до транспортной влажности и на некоторых деревообрабатывающих предприятиях для подсушки и выравнивания начальной влажности пиломатериалов перед сушкой в сушильных камерах для древесины.

Сушка в жидкостях

Сушка в жидкостях осуществляется в ваннах, наполненных гидрофобной жидкостью (петролатумом, маслом), нагретой до 105-120 °С. Интенсивная передача теплоты от жидкости к древесине позволяет сократить срок сушки по сравнению с камерной в 3-4 раза при прочих равных условиях. Этот способ применяют в технологии консервирования древесины для снижения ее влажности перед пропиткой. Попытки применить сушку пиломатериалов в петролатуме на деревообрабатывающих предприятиях не дали положительных результатов из-за того, что пиломатериалы после такой сушки не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к древесине для мебели и столярно-строительных изделий.

Кондуктивная технология сушки

Кондуктивная (контактная) технология сушки древесины осуществляется передачей теплоты материалу посредством теплопроводности при контакте с нагретыми поверхностями. Ее применяют в небольших объемах для сушки, тонких древесных материалов - шпона, фанеры.

Радиационная сушка

Радиационная сушка дерева происходит при передаче тепла материалу излучением от нагретых тел. Эффективность радиационной сушки определяется плотностью потока инфракрасных лучей и их проницаемостью в твердых влажных телах. Интенсивность потока лучистой энергии ослабляется по мере углубления в материал. Древесина относится к малопроницаемым для инфракрасного излучения материалам (глубина проникновения 3-7 мм), поэтому для сушки пиломатериалов этот способ не применяют. Его можно использовать для сушки тонколистовых материалов (шпона, фанеры), кроме того, этот способ широко применяют в технологии отделки изделий из древесины для сушки лакокрасочных покрытий. В качестве излучателей используют электроплиты, электронагревательные элементы, газовые (беспламенные) горелки, осветительные электролампы накаливания мощностью от 500 Вт и выше.

Ротационная сушка

Ротационная сушка древесины основана на использовании центробежного эффекта, за счет которого свободная влага удаляется из древесины при вращении ее на центрифугах. Механическое удаление свободной влаги достигается при величине центростремительного, ускорения не менее 100-500g (g - ускорение свободного падения). Такие ускорения из-за трудности точной балансировки центрифуги со штабелем на практике пока не достигнуты, ведутся лишь опытные разработки соответствующих устройств. В известных промышленных ротационных сушилках центростремительное ускорение не превышает 12g. При этих условиях механическое обезвоживание проявляется в небольшой степени. Однако интенсификация процесса сушки в диапазоне влажности выше предела гигроскопичности наблюдается.

При установке карусели в сушильной камере технология сушки пиломатериалов такая же, как в обычных камерах периодического действия. Продолжительность сушки на первом этапе (от начальной влажности до предела гигроскопичности) сокращается в несколько раз в зависимости от толщины, породы и начальной влажности древесины по сравнению с обычной конвективной сушкой при одинаковых режимах. Хотя ротационные сушилки экономичны и обеспечивают высокое качество сушки, промышленного использования для сушки пиломатериалов ротационный способ пока не нашел.

Вакуумная сушка

Вакуумная сушка при пониженном давлении в специальных герметичных сушильных камерах. Из-за сложности оборудования и невозможности получения низкой конечной влажности древесины вакуумная сушка самостоятельного значения не имеет. Применяют ее в комбинации с другими методами сушки и как вспомогательную операцию при подготовке древесины к пропитке.

Диэлектрическая сушка

Диэлектрическая сушка — сушка древесины в электромагнитном поле токов высокой частоты, в котором нагрев древесины происходит за счет диэлектрических потерь. Благодаря равномерному нагреву древесины по всему ее объему, возникновению положительного градиента температур и избыточного давления внутри ее продолжительность диэлектрической сушки в десятки раз меньше конвективной. Из-за сложности оборудования, большого расхода электроэнергии и недостаточно высокого качества сушки собственно диэлектрическая сушка не находит широкого применения.

