Сушка бруса (сушка профилированного бруса)

СДК: Строительство домов из бруса (строительство бань из бруса) имеет свои преимущества – это опрятный и привлекательный внешний вид.  Усовершенствованный вариант строительства из бруса – это дома из цельного профилированного бруса камерной сушки (сухой брус). Усадка такого дома меньше, чем при строительстве дома из бруса естественной влажности. А также все стыковочные узлы соединений позволяют построить дом из бруса (баню из бруса) значительно быстрее.

Профилированный брус – это идеальный экологичный материал, так как при его производстве используется только древесина без клея (как в случае с клееным брусом), а после усадки дома при высокой плотности стыков профиля не требуется конопатить стены. Толщина стен выходит в пределах 150мм, что для нашей климатической полосы соответствует вполне достаточно. Это существенно сокращает цену дома из бруса и делает его более выгодным также по сравнению со строительством дома из клееного бруса.

Влажность профилированного бруса

Влажность древесины или профилированного бруса — это величина, характеризующая наличие воды в древесине, которая бывает свободной и связанной. Свободная влага легко испаряется из дерева, связанная влага медленно испаряется, поэтому прибегают к высушиванию. С увеличением влаги прочность древесины снижается. При испарении свободной влаги меняется тяжесть дерева, при испарении связанной влаги, меняется объем древесины, т.е. происходит усушка, причем в толщину больше, чем в длину. Сначала влага испаряется из внешних слоев, а затем из внутренних, что приводит к возникновению в древесине внутреннего напряжения, растягивающего ее на поверхности и сжимающего внутри, в результате чего появляются трещины.

Существует три группы древесных пород по величине коэффициента объемной усушки:

• малоусыхающие — ель, пихта, кедр, белый тополь, сосна;

• среднеусыхающие — дуб, вяз, бук, осина, ясень, черный тополь, мелколистная липа;

• сильноусыхающие — клен остролистный, граб, лиственница, береза.

Влажность древесины (профилированного бруса), оценивается в процентах, и рассчитывается исходя из веса сухого вещества древесины:

Процент влажности = Мвода / Мдревесина * 100%

где Мвода — масса воды в древесине, а Мдревесина — масса сухой древесины.

Таким образом, процент влажности древесины бывает больше 100%, что означает в древесине воды по весу больше чем сухого вещества.

В качестве примера приведем значения влажности для различных состояний древесины:

• сердцевина растущего дерева — примерно 35%;

• поверхностные слои растущего дерева — от 70 до 250%;

• средняя влажность свежей древесины, вывезенной с помощью автотранспорта — около 80%;

• сплавленные брёвна (и пиломатериал из них) до 120%;

• естественно сушащийся под навесом материал в штабелях в летних условиях до 15 — 25% (транспортная сушка).

Рассмотрим, каким же образом производится сушка бруса.

Основная цель сушки – достичь положительных изменений в свойствах древесины:

• улучшается сохранность материала;

• улучшаются прочностные свойства;

• минимальное количество трещин;

• трещины в процессе эксплуатации дома не появляются;

• расширяются возможности и увеличивается прочность соединений;

• упрощается использование материала;

• улучшается изоляционная способность;

• появляется возможность использовать составы для защиты и окраски дерева сразу после монтажа;

• минимальное изменение размеров и формы готовой продукции;

• улучшается и расширяется возможность использования поверхности.

Сушка профилированного бруса – продолжительный и трудоемкий процесс, который связан с тем, что поверхность бруса высыхает быстро, но внутри он остается сырым. Таким образом, если сушка была произведена неверно по времени или тщательности, то в брусе будут трещины. Хорошо высушенный брус должен иметь влажность 12-18 %.

Основными факторами, влияющими на результат сушки в сушильной камере, являются:

• предварительная сортировка материала;

• однородность материала;

• штабелирование материала;

• движение воздуха;

• среда сушки.

Для того чтобы получить наилучший результат сушки необходимо:

1. Правильно штабелировать материал (материал в пачке штабеля прямой):

• колышки в одном ряду друг под другом;

• основание пачек и промежуточные доски в одном ряду с колышками;

• достаточное количество подкладок в основании;

• не слишком плотное расположение пачек в сушилке (для того чтобы воздух проходил между пачками и в горизонтальном направлении).

2. Равномерное распределение воздуха между пачками штабелей (для этого используют воздушные заслонки).

3. Достаточная скорость движения воздуха (достаточно мощные вентиляторы).

