Сушильная камера для пиломатериалов: как сделать своими руками? виды и изготовление сушильных камер

Виды сушильных камер

Сушилка – это сложное промышленное оборудование. Оно реализует выбранный метод обработки. Современные производители предлагают следующие виды сушильных камер:

конвективные;
с ИК излучателями;
вакуумные;
аэродинамические;
сушилки, работающие в СВЧ диапазоне.

Первый тип основан на создании горячего потока воздуха с помощью мощных нагревательных элементов (калориферов). Изделия укладываются в штабеля с созданием циркуляции горячего воздуха вдоль поверхности каждого слоя.

В инфракрасных системах применяют излучатели, которые направлены на обрабатываемую поверхность.

В вакуумных агрегатах создание требуемой температуры производится благодаря электрическим или гидродинамическим нагревателям. Они расположены вдоль боковых стенок или прокладываются между слоями. С помощью насоса откачивается воздух и внутри создаётся вакуум.

В аэродинамических аппаратах технологический процесс происходит благодаря созданию принудительной циркуляции горячего воздуха вдоль уложенных штабелей.

В СВЧ устройствах применяют специальные элементы нагрева, которые прогревают древесину на всю её толщину. Влага удаляется с помощью организованной системы вентиляции.

Конвекторные сушилки

В камерах такого типа для удаления избыточной влаги применяется нагретый до высокой температуры воздух, пар или топочный газ. Благодаря принудительной конвекции он перемещается над поверхностью уложенными в штабели пиломатериалами. Температура нагрева протекающего потока достигает двухсот градусов Цельсия. Такая методика позволяет понизить влажность до 14%.

Конструктивно она представляет металлический ящик в форме прямоугольного параллелепипеда. В стенках расположены: система нагрева, вентиляторы, выходные (выпускные) клапаны. Наиболее распространёнными вариантами являются системы, рассчитанные на обработку 20 кубических метров древесины естественной влажности. Эти сушильные камеры для пиломатериалов способны проводить обработку любых видов древесины.

Вакуумная сушилка

Такие системы применяются для обработки лесоматериалов из ценных пород. В них создаётся нагрев воздушного потока с последующим вакуумным удалением избыточной влаги. Благодаря созданию внутри пониженного давления близкого к вакууму 0,09 МПа температура выпаривания воды из древесины снижается примерно до 45,5 градусов Цельсия. Этот технологический процесс протекает на основании известных физических законов гидродинамики. Снижение температуры нагрева позволяет уменьшить необходимые энергетические затраты.

Вакуумное оборудование для сушки исключает создание внутреннего высокого напряжения в верхних слоях пиломатериала. Применение этого метода позволяет получить показатели влажность от четырёх до шести процентов. К основным недостаткам этого метода относятся:

невысокая разовая загрузка (не более 8 куб. метров);
большие энергозатраты;
технологические трудности при создании вакуумной камеры;
высокая конечная стоимость.

Аэродинамическая сушилка

Это наиболее распространённая и дешёвая система сушки. Принцип работы сушильной камеры основан на использовании энергии создаваемой аэродинамическим движением тёплого воздуха под действием вентилятора.

При сжатии воздуха внутри повышается давление. Следовательно, растёт температура. Контакт с внешней средой происходит только после завершения цикла обработки. Этот способ позволяет высушить пиломатериалы до уровня 8% влажности.

Сушка в СВЧ камере

Выпаривание происходит за счёт прогрева воды во внутренних слоях древесины под воздействием СВЧ излучения. Оно вырабатывается высокочастотными приборами (обычно применяют магнетрон). Облучение приводит к увеличению частоты колебательного процесса молекул воды, что вызывает повышение температуры и последующее испарение. Созданная избыточная влажность у поверхности пиломатериалов удаляется потоком воздуха, нагнетаемого специальными вентиляторами.

Сушильные камеры для пиломатериалов с СВЧ генераторами применяются достаточно редко. Это связано с высокой стоимостью самих генераторов и большими энергетическими затратами.

