Для чего необходима камерная сушка лесоматериалов при изготовлении деревянных конструкций
Древесина камерной сушки для несущих конструкций домов
Строительство каркасного дома
Чем больше дом, тем длиннее в нем элементы стропильной системы и балки перекрытий. Металлическая балка может быть очень длинной, до 30 метров. Однако в индивидуальном строительстве металл традиционно уступает в популярности более доступной древесине. Именно из этого материала сделано большинство перекрытий и стропильных систем крыш частных домов. Светлана Сергеева, руководитель направления в категории «Стройка», и Сергей Юсин, специалист по качеству «Леруа Мерлен» рассказывают, почему для стропил и балок необходимо покупать самую лучшую древесину.
Чем ограничена длина деревянных балок и стропил
Для древесины длина 30 метров недостижима даже теоретически: стандартные пиломатериалы на рынке не длиннее 6,5 метров по ГОСТ 24454-80. Поэтому максимальный пролет, который можно перекрыть цельной балкой из древесины хвойных и лиственных пород, не может быть больше этой величины.
Любая несущая конструкция, балки или стропила, при эксплуатации испытывает определенные нагрузки и воздействия. Силы, воздействующие на элемент, увеличиваются с ростом длины конструкции или пролета. Для безопасного использования и эксплуатации несущих элементов и сооружения в целом необходимо применять самую качественную и прочную древесину.
Какую древесину профессионалы считают качественной
Качество в изготовлении элементов из древесины закладывается на самом раннем этапе производства — в условиях произрастания деревьев. Строители предпочитают использовать для стропил лес, выращенный в северных регионах. Лес из этих областей — строители его называют «северным» — меньше подвержен поражению насекомыми, грибами и бактериями. Кроме того, лес на севере растет дольше, чем в средней полосе, поэтому изделия из него обладают более высокой плотностью и, соответственно, лучшими механическими свойствами.
Еще один важный критерий качества пиломатериалов — влажность. В стволе только что спиленной ели влажность может достигать 90%, в стволе сосны — 80%, в толще лиственницы — до 85%. Уровень влажности в готовых к использованию пиломатериалах должен быть значительно ниже.
Соответствие этим показателям критически важно: заготовки для балок и стропил из древесины с влажностью свыше 22% могут деформироваться, растрескаться и стать непригодными для эксплуатации уже в процессе транспортировки. Вероятность такого сценария при использовании не соответствующего строительным нормам материала очень велика. В то же время высушенный до нормативных значений материал хорошо сохраняет физические свойства и геометрические показатели.
Еще один недостаток влажной древесины, хорошо известный профессионалам, — изменение цвета. Некачественно высушенная древесина синеет и чернеет еще в процессе хранения. Изменение цвета вызвано размножением определенных видов бактерий и грибов и считается браком. К сожалению, иногда процесс становится заметен, когда из материала уже возвели конструкцию. Высушенный до 18–22% материал устойчив к атакам микроорганизмов и при выполнении правил хранения не меняет цвет.
Способы сушки древесины
В деревообрабатывающей промышленности применяют не менее 8 разных способов сушки древесины: атмосферный, камерный, контактный и другие. Среди них можно условно выделить два основных способа — атмосферную сушку и сушку в камере.
При атмосферной сушке влагу удаляют из материала двумя способами. Первый способ — вымораживание. По этой технологии лес заготавливают зимой и дают ему отлежаться при отрицательной температуре. Древесина промерзает, и естественное расширение воды, переходящей в состояние льда, выдавливает излишки влаги из пор. Именно поэтому многие профессионалы говорят о том, что «зимняя» древесина — лучший выбор для строительства.
Однако и заготовленная летом древесина так или иначе высыхает, по крайней мере, до тех пор, пока содержание влаги в материале не сравняется с влажностью окружающей среды. Однако, когда древесина сушится на воздухе, материал высыхает неравномерно. Как именно будет происходить процесс, зависит от циркуляции воздуха в штабеле досок. Одинаковый уровень влажности в толще всех досок получить очень сложно, поскольку воздух поступает к каждой доске в штабеле индивидуально.
