Šviežiai kirsta ar pjaustyta mediena yra tik žaliava, kuri pasidaro vertinga konstrukcine medžiaga tik pašalinus iš jos didžiąją dalį drėgmės, t.y. ją išdžiovinus. Mediena turi būti džiovinama iki taip vadinamo pusiausvyrinio drėgnio, atitinkančio jos eksploatavimo sąlygas. Medienos džiovinimo procesas - sudėtingas fizikinis reiškinys, kuriame dalyvauja šilumos ir masės mainai medienoje ir aplinkoje.
Gamybai ir konstrukcijoms naudotinai medienai nebūtina būti visiškai sausai, tačiau ji turi būti išdžiovinta iki nurodyto drėgnio lygmens, nes nedžiovinta arba nekokybiškai išdžiovinta mediena keičia matmenis, sukelia skilimus ir įtrūkimus, o drėgnoje aplinkoje - patiria pelėsių ir grybų pažeidimus. Grybai formuojasi kai medienos temperatūra yra apie −50 °C iki +50 °C, o drėgnumas didesnis nei 22-23 %. Todėl džiovinimas buvo svarbus nuo senų laikų: natūraliai atmosferiniu būdu, vėliau - atmosferiniu ir dirbtiniu per įvairias džiovyklas, vis pasitelkiant priverstinę oro cirkuliaciją.
Medienos džiovinimo svarba ir veiksniai
Medienos džiovinimo kokybė, ekonomiškumas ir trukmė priklauso nuo daugelio veiksnių: medienos biologinės rūšies, sortimento skerspjūvio matmenų, pradinio ir galutinio drėgnio, tankio ir sandaros, džiovinimo kameros bei naudojamos technologijos charakteristikų (oro temperatūros, drėgmės, judėjimo greičio ir jų tolygumo). Taip pat svarbūs organizaciniai veiksniai: sortimentų iškrovos į paketus taisyklingumas, džiovyklose įkrovos dydis, parazitinių oro srautų mažinimas ir kt. Su technologijų pažanga džiovinimo procesai tapo modernūs: nuo amatiniško savaeigio iki kompiuterizuoto valdymo.
Konkrečios džiovyklių grupės ir jų veikimas
Kamerinės džiovyklos
Tai universaliausias ir dažniausiai naudojamas tipas. Kamera sandari, į kurią kraunama mediena, o procesas vyksta kontroliuojamai. Privalumai: tikslus parametrų valdymas (drėgmė, temperatūra, laikas), galimybė džiovinti įvairių rūšių medieną, aukšta kokybė. Minusai: didelė įrangos kaina ir didesnės energijos sąnaudos. Konvekcinės (oro šildymas ir cirkuliavimas) džiovyklos dažniausiai naudojamos, taip pat garinės, vakuuminės, infraraudonųjų spindulių ir mikrobangų krosnelės kaip papildomi variantai.
Šachtinės džiovyklės
Vertikali šachta, kurioje mediena kraunama iš viršaus ir palaipsniui nuleidžiama. Dažniausiai taikoma malkoms ir smulkiems gaminiams džiovinti. Privalumai: didelis našumas, tinkama nuolatiniam darbui. Trūkumai: mažiau tinka jautrioms medienos rūšims, mažesnė kontrolė sudėtingesnėmis sąlygomis.
Konteinerių džiovyklės
Modifikuoti jūriniai konteineriai su šildymo ir vėdinimo sistemomis. Privalumai: mobilumas, lengvas montavimas, tinka mažoms ir vidutinėms įmonėms. Minusai: ribotas apkrovų dydis, mažiau tikslus sąlygų valdymas.
Saulės džiovintuvai
Naudoja saulės energiją ir šiltnamio efektą; pigiausia, bet lėčiausia sistema. Privalumai: ekologiškumas, mažos eksploatavimo išlaidos. Trūkumai: priklausomybė nuo oro sąlygų, netolygus džiovimas.