Основные методы сушки

Определить, как правильно сушить древесину и какой способ самый верный, достаточно затруднительно. Все методы применяются с учётом конкретных запросов и требований к готовому материалу. Наиболее распространены следующие способы сушки древесины:

Естественная

Один из самых простых и доступных способов. Всё, что необходимо для качественной естественной сушки пиломатериала – сухое тёплое помещение, в котором есть постоянный приток свежего воздуха. В процессе естественного подсушивания, заготовленное сырье располагается штабелями на возвышениях (не менее 50-ти сантиметров от земли). Материал нельзя укладывать плотно, воздух должен свободно попадать в просветы между заготовками, также для предотвращения растрескивания торцов их нужно обработать маслом или смолой. Основной минус сушки древесины в естественных условиях, при всей её простоте и доступности – для хорошего результата понадобится минимум два года.

Камерная

Довольно популярный и быстрый метод промышленного подсушивания пиломатериала. Заготовленное дерево помещается в специальные сушильные камеры, в которых и происходит испарение лишней влаги. Есть возможность определить, сколько времени нужно сушить древесину в зависимости от конкретных требований к конечному результату. При какой температуре сушат дерево в таких камерах? Обычно температура находится в пределах от 40 до 100 градусов. Низкая влажность бруса камерной сушки является огромным преимуществом при выборе материалов для постройки дома, так как чем суше будет брус, тем меньше окажется в дальнейшем усадка дома. Брус камерной сушки по своим свойствам не уступает клееному брусу.

Ротационная

В основе этого метода лежит использование центробежной силы для воздействия на пиломатериал. Штабеля из древесины укладываются на специальную движущуюся платформу в хорошо вентилируемом и отапливаемом помещении. Платформа вращается, из-за центробежной силы накопленная в древесине влага оказывается на поверхности. При этом нагретый воздух интенсивно движется внутри штабеля, и обрабатываемый материал высыхает очень быстро и равномерно.

Контактная

Подходит только для тонких листовых материалов – фанеры и шпона. При контактной сушке листы помещаются в специальный пресс, зажимаются и нагреваются с обеих сторон за счёт прямого контакта с нагретыми поверхностями. Самый пожароопасный из всех методов, поэтому требует серьёзного контроля процесса и соблюдения правил пожарной безопасности.

Атмосферная

Один из самых распространённых и дешёвых способов, оправдывает себя при наличии больших площадок для высушивания дерева и при масштабных объёмах обрабатываемого материала. Древесина для просушки укладывается в штабеля, которые располагаются на фундаменте из железобетонных опор. Высота фундамента рассчитывается с учётом покрытия (открытый грунт или асфальт) и среднестатистической высоты снежного покрова для этого региона. Главный минус атмосферной сушки пиломатериалов – состояние воздуха, главного агента сушки, зависит от погоды, поры года и времени суток. Процессом атмосферного подсушивания не получится управлять с такой же простотой, как и при использовании камерного или ротационного метода. Обязательным условием качественного конечного результата является обработка антисептиком пиломатериала на начальном этапе просушивания.

Сушка древесины

Свежесрубленная древесина имеет большую влажность, она быстро загнивает, ее поражают грибковые заболевания.

При обработке сырой древесины не получается хорошее качество отделки, детали плохо склеиваются, изделия – рассыхаются, коробятся, растрескиваются.

Поэтому древесину перед обработкой высушивают.

Цель сушки: превращение древесины из природного сырья в промышленный материал с конкретными улучшенными биологическими и физико-механическими свойствами.

При слишком быстром высыхании древесина коробится, на ней образуются трещины.

Изменение размеров при сушке происходит неравномерно: в основном по ширине и толщине, и незначительно по длине заготовки.

Чтобы изделие не коробилось, влажность древесины должна соответствовать влажности окружающей атмосферы.

Поэтому для внутренних поделок берут древесину с влажностью 12%, наружных дверей – 15-18%.

Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги путем ее испарения.

Физическая сущность процесса сушки заключается в том, что нагретый воздух направляется к сырому материалу, при соприкосновении с которым он отдает свое тепло, а сам охлаждается.

Влага в древесине за счет восприятия тепла переходит в парообразное состояние.

Различают следующие способы сушки древесины: атмосферная, камерная, вакуумная, контактная, сушка в поле токов высокой частоты.

Атмосферная (естественная) сушка заключается в выдерживании древесины, защищенной от воздействия осадков и солнечных лучей на открытом воздухе, или в специальных помещениях, иногда с искусственным продуванием, но без подогрева.

