Сушка бруса: цели, проблемы, технология, оборудование

Зачем сушат свежесрубленную древесину? Как должен проходить этот процесс? Какого оборудования требует сушка бруса — вакуумная, инфракрасная и камерная?

Мы постараемся ответить на эти вопросы и как можно детальнее разобраться в применяющихся технологиях.

Зачем это нужно

Начнем со знакомства с некоторыми общими понятиями.

По влажности различают следующие виды древесины:

Степень влажности	Описание	Процентное отношение воды к сухой массе древесины
Мокрая	Долго контактировавшая с водой	100%  и более
Свежесрубленная	Пиломатериалы после разделки только что срубленного ствола	50-100%
Воздушно-сухая	Древесина, долгое время хранившаяся на открытом воздухе под навесом	15-20%
Комнатно-сухая	Прошедшая сушку в закрытом помещении или в сушильной камере	8-12%
Абсолютно сухая	Прошедшая сушку (сублимацию) в вакуумной камере	0%

Уточним: абсолютно сухая древесина требует немедленной консервации (нанесения гидрофобизирующего покрытия или пропитки) и в строительстве не применяется.

В чем разница между сырой и сухой древесиной в практическом плане:

• Влажное дерево в отличие от сухого обладает гибкостью, способностью постепенно деформироваться под нагрузкой. Наиболее наглядный пример — сравнение свежесрезанного прута и сухой ветки того же диаметра: согласитесь, что на изгибающую нагрузку они реагируют по-разному;
• При контакте с атмосферным воздухом сырая древесина постепенно снижает свою влажность естественным путем, за счет испарения; при этом ее линейные размеры могут уменьшатся на 7-15% в зависимости от направления волокон;

Важно: дома из пиломатериалов естественной влажности требуют длительной (до полутора лет) усадки до начала внутренней отделки. Дома из сухого бруса камерной сушки дают минимальную усадку в течение первых 3-6 месяцев с момента возведения сруба; строения из клееного бруса и вовсе не дают усадки.

• Обработка сырой древесины гораздо проблематичнее: она забивает абразивные поверхности, медленнее пилится, ее поверхность куда труднее сделать гладкой благодаря поднимающемуся на ней ворсу;
• Наконец, главное: при естественной сушке благодаря ее неравномерности происходит деформация и растрескивание пиломатериалов. Отсюда — изгибы ростверков и мауэрлатов (порой доходит до вырванного крепежа), щели между венцами сруба, поведенные опорные колонны и прочие неприятности.

Проблемы сушки

Уменьшение влажности бруса — это равнодействующая двух параллельных процессов:

1. Влагообмена — испарения воды с поверхности бруса;
2. Влагопереноса — перемещения воды в толще древесины.

Для того, чтобы сушка протекала без деформаций и растрескивания поверхности, важно, чтобы оба процесса протекали с равной скоростью. Понятно, что влагоперенос не может протекать быстрее влагообмена: вода не будет перемещаться из той области массива, где ее меньше, в более насыщенные влагой слои.

Рассмотрим три основных сценария и их последствия для состояния бруса:

1. Скорость влагообмена равна скорости влагопереноса. Сушка проходит по всему объему; напряжений и, соответственно, деформации и трещин не возникает;
2. Скорость влагообмена больше скорости влагопереноса. В поверхностном слое возникают напряжения из-за уменьшения его линейных размеров при сохранении прежних размеров сердцевины бруса; возможны деформации по длине;
3. Скорость влагообмена намного больше скорости влагопереноса. На поверхности бруса возникают значительные напряжения, гарантированно приводящие к растрескиванию и деформациям.

Технологии и оборудование

Атмосферная сушка

Брус атмосферной сушки наиболее востребован на рынке стройматериалов из-за относительной дешевизны. При обработке не требуется сколь-нибудь значительных затрат энергии: она расходуется только при работе погрузочного оборудования. Как выглядит сам процесс?

Брус выкладывается под навесом на ровной площадке, исключающей контакт с влагой, в штабель с поперечными прокладками между рядами. Шаг между прокладками должен исключать вероятность деформации пиломатериалов под собственным весом. Прокладки между рядами размещаются на одной вертикальной линии.