Комбинированные технологии сушки древесины

Более эффективно применение комбинированных технологий сушки древесины, например конвективно-диэлектрической и вакуумно-диэлектрической. Для массовой сушки применение этих способов неэкономично, но в отдельных случаях, особенно при сушке дорогих, ответственных пиломатериалов и заготовок из трудносохнущих пород древесины эти способы могут найти применение.

Конвективно-диэлектрическая сушка

При комбинированной конвективно-диэлектрической технологии сушки древесины к штабелю, загруженному в камеру, оборудованную тепловым и вентиляторным устройствами, подводят также и высокочастотную энергию от специального генератора ТВЧ через электроды, расположенные около штабеля.
Расход теплоты на сушку в сушильной камере при этом в основном компенсируется тепловой энергией пара, подаваемого в калориферы, а высокочастотная энергия подается для создания положительного перепада температур по сечению материала. Этот перепад в зависимости от характеристики материала и жесткости заданного режима составляет 2-5°С. Качество конвективно-диэлектрической сушки пиломатериалов высокое, так как сушка ведется с небольшим перепадом влажности по толщине материала.

Вакуумно-диэлектрическая сушка

Это еще один способ сушки древесины с применением энергии ТВЧ При этой технологии используют преимущества и вакуумной и диэлектрической сушки. За счет нагрева древесины в поле ТВЧ при пониженном давлении кипение воды в древесине достигается при небольших температурах древесины, что способствует сохранению ее качества. Перемещение влаги в древесине при вакуум — диэлектрической сушке древесины обеспечивается всеми основными движущими силами влагопереноса: градиентом влагосодержания, температурой, избыточным давлением, что сокращает продолжительность сушки.

При вакуум — диэлектрической сушке штабель пиломатериалов помещают в автоклав или герметичную камеру, где вакуум-насосом создается пониженное давление среды (1-20 кПа). Чем ниже давление среды, тем ниже и температура испарения влаги и древесины при сушке. Расход теплоты на сушку обеспечивается подводом высокочастотной энергии к древесине. При использовании этой технологии сушки древесины также возникают эксплуатационные трудности - сложность оборудования, особенно наладка и эксплуатация высокочастотных генераторов, большой расход электроэнергии на сушку. Поэтому при решении вопросов о применении вакуум — диэлектрнческих камер необходимо сначала по условиям конкретного предприятия разработать технико-экономическое обоснование.

Индукционная, или электромагнитная сушка древесины

Метод основан на передаче теплоты материалу от ферромагнитных элементов (сеток из стали), уложенных в штабеля между рядами досок. Штабель вместе с этими элементами находится в переменном электромагнитном поле промышленной частоты (50 Гц), образованном соленоидом, смонтированным внутри сушильной камеры. Стальные элементы (сетки) нагреваются в электромагнитном поле, передавая теплоту древесине и воздуху. При этом происходит комбинированная передача теплоты материалу: кондуктивным путем от контакта нагретых сеток с древесиной и конвекцией от циркулирующего воздуха, нагреваемого также сетками.

Дерево – это «живой» материал, меняющий свои свойства не только во время роста, но долгое время после сруба. Влажность – одна из важнейших характеристик древесины для ее применения. Данный материал очень восприимчив к изменениям окружающей среды. Одним из его свойств является «дыхание» - поглощение и выделение газов стенками клеток материала. По такому же принципу эти клетки всасывают и выделяют влагу.

Что может влиять на содержание влаги в древесных тканях? Существует 3 основных фактора:

Порода дерева

Время года, в которое его спилили;

Особенности климата.

Рассмотрим наиболее употребимые понятия влажности древесины.

Естественная влажность древесины

Это уровень влаги, содержащийся в дереве на момент спила . Его еще называют «начальной влажностью». От этого значения отталкиваются при дальнейших действиях с партией материала: так, например, можно рассчитать время и условия сушки. Содержание влаги при разных условиях может варьироваться от 25 до 80% . При определении естественной влажности той или иной партии древесного материала мы всегда будем иметь в виду "влажность при конкретных условиях".

Равновесная влажность

Когда древесина долгое время находится в одной и той же воздушной среде, без значительных изменений влажности воздуха и температуры, материал достигает равновесной влажности. Это состояние, когда процесс усушки или насыщения влагой в данных условиях прекратился, и процент влажности стал постоянным. Стоит отметить, что разные породы дерева в одних и тех же условиях достигают практически равных показателей внутренней влаги.