Kondensacinės džiovyklos
Drėgmė iš medienos išsiskiria ir kondensuojasi ant specialių konstrukcinių elementų. Po to drėgmė pašalinama iš kameros, o oras kartais papildomai vėdinamas. Temperatūra paprastai apie 25-60 °C. Privalumai: geras džiovinimo kokybės ir energijos panaudojimo santykis, tačiau ilgesnis džiovinimo laikas ir didesnės savikainos dėl šildymo ir šaldymo ciklų. Moderniose džiovyklose dažnai kombinuojami kondensavimo ir šaldymo elementai, naudojamas šaldymo agentas kaip šaldymo skystis. Kondensacinės džiovyklos yra platūs gamintojų vardai ir modeliai, pvz., Comak, HG-500, Nyle, MAC, Brunner-Hildebrand, Gigomak Lebe, Sigma ir kt.
Vakuuminės džiovyklos
Vakuuminėse džiovyklose drėgnas oras pasiektas sumažintu slėgiu ir žemu temperatūros lygiu (paprastai 45-60 °C). Cikliškai veikiančios kondukcinės (kontaktinės), dielektrinės arba konduktiniai variantai. Stipriosios savybės: greitesnis džiovinimas, didesnė kokybė dėl žemos temperatūros ir didelio drėgmės svyravimų vengimo. Trūkumai: sudėtinga konstrukcija ir didesnės investicijos. Išvestinės technologijos: prese-vakuuminės kameros, kuriose mediena prispaudžiama prie plokščių, o šiluma perduodama garu ar šildomaisiais elementais; dielektrinės skleidžia aukšto dažnio energiją per medieną. Kokybės požiūriu vakuuminės džiovyklos dažnai skiriamos kelioms rūšims: cikliškai veikiančios, kondensacinės, dielektrinės, su skaitmeniniu valdymu. Džiovinimo laikas ir efektyvumas priklauso nuo slėgio, temperatūros ir drėgmės sąlygų.
Infraraudonųjų spindulių ir mikrobangų džiovyklos
Infraraudonųjų spindulių kasetės dedamos tarp pjaustomos medienos sluoksnių, kurios įšildo medieną ir išgarina drėgmę. Mikrobangų krosnelės džiovyklose sparčiai išlygina drėgmę visame plote, bet įrangos kaina ir energijos sąnaudos didelės, o vienu metu galima džiovinti tik nedidelį medienos kiekį; dažnai naudojama tik laboratorijose ar nišinėse taikymo srityse. Džiovinant magnetronais, drėgmė gali būti pašalinta laikant itin mažas kubatūras, tačiau dėl nelygaus džiovinimo metodas nėra plačiai taikomas.
Kokią džiovymo technologiją pasirinkti?
Šiuo metu ir artimiausioje ateityje racionaliausia (pagal ekonomiškumą ir džiovinimo kokybę) dažniausiai yra konvekcinis ventiliacinis kamerinis džiovinimas. Kamerose būtina naudoti distancinį oro temperatūros ir santykinio drėgnio bei medienos drėgnio kontrolę ir kompiuterinį valdymą. Priklausomai nuo medienos sortimento ir paskirties, džiovinimo režimai gali būti nuo dviejų iki 8-10 pakopų. Mažos ir vidutinės įmonės dažnai renkasi konteinerines arba kompaktiškas kamerines džiovykles, o didelėms - pramonines kamerines arba šachtines džiovyklas. Europos Sąjungoje standarto LST EN 14298:2006 laikymasis naudojamas kaip kokybės vertinimo pagrindas.
Etapai ir režimai
Džiovinimo techninis ciklas susideda iš pradinių etapų (šilimas iki reikiamos temperatūros ir drėgmės garinimas iki pluošto soties ribos), pagrindinio džiovinimo etapo (drėgmės išgarinimas porose), drėgmės lygiavimo, baigiamojo šutinimo ir kondicionavimo etapų. Džiovinimo metu oro temperatūra ir santykinis drėgnis didėja laikotarpiu, kai drėgmė mažėja, o šie parametrai gali būti reguliuojami skaitmeniniu jokiu optimizavimu. Džiovinimo režimai buvo plėsti iki 2-8-10 pakopų, kurios lemia džiovintosios medienos kokybę ir proceso kontrolę.
