Обзор сушильных камер для древесины

На внутреннем рынке представлен широкий ассортимент камер для принудительной сушки древесины, работающих по различным технологиям, как отечественного, так и импортного производства.

Это создает для заказчиков непростую задачу выбора.

В данной статье автор делится своим опытом, накопленным за три десятилетия работы с различными типами сушильных камер. Ожидается, что приведённая информация поможет читателям избежать ошибок при выборе оборудования.

Не стоит занижать важность сушки

Опыт работы автора в нескольких компаниях, специализирующихся на сушке древесины, подтверждает важность этого этапа в процессе производства качественных пиломатериалов.

Именно правильно организованный процесс сушки позволяет минимизировать количество брака, улучшить качество готовой продукции, что, в свою очередь, повышает её рыночную стоимость и способствует увеличению числа постоянных заказчиков.

Сушка пиломатериала в соответствии с требованиями ГОСТ

Подход к финансированию технологии принудительной сушки по остаточному принципу считается ошибочным. Такой подход может привести к снижению рентабельности предприятия, а в некоторых случаях даже к его банкротству, несмотря на наличие современного оборудования.

Кроме того, если руководитель придерживается ошибочных представлений о правильной сушке древесины и делает ставку на экономию средств при покупке оборудования, результат может оказаться плачевным. Несмотря на наличие камеры, получить качественный сухой пиломатериал не удастся.

Опыт показывает, что личность руководителя играет ключевую роль в успехе этого процесса. Один может стремиться получить быструю прибыль, не задумываясь о долгосрочных перспективах. Другой же предпочитает инвестировать в развитие и модернизацию производства, довольствуясь минимальной прибылью на начальном этапе. В конечном счёте, такой подход приводит к созданию стабильной компании с высокой доходностью, занимающей прочные позиции на рынке и демонстрирующей положительные результаты даже в периоды спада спроса.

Покупать или изготовить своими руками

Для получения качественного результата необходимо использовать высококлассное оборудование, таким как сушильная камера. Тем не менее, некоторые начинающие лесопереработчики, стремясь сэкономить, пытаются самостоятельно изготовить сушильную камеру.

Это действительно возможно, но только при наличии квалифицированных специалистов, способных грамотно выполнить все необходимые расчёты. Однако такие специалисты встречаются на предприятиях деревообработки нечасто, а самодельные камеры могут быть приемлемы лишь для сушки небольших объёмов древесины.

В других случаях попытки создать оборудование самостоятельно приводят к значительным финансовым потерям, увеличению количества брака и утрате постоянных клиентов. Промышленное производство крупных объёмов древесины требует профессионально изготовленных камер. Любая самодеятельность в этой области чревата серьёзными последствиями.

В качестве примера подтверждения данного тезиса можно привести случай, произошедший в 2002-2003 годах (точная дата не сохранилась в памяти). В то время автор только что устроился на работу в компанию, которую нередко называли «шарашкой». Это было многопрофильное предприятие, занимающееся производством садовой мебели, беседок, заборов и пиломатериалов.

Узнав, что материал камерной сушки можно продавать по более высокой цене, владелец предприятия поручил троим сотрудникам, которых считал толковыми, разработать и изготовить конвективную сушильную камеру.

Конструкция была создана менее чем за месяц, но с большим количеством ошибок и нарушений, которые были очевидны даже невооружённым глазом. У автора уже был определённый опыт в этой сфере, поэтому он попытался привлечь внимание работодателя к проблемам. Однако его мнение не учли, и чтобы не создавать себе лишние трудности, он решил не настаивать.

Примеры допущенных ошибок включали отсутствие реверсивного вращения вентиляторов, отсутствие заземления металлических элементов конструкции и использование калориферов разной мощности. Ответственным за эксплуатацию назначили молодого таджика, не имевшего опыта работы с таким оборудованием, который также занимался загрузкой и выгрузкой материалов.

В результате «шедевр» инженерной мысли проработал чуть более недели и закончил своё существование крупным пожаром, который уничтожил не только имущество владельца, но и давальческое сырьё, предназначенное для сушки.

Этот инцидент не стал для владельца уроком, и он продолжал вести свой бизнес по принципу: «Есть две точки зрения — моя и неправильная». После некоторого времени работы автор принял решение покинуть это предприятие.

В заключение раздела приводятся несколько рекомендаций для тех, кто планирует самостоятельно создавать сушильную камеру.