В зависимости от разных условий содержания различают 5 степеней влажности древесины :

Мокрая – влажность более 100%, такое состояние достигается при длительном хранении дерева в воде.

Свежесрубленная - уровень влаги от 50 до 100%.

Воздушно сухая – от 15 до 20 %. Такие показатели достигаются при хранении на воздухе, они различаются в зависимости от температуры и выпадения атмосферных осадков.

Комнатно-сухая – от 8-10%. Уровень влаги устанавливается при хранении в помещении.

Абсолютно сухая – древесина с влажностью 0%.

Свободная и связанная влага

В тканях дерева присутствует 2 типа жидкости:

Связанная влага – находится внутри клеток дерева.

Свободная влага – та, что наполняет поры и каналы тканей, но еще не впиталась клетками.

Точка насыщения волокон древесины

С этими двумя понятиями связана так называемая точка насыщения волокон: тот процент влажности древесины, когда из нее удалена вся свободная влага, но при этом в ней остается связанная жидкость.

Для разных пород дерева эта степень определяется от 23 до 31% .

Ясень – 23%

Каштан, веймутова сосна – 25%

Сосна, Ель, Липа – 29%

Бук, лиственница – 30%

Пихта Дугласа, секвойя – 30,5 -31%

Эта величина имеет значение, поскольку объемы и размеры древесины изменяются при влажности от 0% до точки насыщения. После полного заполнения клеток водой объем дерева не будет значительно увеличиваться.

Измерение влажности дерева влагомметром

Абсолютная влажность древесины

Рассмотрим понятия абсолютной и относительной влажности.

Возьмем деревянный брусок.
Абсолютная влажность является отношением массы внутренней жидкости к массе полностью высушенного бруска.
Величина высчитывается по формуле:
W = (m – m 0) / m 0 x 100,
где, (m) и (m 0) – масса влажного и высушенного бруска.
ГОСТ 17231-78 трактует данную величину просто как «влажность». Но это понятие неудобно использовать в расчетах, поскольку количество воды относится именно к сухой массе, а не к полному весу. В результате этого возникают расхождения: например 1000 г древесины содержит 200 г влаги, но абсолютная влажность высчитывается как 25%.

Относительная влажность древесины

Это более удобное понятие для расчётов, поскольку в нем отражается отношение массы внутренней жидкости к полной массе бруска. Формула расчёта – самая простая:

W отн. = m воды / m образца x 100.

Эту формулу используют в расчёте теплотехники для определения объема испаряемой из дров воды. Согласно ему, при влажности 20% в 1000 – граммовом бруске находится 200 грамм влаги и 800 гр сухих волокон– вполне логичный результат.

Влажность пород древесины

Одним из факторов, влияющих на влажность, является порода дерева. Благодаря разной структуре волокон одни породы мгновенно реагируют на изменения внешней среды, впитывают и высвобождают воду. Другие – более устойчивы и очень медленно насыщаются влагой.

К наиболее активно впитывающим влагу породам относятся бук, груша, кемпас

Стабильными и устойчивыми к изменениям считаются дуб, мербау.

Более «сухие» породы при усушке имеют тенденцию к растрескиванию. Умеренно-влажные, такие как дуб, более устойчивы к таким явлениям, меньше изменяют свои свойства при изменении условий.

При спиле в обычных условиях влажность разных пород древесины имеет следующие средние значения:

Влажность древесины для гранулирования пеллет

Пеллеты и топливные брикеты ценятся благодаря низкому уровню влажности в топливе. Уровень содержания влаги в нем составляет 8-12%. С такими характеристиками при сжигании образуется минимальное количество дыма.

Оптимальным уровнем влажности древесины для пеллетного производства является уровень 12-14%. Молотковые дробилки работают в том числе с щепой до 65% влажности, но при такой влажности невозможно измельчить материал до необходимой фракции, поэтому измельчение происходит в несколько этапов. Для доведения измельченных опилок до нужной кондиции используются комплексы с сушильными барабанами.