Kaip pasirinkti džiovinimo įrenginį
- Apdorojamos medienos kiekis ir našumas;
- Medienos rūšis (spygliuočiai lengviau džiūna nei lapuočiai);
- Reikšmingas automatizacijos laipsnis;
- Energijos ištekliai ir eksploatavimo kaštai;
- Vieta ir mobilumo poreikis;
- Biudžetas ir techniniai standartai.
Patarimai, kaip efektyviai džiovinti medieną
- Palikite tarpus tarp lentų, kad užtikrinti oro srautą;
- Atidžiai stebėkite temperatūrą - spygliuočiams iki apie 70 °C, ąžuolui - iki 50 °C;
- Nebandyti skubinti procesą; perforuojant ar jėga galima suskilti;
- Aukščiausiai svarbu - drėgmės įvairovės kontrolė; leistinas skirtumas tarp vidinės ir paviršiaus drėgmės - 2-3 %;
- Naudokite kondicionavimą, ypač kaprizingoms veislėms;
- Reguliariai prižiūrėkite įrangą: valykite ventiliatorius, tikrinkite sandariklius, kalibruokite jutiklius.
Vystymosi perspektyvos ir inovacijos
Naujos technologijos siekia didinti energijos efektyvumą ir trumpinti džiovinimo laiką: vakuuminis impulsinis džiovinimas, IR džiovintuvai su adaptyviu valdymu, mikrobangų džiovintuvai, biokuro džiovyklės. Mikrobangų ir infraraudonųjų spindulių sprendimai dažnai taikomi laboratoriniuose ir nišiniuose taikymuose, o didelėms gamyboms prioritetas gali būti konvekcinės ir kondensacinės technologijos su automatizacija.
Šiuolaikinės džiovintos medienos panaudojimas
Pramonėje išdžiovinta mediena naudojama statybose (sijos, perdangos, rąstiniai namai), baldų gamyboje, langų ir durų blokų gamyboje, staliaus ir dailidės darbuose bei kaip apdailos medžiaga ir meno kūriniai.
Medienos džiovinimo standartai ir kokybės vertinimas
Europoje ir Lietuvoje kokybė vertinama pagal LST EN 14298:2006 standarto reikalavimus: vidutinis tikslinis drėgnis, leistoji sklaida apie tikslinį drėgnį ir leistinos ribos. Tokie rodikliai užtikrina ilgaamžiškumą, stabilumą ir atsparumą siekiant kokybiško galutinio produkto.
Konvekcinis ventiliatorius (kada padeda, o kada kenkia) #konvekcija
Medienos džiovinimo procese svarbių etapų santrauka
- Pradinio šutinimo etapas: oro temperatūros pakėlimas ir medienos šildymas iki reikalingo drėgnumo lygio.
- Pagrindinis džiovinimo etapas: aktyvus drėgmės išgarinimas iš medienos porų.
- Drėgmės išlyginimas: vidinių įtempių mažinimas ir įtrūkimų prevencija.
- Kondicionavimas: laipsniškas aušinimas ir drėgmės stabilizavimas.
Medienos džiovyklių klasifikacija pagal veikimo principą
Konvekcinės džiovyklos - šilumos šaltinis dažniausiai oras, kartais garai ar vakuumas; šachtinės, konteinerinės, saulės, kondensacinės ir vakuuminės - skirtingai derina šilumos tiekimą ir drėgmės valdymą. Kiekvienas tipas turi specifinių privalumų ir trūkumų, todėl pasirinkimas priklauso nuo foto verslo dydžio, medienos rūšies ir pageidaujamos kokybės kriterijų.
Trumpa santrauka
Medienos džiovinimas yra esminė paruošimo operacija, kuria siekiama stabilios, kokybiškos ir ilgaamžės medienos. Modernios džiovyklos, jų automatikos ir optimizavimo sprendimai leidžia pasiekti aukštą kokybę bei efektyvumą, atsižvelgiant į pasirinktą medienos rūšį, skerspjūvio matmenis ir galutinio vartojimo sąlygas.