Перед началом производства конструкции необходимо изучить хотя бы базовые теоретические основы. Сегодня для этого существует множество ресурсов в интернете, включая хорошие учебные пособия. Особенно можно отметить книги Кречетова и Царёва (в соавторстве с Пейчем). Также стоит ознакомиться с действующими нормативными документами, например, СП114.13330.2016, который регламентирует противопожарные нормы для хранения лесоматериалов.

При проектировании сушильной камеры важно учитывать:

• оптимальный материал для стен конструкции;
• обеспечение герметичности ворот;
• выбор оптимального метода загрузки материалов;
• подбор типа и мощности вентиляторов, их расположение и необходимое количество;
• выбор теплоносителя и системы увлажнения;
• установку психрометра и датчиков влажности.

Желательно предусмотреть автоматическую систему управления процессом сушки, а в крайнем случае — полуавтоматический режим, что требует глубоких специализированных знаний.

Одной из самых частых ошибок при создании самодельных сушилок является попадание воды на датчик влажности при капельном разбрызгивании, что приводит к искажению команд автоматики и браку продукции. Второй распространённой ошибкой является игнорирование того факта, что вентиляторы работают в условиях повышенной температуры и влажности, поэтому для их выбора необходимо использовать специальные модели.

Плюсы и минусы различных видов сушильных камер для древесины

Малые компании в основном используют сушильные камеры отечественного производства. Также часто применяются камеры из Чехии и Италии, реже — из Финляндии (в основном в северо-западных регионах Европейской части России). Выбор этих установок объясняется несколькими факторами:

• оптимальным сочетанием производительности, эксплуатационных характеристик, долговечности и стоимости;
• возможностью быстрой покупки запасных частей и наличием сервисного обслуживания (большинство производителей сушильного оборудования имеют разветвленную сеть представительств в СНГ, включая Россию);
• минимальными сроками поставки, сравнительно низкими затратами на таможню и доставку, а также возможностью шефмонтажа и обучения персонала.

Независимо от используемой технологии сушки (конвективной, конденсационной, вакуумной или другой), основная задача любого оборудования — удаление влаги из древесины. Поэтому, оценивая качество процесса принудительной сушки, особое внимание уделяют следующим параметрам:

• продолжительность сушки до достижения нужного уровня влажности;
• появление внутренних напряжений в процессе сушки и возможность их устранения;
• разница во влажности между внешними и внутренними слоями древесины после завершения процесса.

Отдельное внимание стоит уделить различным технологиям сушки, с которыми приходилось сталкиваться на практике.

1. Конвективные сушильные камеры для древесины

Камеры данного типа являются наиболее распространёнными на территории России, встречаясь во всех регионах. В связи с этим, опыт работы с такими камерами составляет основную часть профессиональной деятельности по обслуживанию оборудования для принудительного снижения влажности пиломатериалов.

Технология, лежащая в основе данного метода сушки, проста: влага, содержащаяся в древесине, удаляется путём обдува материала струёй горячего воздуха. В большинстве моделей воздух нагревается электрокалориферами. Мощные вентиляторные блоки, количество которых может достигать десяти и более единиц, создают необходимый поток нужной силы и направления.

Одним из ключевых преимуществ таких камер является возможность пропаривания древесины, что помогает минимизировать, а в идеале полностью устранить внутренние напряжения.

Все камеры, с которыми велась работа, были оборудованы психрометрами для измерения параметров внутренней среды, а процесс сушки контролировался встроенной автоматической системой.

Процесс сушки делится на несколько этапов, каждый из которых характеризуется разными уровнями влажности и внутренними напряжениями материала. Верхние слои пиломатериалов высыхают быстрее внутренних, что создаёт дисбаланс и приводит к возникновению внутренних напряжений, способных вызвать трещины.

Для устранения этого эффекта во многих конвективных камерах предусмотрен дополнительный этап влагообработки, при котором на поверхность материала наносится влага. Затем процесс сушки горячим воздухом продолжается.

При своевременном чередовании этих этапов на выходе получается материал с равномерной влажностью по всему объёму. Однако на практике результат зависит от качества камеры, модели и человеческого фактора.

При приобретении оборудования у надёжного производителя, правильном монтаже и соблюдении эксплуатационных рекомендаций можно добиться минимальных внутренних напряжений в древесине, что предотвращает её растрескивание, увеличивает выход готовой продукции и, как следствие, прибыль компании.