4. Сушильная камера является максимально герметичной для тепла и влажности (зависит от конструкции камеры и использованных материалов).

5. Сушить материал одной породы и толщины.

Существует несколько типов сушки, позволяющих достичь этой оптимальной влажности.

Атмосферная, или естественная, сушка бруса является наиболее простым способом –отдельные брусья укладывают в штабеля на открытом воздухе под навесами и хранят от нескольких недель до нескольких месяцев. Торцы бруса замазывают клеем или известью, что препятствует образованию трещин. Это наименее «травматичным» для древесины способ. Недостатки этой сушки – изменения погодных условий, перепады температуры и влажности, что приводит к деформации материала, появлению мелких трещин, и общей усадки.

Альтернативой естественной сушке является камерная сушка бруса. Брус помещают в сушильные камеры, в которых с помощью нагревательных элементов (калориферов), вентиляторов и воздуховодов интенсивно поддерживаются благоприятные условия для его высыхания. Камерная сушка бруса эффективнее, т.к. ее условия не зависят от погоды и их можно варьировать и контролировать компьютером, что сокращает время сушки и увеличивает объем высушенных пиломатериалов.

Сушку бруса производят и с использованием специальных высокочастотных генераторов, подающих ток высокой частоты к древесному материалу. При этом древесина в цепи генератора выполняет функцию диэлектрика в конденсаторе, преобразуя электрическую энергию переменного тока в тепловую. В результате брус прогревается и высыхает. Данный способ сушки бруса весьма эффективен, но его применение ограничено, так как его применение влечет за собой значительные затраты электроэнергии.

Типы сушильных камер

Сушка древесины основывается на законах физики. Чем быстрее поступает энергия, тем быстрее сохнет материал. Также нужно учитывать физические свойства древесины, чтобы не испортить материал.

В конвективных сушильных камерах необходимая энергия подводится к материалу при помощи круговорота воздуха и теплопередача материалу происходит путём конвекции. Конвективные сушильные камеры бывают в основном двух типов:

• Сушильные камеры непрерывного действия (канальные сушилки) — глубокие сушилки, где пачки штабелей проталкиваются постоянно дальше из мокрого конца камеры в более сухой. Эти тунели обязательно загружаются с одного (мокрого) конца и выгружаются с другого конца. Проталкивание пачек штабелей (заполнение камер и выгрузка) происходит по одному штабелю с промежутком обычно в 4 — 12 часов. Эти сушилки типичны для больших лесопилен (более 100 000 м3 готового пиломатериала в год) и позволяют производить только сушку до транспортной влажности.

• Сушильные камеры периодического действия короче, чем туннельные, во всей камере во время процесса сушки поддерживаются одинаковые параметры среды в одни и те же моменты времени. При глубине продуваемости более 2 м для уравнивания условий сушки древесины используется реверсия направления вращения вентиляции. Загрузка и выгрузка камер может происходить с одной стороны, в таком случае камера имеет одну дверь. Используются также другие системы загрузки, которые могут быть похожи на загрузку туннельных камер. Однако, всегда меняется всё содержимое камеры полностью одновременно. Для сушки одинакового количества материала тепловой энергии расходуется из-за различных потерь на 20% больше, чем в туннельных сушильных камерах.

В Европе и России 90% сушки всего материала происходит в конвективных камерных сушилках.

Следующий используемый тип сушильной камеры – конденсационная сушильная камера, основным отличием которой является то, что влага, возникающаяся в воздухе в процессе сушки конденсируют на специальных охладителях и стекает в канализацию. Энергетический коэффициент полезного действия процесса большой, но, так как тепловые насосы не позволяют развить больших температур, то цикл сушки длинный. Во время длинного цикла суммарные потери тепла больше. Электроэнергия подаётся в камеру большей частью с помощью компрессора охладительного агрегата. В основном конденсационная сушилка подходит для сушки небольших объёмов, или для сушки плотных пород древесины, таких как дуб, бук, ясень и др.

Менее распространёнными типами являются вакуумные сушильные камеры, где для ускорения процесса сушки (понижения температуры кипения воды) в сушильной камере создаётся вакуум до 0,5 бар, что даёт процессу часть необходимой для сушки энергии. Также существуют микроволновые сушильные камеры, основанные на принципе работы микроволновой печи, электромагнитные сушилки. В последнее время произведены исследования с сушилками горячего воздуха, где температуры сушки достигают 200°С.