Время сушки зависит от толщины пиломатериалов, влажности древесины и составляет от 8 до 70 суток.

Преимущество атмосферной технологии сушки древесины — низкая себестоимость.

Недостатки: сезонность (зимой сушка практически прекращается); большая продолжительность; высокая конечная влажность.

Влажность около 18%.

Камерная (искусственная) сушка – основной способ сушки в деревообрабатывающем производстве.

Она осуществляется в специальных помещениях — сушильных камерах.

Принципиальная схема работы сушильной камеры такова.

Воздух, пройдя через калорифер, нагревается, приобретая заданные параметры (температуру и влажность).

Затем воздух проходит через штабель древесины, испаряя из нее влагу.

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.

Влажность – 10-12%.

Схема камерной сушки

Гидропресс для склеивания шпона при производстве фанеры

Контактная сушка применяется в основном для тонких листовых материалов (шпон, фанера), которые находятся в соприкосновении с нагретыми до температуры 150 градусов металлическими плитами.

Продолжительность сушки – несколько минут.

Ее применяют при небольших объемах для сушки, тонких древесных материалов — шпона, фанеры.

Влажность – 10-12%.

Установка СВЧ сушки

Сушка в поле токов высокой частоты (ТВЧ) основана на том, что древесина интенсивно нагревается под действием ТВЧ и испаряет влагу.

Применяется для сушки ценных пород древесины.

Влажность – 10-12%.

Установка вакуумной сушки

Вакуумная технология сушки древесины происходит при пониженном давлении в специальных герметичных сушильных камерах.

Недостатки — сложность оборудования, высокая стоимость.

Преимущество – высокое качество древесины.

Применяют ее и в комбинации с другими методами сушки и как вспомогательную операцию при подготовке древесины к пропитке.

При помощи переносных приборов можно выполнить экспресс-анализ влажности различных пород древесины в диапазоне от 4 до 100%.

Автоматический вывод на дисплей значений влажности древесины в зависимости от положения переключателя пород.

Кроссворды по теме

Игра «Сушка древесины»

Особенности сушки в вакууме

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

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

Вакуумная сушка имеет следующие недостатки:

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

Сушка в вакууме обладает следующими показателями:

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

Существуют 3 основных режима вакуумной сушки древесины:

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

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

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

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

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

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

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%.

Режимы работы сушильной камеры

Схема инфракрасной сушки древесины.

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

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

Виды сушильных камер

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

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

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

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

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

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

Самодельная сушилка для древесины

Проблема поддержания оптимальной влажности у пиломатериалов актуальна как среди строителей, так и среди любителей что-либо изготовить в собственной столярной мастерской. Сушка древесины в домашних условиях позволяет неплохо сэкономить на ее покупке, ведь сухое сырье всегда стоит дороже влажного. Кстати, если у вас совсем нет времени на строительные работы, то высушить древесину у себя дома или на даче можно даже при атмосферных условиях.

Некоторые хозяева приспосабливают для этих целей уже готовые помещения сеновалов, сараев или других подходящих построек. Вот какой выход из положения нашел один наш форумчанин.

Я использовал для сушки чердак двора (сеновал бывший) размер 10*5 м. Разложил, как и надо, через прокладки каждый ряд. Итого 3,5 куба доски разных категорий. Преимущества этого места сушки – всегда тень, готовая крыша и проветривается здорово. Брал в прошлом мае разного размера доски, бруски и брус – заготовка для малого строительства. Доски были неподъёмные от влаги. За время лежания на сеновале (1,5-2 месяца) высохли в пух, их не скрутило и не выгнуло.

Сушка при атмосферных условиях является довольно длительным процессом, и раз уж мы решили комплексно подойти к данному вопросу, то давайте рассмотрим последовательность строительства домашней сушилки своими руками, позволяющей более эффективно достигать требуемых показателей влажности. В качестве подходящего помещения предлагаем вам выбрать постройку необходимого размера, а после этого уже можно приступать к работе. Помещение может иметь размеры 2*3 м или 4*3 м (можно больше). Все зависит от ваших потребностей и размаха деятельности. Но, выбирая постройку, следует помнить о том, что в сушилке не должно остаться много свободного пространства. Ведь сквозняки и хаотичное движение воздуха отрицательно сказываются на качестве древесины.