К основным достоинствам данных камер можно отнести:

• наличие моделей с большой вместимостью (до 1000 м³), что особенно важно для крупных предприятий;
• возможность тонкой настройки процесса, позволяющая изменять параметры на любом этапе сушки;
• контроль процесса в автоматическом или полуавтоматическом режиме;
• минимизация производственных издержек.

Среди недостатков можно выделить:

• длительные сроки сушки;
• необходимость подготовки квалифицированного персонала для обслуживания оборудования.

2. Конденсационные сушильные камеры для древесины

Основное отличие этой технологии от ранее рассмотренной заключается в специфической технической особенности. Влага, которая выделяется из древесины во время сушки и попадает в воздух камеры, конденсируется на специальных охладителях, встроенных в конструкцию. Затем она собирается в водоотводящие каналы и удаляется из камеры. При этом осушенный воздух продолжает циркулировать внутри камеры, создавая замкнутый цикл обдува древесины.

Охладители работают на фреоне, а рабочая температура в таких сушилках составляет ≤ 45 °C, что значительно увеличивает время сушки одного цикла по сравнению с конвективными камерами. В зависимости от модели устройства, оно может быть оснащено функцией увлажнения или не иметь её.

Если увлажнение предусмотрено, оно происходит после первой стадии сушки, что минимизирует внутренние напряжения в верхних слоях пиломатериала. В моделях без функции увлажнения эту проблему решают с помощью инверторов на вентиляторах, которые регулируют скорость воздушного потока для обеспечения более плавного и равномерного удаления влаги из древесины. Без этой меры можно столкнуться с растрескиванием продукции в процессе сушки.

Камеры данного типа оптимальны для сушки толстых пиломатериалов или древесины высокой плотности, такой как ясень или дуб. Однако для сушки древесины, предназначенной для столярного производства, это решение может оказаться не самым удачным.

Преимущества метода:

• Низкое энергопотребление.
• Практически полное отсутствие коробления пиломатериалов.

К недостаткам относятся:

• Очень длительное время сушки, которое значительно превышает показатели конвекционных камер.
• Дополнительные расходы на использование фреона.
• Качество готового материала не всегда идеально.
• Древесина, обработанная таким методом, обладает низкой стойкостью к воздействию патогенной микрофлоры, так как низкие температуры в камере не обеспечивают стерилизацию заготовок.

3. Аэродинамические сушильные камеры для древесины

Дважды автор сталкивался с работой на подобных сушильных камерах. Они характеризуются простым конструктивным решением по сравнению с устройствами других типов. Это металлический бокс, в который встроены вентиляторы.

Процесс нагрева воздуха происходит благодаря теплу, выделяемому работающими вентиляторами. Механическая энергия вращающегося ротора преобразуется в тепловую. Когда в камере достигается необходимый уровень влажности, вентиляторы автоматически останавливаются. Это упрощённое решение часто используется в самодельных конструкциях. Однако такая технология сушки имеет множество недостатков, поэтому автор не рекомендует приобретать подобные камеры.

Главный недостаток заключается в том, что обдув горячим воздухом сушит древесину неравномерно. Верхние слои материала могут уже высохнуть, тогда как внутренние остаются ещё влажными. Этот дисбаланс приводит к значительным внутренним напряжениям в готовых изделиях. Использовать такой пиломатериал в столярных работах крайне не рекомендуется, так как при дополнительной сушке он, скорее всего, потрескается.

Хотя внутренние напряжения могут возникнуть при любой технологии сушки, в аэродинамических камерах они наиболее выражены.

Несмотря на это, у данного метода можно найти и преимущества:

• Простота монтажа и низкие эксплуатационные расходы (достаточно подключить установку к трёхфазной сети на 380 В);
• Высокая интенсивность сушки;
• Низкая стоимость сушильных камер по сравнению с другими типами, если не учитывать последующие эксплуатационные затраты.

Недостатки:

• Неудовлетворительное качество сушки;
• Длительное время сушки;
• Значительные расходы на электроэнергию.

4. Инфракрасные сушильные камеры для древесины

Основной особенностью данной технологии сушки является отсутствие необходимости создавать замкнутое помещение (камеру). Для удаления влаги используются специальные устройства, называемые инфракрасными кассетами. Эти кассеты размещаются между слоями древесины при закладке штабеля на сушку, и их излучение испаряет влагу по всей глубине материала.