При сушке вымораживанием и атмосферной сушке даже в одной партии могут оказаться материалы с разным уровнем влажности, поэтому закупщики тщательно отбирают пиломатериалы и нередко отбраковывают значительную часть, а иногда и всю партию. Это сложная работа, однако и риски слишком велики: если не контролировать влажность, древесина может деформироваться после монтажа, и это приведет к большим потерям.
Нестабильность результатов заставила производителей искать решения, позволяющие повысить равномерность сушки. Одним из самых эффективных стала сушка в камере.
Сушка древесины в камере
За годы развития деревообработки разработано несколько технологий камерной сушки, но наибольшее распространение получила сушка в конвективных камерах. Технология дает стабильность с относительно небольшими затратами на оборудование и энергию. Это немаловажно, так как рынок заинтересован в материалах с конкурентоспособной стоимостью.
Доски в сушильной камере
По технологии конвективной сушки древесину на длительное время помещают в вентилируемую камеру и обдувают потоком нагретого воздуха.
Время сушки отличается для разных пород древесины. Наиболее ходовые материалы — доску и брус из сосны и ели — сушат недолго, от 1 до 2 недель. Для сравнения, при атмосферной сушке тот же материал достигает необходимых показателей влажности за 5–10 недель.
В конвективной камере влага удаляется из древесины за счет непрерывного обдува и нагрева, который может достигать 200 градусов. Для достижения стабильных результатов доски укладывают особым образом, оставляя между ними вентиляционные просветы. Выпаренная влага удаляется из камеры через клапаны.
После сушки древесину подвергают дополнительной обработке, повышающей эксплуатационные свойства. В зависимости от технологии, ее пропитывают различными составами для повышения огнестойкости, влагостойкости и против поражения микроорганизмами. После сушки в камере материал приобретает влажность в пределах от 8 до 18%.
Вакуумная камера для сушки древесины
Для каких элементов используют древесину камерной сушки
В индивидуальном строительстве древесину камерной сушки используют для несущих конструкций, каркасов перегородок, опорных балок перекрытий и стропильных систем.
Для стропильных ног и конька используют доски сечением 50 х 150 и 50 х 200 мм. В зависимости от индивидуальных параметров конструкции, сечение досок может увеличиваться. Для обрешетки, на которую кладут кровельный материал, рекомендуется использовать высушенные в камере доски сечением 25 х 100 мм, а также брусок с сечением 25 х 40 мм и брус с сечением 50 х 50 мм.
В перекрытиях, в зависимости от предполагаемой нагрузки и длины пролета, используют доски и балки камерной сушки с сечением от 50 х 140 мм до 200 х 220 мм.
Профессионалы рекомендуют покупать необходимое количество пиломатериалов сразу и в одном месте. Это значительно увеличивает вероятность того, что влажность всех приобретенных материалов будет одинаковой. При этом следует иметь в виду, что древесина, не обработанная защитной пропиткой, очень легко набирает влагу, и показатели влажности для древесины на разных паллетах могут немного различаться.
Приобрести пиломатериалы в количестве, достаточном для постройки стропильной системы, можно на стройдворе — специализированной площадке на территории строительных гипермаркетов, где собрано все необходимое для индивидуального строительства. В строительном ритейле ответственное отношение к древесине уже стало стандартом, и вы можете быть уверены, что на стройдворе вы получите материал легального происхождения, высушенный в соответствии с нормами. Приобретая древесину в одном месте и сразу, вы экономите на доставке и можете воспользоваться дополнительными услугами — распилом и погрузкой.
Пиломатериал камерной сушки в каркасных домах
Изготавливаемые нами дома имеют в своей основе каркасную технологию, которую иногда путают с щитовой или каркасно-щитовой; обе близки по материалам, но совершенно различны по методам изготовления. Именно оттуда, из быстровозводимых «канадских» или «финских» домиков в нашу отрасль пришла мода на плиту OSB (ОСП, ориентированно-стружечная плита) и на конструкционную древесину камерной сушки. Так ли уж нужен именно пиломатериал камерной сушки в каркасных и щитовых домах, или все же можно обойтись обычным, естественной влажности? Надо разобрать подробно.