Достоинство решения очевидно: экономия энергии и, как следствие, невысокая цена готового пиломатериала. Кроме того, атмосферная сушка не требует специального оборудования и легко может быть организована своими руками непосредственно на месте будущего строительства.

Недостаток — значительная продолжительность сушки: она может занимать от одного до трех месяцев. Кроме того, влажность ниже 18-22% недостижима в принципе — просто из-за того, что атмосферный воздух насыщен достаточно большим количеством водяных паров.

Совет: снизить влажность до более низких значений поможет простая инструкция. Используйте для сушки не открытый воздух, а отапливаемое помещение.

Камерная сушка

Строганный брус камерной сушки дороже пиломатериала естественной влажности на 30 — 60%. Существенная часть расходов на его производство — затраты на энергоносители.

В роли источника тепла выступает пар, циркулирующий через систему калориферов, или топочные газы. Соответственно, выделяют паровоздушные или газовые сушильные камеры.

Движение нагретого воздуха или газа через штабеля бруса может быть:

• Естественным — за счет конвекции (вытеснения нагретых масс в верхнюю часть камеры);
• Принудительным — с использованием вентиляторов.

Различают камеры периодического и непрерывного действия. В первых загрузка и выгрузка бруса происходит с одного конца камеры; во вторых выгрузка происходит через отдельные ворота, что позволяет несколько ускорить процесс сушки.

В зависимости от температуры в камере различают:

• Мягкий режим сушки, при котором сохраняются и механические свойства древесины, и ее цвет, а у смолистых пород не допускается выплавление смолы;

• Нормальный режим, допускающий незначительные изменения цвета массива;
• Форсированный, допускающий потемнение и снижение прочности на раскалывание на 20%;
• Высокотемпературный, предполагающий не только вышеперечисленные изменения, но и некоторое уменьшение прочности на изгиб, сжатие и растяжение.

Обратите внимание: в форсированных и высокотемпературных режимах продолжительность сушки заметно сокращается; однако они рекомендуются исключительно для изделий с незначительными эксплуатационными нагрузками.

Вакуумная сушка

Она происходит в герметичной камере с пониженным атмосферным давлением. Снижение давления, как известно, способствует летучести жидкостей; вода переходит в газообразное состояние уже при температуре в 45-62 градуса. При вакуумном методе обеспечивается минимальная продолжительность сушки и ее максимальная равномерность, полностью исключающая трещины и  деформации.

Достоинства метода очевидны, его недостаток — необходимость использовать сложное и высокотехнологичное оборудование.

Конденсационная сушка

Эта технология предполагает использование для нагрева воздуха и снижения его влажности холодильного оборудования. Простейшей функционирующей моделью конденсационной камеры является  закрытая комната с установленным в ней (не в оконном проеме, а именно внутри помещения) бытовым оконным кондиционером.

Как это работает:

• Воздух, проходящий через горячий теплообменник кондиционера, подается к штабелю бруса и заставляет его усиленно испарять влагу;
• Горячий воздух повышенной влажности проходит через холодный теплообменник, где содержащийся в нем водяной пар конденсируется и отводится за пределы помещения.

Инфракрасная сушка

Суть метода — в использовании низкотемпературных пленочных ИК-нагревателей (пленочного теплого пола) мощностью 400-440 ватт/м2. Они крепятся на реечном каркасе, образуя щиты, которыми обкладывается штабель бруса. Снаружи конструкция теплоизолируется пенофолом; для отвода влажного воздуха может быть использована как естественная конвекция, так и принудительная вытяжная вентиляция.

Достоинство метода — в том, что он не требует использования стационарной камеры. Недостаток — довольно высокая для бытовых условий энергоемкость: скажем, для пяти кубометров бруса потребуется 24 м2 пленочного нагревателя с общей постоянной мощностью 9,6 КВт.

Заключение

В небольшой по объему статье мы описали лишь наиболее востребованные технологии сушки древесины (см.также статью «Сухой брус в строительстве: способы сушки и особенности строительства домов»).

Узнать больше о применяющихся для этой цели технических решениях читателю поможет видео в этой статье. Успехов!