Летом такая сушка может проводиться на открытом воздухе под навесами, при условии защиты штабеля от прямого попадания дождя.

Описанная технология тестировалась в частных условиях, в собственной мастерской, где автор с удовольствием исследовал новые методы сушки и обработки древесины. Результаты экспериментов были в целом удовлетворительными, однако данная технология не нашла одобрения. Для промышленного применения она также оказалась неподходящей из-за длительности и сложности подготовки материала и выборки готовых пиломатериалов.

К преимуществам технологии можно отнести:

• автономность и компактность;
• простоту подготовки к работе;
• высокую экономичность.

Среди недостатков выделяются:

• сложность контроля параметров сушки;
• ограниченные объемы обработки, не превышающие 5 м³.

5. СВЧ сушильные камеры для древесины

В таких установках древесина подвергается сушке посредством процесса, аналогичного тому, что происходит в бытовых СВЧ-печах, но с существенной разницей в размере обрабатываемых изделий. Высокочастотное излучение не наносит вреда древесине, обеспечивая деликатное и равномерное удаление влаги практически по всей глубине заготовки. Период достижения необходимого уровня влажности готового пиломатериала также сравнительно короткий.

Один из пользователей имел возможность поработать на такой установке и отметил хорошие результаты. Однако он также указал на сложность устройства, высокую стоимость оборудования и его комплектующих (цены на магнетронные генераторы начинаются от 300 000 рублей, а срок их службы невелик). Кроме того, малый объём разовой загрузки делает подобные установки непрактичными для крупных производств и частных мастеров.

Важным аспектом является стоимость обслуживания таких камер, особенно если возникает необходимость замены магнетронного генератора.

Основными преимуществами данного оборудования являются высокая скорость сушки и отличное качество пиломатериала, а также экономичное потребление электроэнергии. К недостаткам можно отнести малый объём загрузки (всего 7-10 кубометров), сложность контроля за процессом и высокую стоимость магнетронных генераторов.

6. Вакуумные сушильные камеры для древесины

Вакуумные сушильные камеры обладают рядом преимуществ, которые делают их востребованными в деревообработке. Конструкции большинства моделей полностью герметичны, что позволяет создавать внутри камеры давление ниже атмосферного. Это даёт возможность проводить сушку при относительно низких температурах (до 65 °C). Такое решение обусловлено тем, что снижение давления приводит к закипанию воды при более низких температурах, что позволяет достичь необходимого эффекта сушки без использования высоких температур.

Эта технология снижает теплопотери и минимизирует изменение цвета материала во время сушки. Конструктивные особенности камер варьируются в зависимости от производителя. Например, в итальянских вакуумных сушилках WDE Maspell и некоторых российских моделях применяются водяные нагреватели, тогда как другие отечественные производители предпочитают использовать электрические нагревательные элементы.

Главная особенность вакуумной сушки заключается в том, что температура доски может превышать температуру кипения воды, что ускоряет все процессы внутри материала, позволяя древесине высохнуть быстрее. При этом отсутствует необходимость в агрессивном воздействии высоких температур, что делает технологию более щадящей для материала.

Однако стоит помнить, что качество сушки зависит не только от выбранной технологии и типа камеры, но и от правильно настроенных режимов сушки и надежности автоматизации. Немаловажным фактором является выбор добросовестного производителя с опытом и знаниями в области сушки древесины. Ошибки при выборе оборудования могут привести к проблемам: характеристики могут не соответствовать заявленным, что потребует доработки или работы с неудобным оборудованием.

Несмотря на щадящее воздействие вакуумных камер, вероятность растрескивания древесины всё же остаётся. Это связано с особенностями структуры дерева, которое является живым материалом, подверженным различным видам напряжений. На этот процесс влияют порода дерева, место заготовки, технология распила и возраст древесины.

Что касается сроков сушки, вакуумные камеры показывают отличные результаты. Например, сосновую доску толщиной 50 мм удаётся высушить с 50% до 8% влажности всего за 2 суток, что является рекордом, сравнимым разве что с технологией СВЧ.

Преимущества вакуумных сушильных камер:

• Высокое качество высушенного материала.
• Рекордные скорости сушки.
• Высокая производительность.
• Подходят для предприятий разных масштабов: от 1 до 36 кубов.

Недостатки:

• Необходимость ручной погрузки и разгрузки.