Свежеспиленная древесина имеет в своем составе довольно много влаги и при транспортировке, распиле и хранении может её частично терять или сохранять. Получать полностью сухую древесину практически невозможно и бессмысленно, т.к. часть влаги находится в химически или сорбционно связанном состоянии, кроме того, дерево гигроскопично, легко впитывает влагу из воздуха, так что сушеной просто считается древесина, доведенная до некоторого порога влажности. Способы получения сухого пиломатериала могут быть разными – дерево может высохнуть в случае длительного хранения в штабелях на складе, если между каждой доской вставлена прокладка, может досохнуть в уже построенном доме или же быть искусственно высушенным в специальной камере. Искусственная ускоренная сушка в камерах обычно применяется при производстве столярных и клееных изделий, вагонки, а также брусков для щитовых конструкций и СИП-панелей, то есть в промышленности. Все перечисленные области применения объективно требуют максимально сухого древесного материала по чисто технологическим причинам. Влажная древесина хуже склеивается, может рассохнуться и покоробиться, у такой древесины хуже поддается шлифованию поверхность.
Что же касается щитовых панелей, то в них, как правило, нет клеевых соединений и клееных материалов, поверхность не шлифуется начистовую, но бруски щитовой рамки вместе с утеплителем закрываются с двух сторон плохо проводящими пар листами, как правило, OSB-плитами. Если внутрь щитовой конструкции поставить влажную или недосушенную древесину и плотно их закрыть, то влага не сможет выйти из щита и дерево сгниет или испортится. Тем более это справедливо для СИП-панелей, в которых все пространство между деревяшками заполняется пенопластом с закрытопористой ячеистой структурой, непроницаемым для паров воды, что ещё более осложняет вентиляцию в такой конструкции.
Если с щитовыми домиками и СИП-панелями все более-менее ясно – там для обеспечения удобства транспортировки, монтажа и жесткости идет плотная обшивка листами с 2 сторон, без каких-либо зазоров и вентиляции – то в случае с каркасными домами, полностью изготавливаемыми на месте, все не так однозначно. Да, в том случае, если по каким-то причинам строители выбирают конструкцию пирога также без вентилируемого фасада и зазоров, с плотной обшивкой непористыми материалами, древесина однозначно должна быть сухой, камерной сушки. То же и при использовании пенополистирола в каркасных домах в качестве утеплителя. Однако если в каркаснике используется пористая минеральная или базальтовая вата, ограниченная с внешней стороны дома пористой пленкой или пористыми листами, предусмотрены зазоры по брускам в конструкции типа «вентилируемый фасад», то нужда в сухой древесине как таковой отпадает. Более того, сухая древесина в условиях стройплощадки не совсем технологична. Каждый, кто много работал с деревом, знает, что сухие доски намного крепче, но и более хрупки, легко дают трещины и сколы. В каркасном же доме, строящемся на месте из шестиметровых досок и брусьев, все пилы, монтаж и крепление происходят прямо на стройплощадке. Если сухая доска упадет, то она просто может расколоться. И даже просто перемещение досок, погрузка, разгрузка, монтаж может представлять опасность для их целостности. А что стоит вбивание гвоздей или вкручивание саморезов в сухие доски, а ведь в добротном каркасном доме используется огромное количество гвоздей и прочего крепежа и нет возможности каждый раз сверлить отверстия под гвоздь или шуруп.
Одним словом – изготавливать качественный каркасный дом вне заводских условий из пиломатериала камерной сушки весьма накладно. Нетехнологично. Больше минусов, нежели плюсов.
Если клиент захочет заказать проект каркасного дома именно из пиломатериала камерной сушки, то наверное, это возможно, но весьма нерационально. Если на заводе по производству того же клееного бруса, окон или щитовых домиков, как правило, есть собственное оборудование для сушки, и подсушенный лес сразу же идет в производство, все отлажено, то в нашем случае придется делать заказ, ждать, предстоит транспортировка и возможное попадание влаги при монтаже (снег, дождь, влажный воздух, роса). Такой дом обойдется дороже и по материалам и по работам, будет строиться дольше, возможно ослабление конструкций и мест применения крепежа из-за излишней хрупкости досок. И все равно в итоге застройщик рано или поздно придет к применению вентиляционных зазоров в фасаде и крыше, так как с ними дом по-любому служит дольше, чем без них, и не важно, каркасник это, или щитовой домик из заводских панелей.