Технологическая процедура сушки древесины

В процессе сушки существует два важных этапа: процесс влагообмена и влагопереноса. Первый подразумевает испарение влаги в атмосферу, второй – движении влаги внутри. Сушка древесины технология подразумевает взаимодействие обоих процессов. Другими словами, изнутри влага двигается вверх и потом оттуда испаряется.

Современные технологические возможности позволяют быстро удалить влагу из материала, вопрос лишь в том, какие из них действуют наиболее эффективно. В промышленности используются следующие виды сушильной обработки древесины:

Камеры аэродинамического подогрева (или ПАП)
Ротационную (основанную на законах центробежной силы) Петролатумную (в жидкости, когда влажные заготовки помещаются в маслянистую среду, нагретую более 100 градусов)
Камерную (в специальных сушильных камерах)
Контактную (для плоских материалов, которые зажимаются в прессе)
В высокочастотном поле (очень эффективный, но затратный способ)
Индукционную (древесина высыхает за счет контакта с нагретым металлическим элементом)
Высокотемпературная сушка древесины в вакуумных камерах позволяет получить материал на выходе не только сухой, но и весьма прочный
Естественная сушка древесины подразумевает процесс на открытом воздухе под укрытием
СВЧ сушка древесины (она происходит в специальных генераторах, обеспечивающих свч-излучение)
Инфракрасная сушка древесины (еще ее называют радиационной, создающей пучок инфракрасного излучения, нагревающего поверхность материала и способствующего испарению влаги).

Изготовление сушилки своими руками

Рассмотрим, наконец, постройку самой сушильной камеры. Для начала вам необходимо, помимо основных стройматериалов для изготовления помещения камеры, приобрести нагревательный прибор, вентилятор и хороший утеплитель.

Схема сушильной камеры.

Можно использовать уже готовое помещение для сооружения сушки, а можно построить его специально. Желательно, чтобы потолок и одна стена были сооружены из железобетона, в то время как остальные стены из дерева, которые позже необходимо укрыть теплоизоляционными материалами: сначала укрываем их плитами пенопласта, обшиваем вагонкой и затем покрываем все листами фольги. Следующим шагом необходимо установить какой-либо нагревательный прибор, допустим, радиатор отопления, в котором вода должна нагреваться до 65-90 градусов. Так как необходима непрерывность прогревания, то лучше сразу сделать систему отопления автономной, со своей печью и насосом для постоянной циркуляции теплоносителя. Совершенно необходим в сушильной камере и вентилятор, который, разгоняя воздух по помещению, должен обеспечить равномерность прогрева всего пространства сушки и уложенной древесины.

Заранее нужно продумать вопрос укладки древесного материала для сушки, то, как древесина будет завозиться в нее, будет ли она лежать посредине камеры или на специальных полках и т.д. Хорошими вариантами для погрузки дерева является тележка на рельсах или вилочный погрузчик. Озаботьтесь наличием приборов для регистрации влажности и температуры в сушильной камере, без них невозможен эффективный контроль над ее работой.

Схема температуры воздуха и влажности дерева в сушильной камере.

При строительстве учитывайте еще некоторые нюансы. В камере сушки не должна резко колебаться температура, обеспечьте все возможное, чтобы она менялась плавно. Иначе вы рискуете погубить все заложенные в сушку запасы дерева. Оно может пойти трещинами и покоробиться. Стоит помнить и о пожарной безопасности, ведь вы имеете дело с нагревательными приборами и большими запасами сухого дерева. Для этого держите в непосредственной близости огнетушитель. Разумеется, что-то из перечисленного можно заменить на имеющиеся в доме аналоги, в частности, радиатор водяного отопления можно заменить на электронагревательные приборы, вплоть до электроплиты с парой включенных конфорок. Только опять напоминаем вам о пожарной безопасности, будьте осторожны. Стены сушилки можно утеплять не только пенопластом, но и другими подходящими материалами, вплоть до той же древесной стружки, а фольгу может заменить пенофол, который неплохо способен отражать тепловое излучение обратно в камеру.

Главное при строительстве – добиться создания подходящих условий внутри камеры, а какой материал или технологии вы использовали, не критично. В такой домашней сушке пиломатериалы будут сохнуть примерно 1-2 недели.