Многие не совсем добросовестные строители утверждают, что они используют при строительстве каркасных домов только пиломатериал камерной сушки, но в абсолютном большинстве случаев – это не так. Нет причин его использовать, если стоит он дороже, хуже логистика, сложнее монтаж, а срок службы всего дома или отдельно взятого каркаса от влажности древесины при монтаже не зависит. Для маркетинга же или целей рекламы утверждаться может что угодно. Да, многие предпочитают пиломатериал не прямо с пилорамы, а полежавший на складе или в магазине, слегка подсушенный. Такие доски оказываются чуть легче, их проще разгружать и поднимать, но в то же время стоит абсолютно тех же денег, что и обычная древесина, не колются при забивании в них гвоздей и не разбиваются при падении.
Вопрос выбора пиломатериала при строительстве и контроля его качества конечно важен, за адекватное снабжение качественными досками можно слегка и переплатить, но все же совсем слегка, а не те деньги, что стоят доски камерной сушки. Ну а главным условием долговечности каркасного дома все равно является грамотное устройство «пирога» стен, крыши, полов и элементарное соблюдение технологий, о чем мы не перестаем повторять.
Сушка пиломатериалов
Заготовка и доведение древесины до нужного состояния — сложный процесс, именно поэтому, несмотря на доступность сырья, стоимость готовых строительных и отделочных материалов выше, чем цена камня или кирпича. Некоторые неопытные строители игнорируют определенные ступени обработки, например, процесс избавления от лишней влаги. Это является грубейшей ошибкой, ведь сушка пиломатериалов — важный этап, в процессе которого дерево меняет многие физические, эксплуатационные и технические характеристики.
Для чего необходима сушка древесины
Поэтому весь процесс сушки древесины необходимо подвергать четкому контролю или, как минимум, создать максимально подходящие условия для этого. Возможно использовать различные методы, которые могут потребовать и более долгого периода для высушивания породы (до нескольких лет), и оказаться быстрыми (менее суток). Также при сушке пиломатериалов зачастую нужны специальные приспособления, установки и оборудованные технические помещения. В современном производстве активно используются несколько способов, каждый из которых имеет определенные недостатки и достоинства.
Методы сушки древесины
Как упоминалось выше, может быть использована быстрая или медленная сушка пиломатериалов. В зависимости от наличия технических или финансовых средств, возможно использовать камерную, естественную, ротационную, инфракрасную, вакуумную или сушку в жидкой среде. Лучше всего рассмотреть варианты отдельно, чтобы более четко выявить плюсы и минусы каждого из способов.
Сушка в камере
Метод камерной сушки наиболее распространен и популярен за счет четкого контроля результата, низкого процента брака, а также короткого времени для получения готовой продукции. Однако стоимость пиломатериалов, высушенных камерным методом, порой выше, так как затраты на подобные установки и их запуск должны включаться в конечную стоимость материала.
Сушильные камеры для древесины отличаются конструкцией оборудования внутри, а также допустимым объемом загрузки. Котлы, которые предназначены для снабжения теплом, могут в зависимости от вида вырабатывать либо бездымный пар, либо топочные газы. В первом случае начальная температура может превышать 1000 градусов, что, конечно, является недопустимо высоким показателем. Поэтому для его снижения необходимо предусмотреть систему труб, которая поспособствует процессу охлаждения пара до 40-80 градусов. Температура топочных газов максимально подходит для избавления от влаги в пиломатериалах, поэтому подобных мер не требуется.
Различаются также способы организации циркуляции воздушных масс, что влияет на скорость процесса высушивания пиломатериала. Встречаются камеры с естественным вентилированием, которые менее эффективны, чем виды с четко организованным и продуманным процессом теплообмена. Среди последних наиболее дорогостоящей в обслуживании считается конвективная камера для древесины. Однако продуманная система технологических вентиляторов позволяет в кратчайшие сроки получить даже термостойкие виды пиломатериалов, которые используются в декорировании и некоторых видах строительства.
Подготовка пиломатериала в сушильных камерах выгодно отличается возможностью регулировать степень влажности готового продукта. В зависимости от требований заказчика, показатель может колебаться от 6 до 18 градусов со стабильным средним значением по всей толщине и длине. Подобные технологии сушки в камере также позволяют своевременно регулировать интенсивность высушивания, что снижает уровень брака, количество трещин и степень деформации. Обработка древесины и пиломатериалов в сушильных камерах позволяет гарантировать стабильность результата и минимальные потери качества.
Естественная сушка
Самым долгим и экономически выгодным методом является естественная сушка. Для организации потребуется минимальное количество материальных ресурсов — настил и укрытие для пиломатериалов, а также место для их долгосрочного содержания (несколько лет).
Наиболее часто метод используется в частном хозяйстве, когда в наличии есть подсобное помещение (сарай, гараж), а объем заготовки небольшой. Несомненным плюсом является отсутствие дефектов при правильной укладке и максимальная адаптированность к неблагоприятным внешний факторам.
Ротационный метод
Способ совмещает в себе камерную и инфракрасную сушку пиломатериалов. Допустимое число заготовок в виде досок, бревен или спилов размещают в закрытой камере, где с помощью системы вентиляции организовывается процесс высушивания. В качестве источника тепла используется инфракрасное излучение, которое за минимальное количество времени проникает в глубокие слои, что позволяет быстро высушить пиломатериалы без возникновения внутреннего напряжения. Это позволяет снизить количество трещин до показателя менее 5%, а также осуществить процесс за рекордно короткие сроки — до 20 часов на одну партию.
Кондуктивный метод
Метод предполагает высушивание тонких пиломатериалов, в которых недопустимо возникновение повреждений. Суть заключается в прессовке породы с помощью раскаленных до определенной температуры плит.
Для удаления конденсата не требуются вентиляторы, однако нужна установка термометров и датчиков, регулирующих степень влажности внутри древесины.
Атмосферный метод
От естественного способа метод отличает то, что процесс длится меньшее время (от 1 сезона до года). Предполагается размещение в подсобном помещении небольшого объема пиломатериалов, которые расположены в виде рядов с зазорами для проветривания. Если температура и вентиляция позволяют, степень влажности внутри породы может достичь 14-46%. Атмосферная сушка выгодна небольшими затратами на организацию процесса, а также плюсом является отсутствие необходимости в покупке дорогостоящего оборудования.
Инфракрасная сушка
Максимально быстрый метод, который основан на глубоком и кратковременном воздействии на все слои пиломатериала. Инфракрасные волны действуют на влагу, выдавливая ее на поверхность. В результате не происходит деформации, отсутствуют трещины. Для небольших объемов возможно применение бытовых микроволновых плит в качестве оборудования, а в промышленности используются аналоги большей мощности.
Вакуумная сушка
Способ предполагает использование специального оборудования, которое удаляет как внутреннюю, так и внешнюю влагу.
К тому же вакуумная сушилка позволяет избавиться от смолы, однако ее высокая стоимость не делает метод популярным.
Сушка в жидкой среде
Является эффективным методом предварительной обработки, в процессе которого осуществляется частичное удаление внутренней влаги. Для этого пиломатериал опускается в раствор солей или специального состава, а после этого производится кипячение в течение времени, которое определяется видом древесины.
Правила сушки древесины
В зависимости от сырья, существуют правила сушки для различных видов древесины, а также требования к качеству полученных пиломатериалов. Однако вне зависимости от типа дерева, при изготовлении спилов необходимо учитывать припуски на усушку, которые обусловлены спецификой выбранного материала. Величина усушки пиломатериала по толщине и ширине зависит от многих факторов:
В таблице усушки пиломатериалов указаны допустимые границы с учетом перечисленных показателей. Например, ГОСТ на усушку хвойных пород ниже, чем на менее смолистые виды.
Технология сушки древесины вне зависимости от выбранного метода предполагает несколько важнейших этапов, от которых, в том числе, зависит и величина усушки. Например, в процессе охлаждения после окончания термического воздействия важно выдержать нужную температуру нормализации. Иначе может даже произойти деформация, которой не наблюдалось до этого.
Обработка пиломатериалов и их дальнейшее использование возможно только после прохождения всех нужных этапов сушки. Игнорирование этого процесса приведет к деформации построек, рассыханию, возникновению гнили и плесени в уже использованных для строительства бревнах и досках.
Что такое камерная сушка и для чего она нужна?
Древесина, отобранная для строительства дома либо каких-то хозяйственных построек, должна иметь определенный уровень влажности. Считается, что нормальное качество такого строительного материала может быть достигнуто при уровне влажности не более 18%. При этом показатель свежесрубленной древесины намного выше.
Как же быть? Можно, конечно, подождать, когда древесина подсохнет до нужных кондиций естественным путем. Но это может занять довольно много времени, и к тому же с непредсказуемым результатом. К счастью, развитие технологий привело к тому, что в наши дни можно использовать различные методы принудительной сушки древесины. И наиболее распространенная из них – камерная.
Чем отличается технология камерной сушки?
Суть технологии понятна уже из ее названия. Принудительная сушка древесины производится в специальных камерах. Они оборудованы системами увлажнения и подогрева (конвекции), а также мощной вентиляцией, которые в итоге обеспечивают необходимый уровень влажности материала.
Сушильная (или конверторная) камера, куда помещена партия древесины, заполняется определенной средой. Это может быть газ или пар. Затем с помощью конвектора происходит их нагревание до определенной температуры. Чтобы нагрев шел равномерно по всей камере, используется вентиляционная система, которая перемешивает нагревающийся газ или пар внутри камеры.
Нагретый газ, температура которого постепенно растет, воздействует на древесину, точно так же постепенно уменьшая ее влажность. Это способствует сбережению целостности древесины и ее структуры.
При этом камерная сушка в наши дни может осуществляться несколькими типами оборудования. Наиболее распространенными являются два из них.
Во-первых, это более простые камеры периодического действия. Они рассчитаны на обработку единичной партии древесины определенного объема. Она помещается внутрь, задается определенный режим в соответствии с сортом древесины и объемом партии, после чего в автоматическом режиме запускается работа. Автоматика сама определяет, когда следует сменить температурный режим, чтобы прогревание материала шло постепенно и равномерно.
Во-вторых, более сложные камеры непрерывного действия. Они действуют как конвейер или туннель, по которому древесина на специальных вагонетках движется в определенном ритме с заданной скоростью. На старте устанавливается низкий уровень температуры, который поднимается по мере продвижения и финиширует на максимальных показателях.
После завершения процесса сушки обычно проводят еще и так называемое заключительное кондиционирование древесины. Этот итоговый этап необходим для выравнивания ее состояния, чтобы оставшаяся влага равномерно распределилась по материалу и уровень влажности был одинаковым по всей структуре древесины. Это повышает и качественные характеристики.
Преимущества и недостатки камерной сушки
Востребованность и распространенность указанного метода сушки связана с тем, что она дает хороший результат и не зависит при этом от каких-то природных факторов. В жару и холод, в дождь и снег камерная сушка одинаково эффективна.
Все процессы (в отличие от естественной сушки или некоторых других технологий) проходят достаточно оперативно, а это означает, что хороших результатов можно достичь за сравнительно короткий период. Длительность процесса зависит в основном от вида древесины и ее объема, загруженного для сушки.
Данный метод к тому же дает очень незначительный процент бракованного материала на выходе. Этому способствует и строгая поэтапность технологии, что позволяет избегать в процессе работы различных дефектов, порчи, изменения геометрии.
Современные сушильные камеры имеют достаточно широкий вариативный ряд режимов, а это позволяет подобрать оптимальный вариант для каждой породы древесины и даже для каждой конкретной партии.
Несмотря на то, что процесс сушки при этом оказывается полностью автоматизированным и защищенным от воздействия человеческого фактора, оборудованием управлять не так уж сложно. Интерфейс понятен и доступен для разной квалификационной подготовки.
Ну, а среди недостатков можно выделить, пожалуй, лишь один – это чисто промышленный способ сушки. В домашних условиях, самостоятельно, добиться такого невозможно. Так что придется заключать договор с компанией, которая специализируется на подобных процессах.