Specifičnosti faze zagrevanja u procesu sušenja rezane građe

Zagrevanje rezane građe je prva tehnološka faza u procesu veštačkog sušenja. Kao što je već iz imena faze jasno, cilj zagrevanja je postupno povisiti temperaturu rezane građe od početne (spoljašnje) temperature do početne temperature za sušenje. Cilj ovog teksta je da čitaocima skrene pažnju na specifičnosti ovog procesa, a naročito u zimskim uslovima sušenja kada je rezana građa često pod snegom ili zaleđena.
Temperatura drveta tokom faze zagrevanja „kasni” za temperaturom vazduha, jer se građa ne može trenutno zagrejati, ali i zbog toga što, naročito kod sirovog drveta, voda sa površine drveta isparava i snižava mu temperaturu. Zbog toga površina drveta, kada je ono u sirovom stanju, tokom tehnološke faze zagrevanja ima temperaturu blisku temperaturi mokrog termometra. Ovo u svakom slučaju znači da je temperatura drveta tokom i na kraju zagrevanja nešto niža od temperature vazduha u sušari. Drugim rečima, ukoliko želite da temperatura drveta na kraju ove faze bude jednaka temperaturi sa kojom počinje aktivno sušenje, morala bi krajnja temperatura zagrevanja biti za nekoliko stepeni viša. Ovaj se uslov najčešće u praksi ne primenjuje, jer ne dolazi do velike razlike u temperaturi drveta i vazduha zbog toga što je relativna vlažnost vazduha tokom zagrevanja visoka (psihrometarske razlike su relativno male). Naime, potrebno je sprečiti (preciznije rečeno maksimalno usporiti) sušenje rezane građe tokom faze zagrevanja. Sa porastom temperature se smanjuje čvrstoća drveta, a povećava brzina isparavanja vode sa površine drveta, pa bi, ukoliko bi istovremeno drvo naglo gubilo vodu, rizik od pojave grešaka sušenja bio veliki.
Najčešće se zagrevanje sprovodi tako što je krajnja, ciljana tačka – temperatura sa kojom počinje aktivno sušenje, a postupnost podizanja temperature se precizno zadaje kroz tzv. gradijent temperature u zagrevanju (°C/h). Ovaj parametar se, u zavisnosti od vrste i debljine građe, kreće od 2°C/h – za veće debljine nepermeabilnih lišćarskih vrsta, pa do npr. 11°C/h za tanku građu jele i smrče. Uobičajeno se smatra da je dovoljno siguran normativ zagrevanja za tvrde lišćare 2-3 h/cm debljine, a za četinare i meke lišćare 1-1,5 h/cm debljine. Drugim rečima, uobičajeno trajanje faze zagrevanja je 5-20 časova.
Potrebno je praviti razliku i u postupku zagrevanja u zavisnosti od vrste drveta i stanja rezane građe. Pod terminom stanje rezane građe ovde se misli pre svega na vlažnost, ali i gradijent vlažnosti i prisutna naprezanja. U slučaju da se zagreva sirova građa, uobičajeno se propisuje ravnotežna vlažnost između 18% i 22% (psihrometarska razlika 1-2°C). Navlaživanje vazduha nije potrebno, jer velika količina slobodne vode isparava i podiže vlažnost vazduha. U slučaju da se zagreva prosušena građa (ispod 30% vlažnosti), propisuje se nešto niža ravnotežna vlažnost, između 15% i 18% (psihrometarska razlika 2-4°C). Što je rezana građa suvlja, to se propisuju vrednosti bliže donjoj granici opsega (pod uslovom da do tada nema grešaka sušenja). U tim situacijama, navlaživanje vazduha je najčešće potrebno. U slučaju rezane građa koja je skorela ili sa visokim gradijentom vlažnosti, potrebno je zadati višu ravnotežnu vlažnost od gore navedenih (npr. 23% za srednju vlažnost građe preko 30%, odnosno 18-22% za prosušenu građu). Kada se dostigne temperatura za početak aktivne faze sušenja poželjno je, za ovakvu građu, i produžiti proces zagrevanja sve dok površinski slojevi ne apsorbuju dovoljnu količinu vode da se gradijent vlažnosti smanji do prihvatljive granice. Pregled uobičajenih uslova u pogledu ravnotežne vlažnosti tokom faze zagrevanja prikazan je u tabeli.

Tabela. Preporučena ravnotežna vlažnost tokom zagrevanja

U literaturi postoje potpuno suprotstavljene preporuke (u zavisnosti da li su izvori američki ili evropski) o načinu sprovođenja zagrevanja, a naročito o potrebi navlaživanja tokom ove faze. Američki autori preporučuju da se sistem za navlaživanje ne uključuje tokom faze zagrevanja, već da se eventualni problem niske relativne vlažnosti vazduha (niske temperature mokrog termometra) rešava tako što će se usporiti podizanje temperature. Sporijim tempom rasta temperature se omogućava da voda koja isparava sa površine drveta podigne relativnu vlažnost vazduha u dovoljnoj meri. Isti autori navode da, čak i kada ovaj način nije dovoljan, nema opasnosti po drvo u sušari, jer je temperatura drveta realno niža od temperature vazduha. Objašnjenje za zalaganje američkih autora da se sistem za navlaživanje što ređe uključuje je u medijumu koji se koristi. To je po pravilu para temperature više od 100°C. Kontakt vrele pare i hladnog drveta je rizičan sa aspekta „temperaturnog šoka” (nagli rast temperature površine), a kondenzovanje pare na površini drveta povisi vlažnost površinskih slojeva što može napraviti probleme (bubrenje, naprezanja, eventualne pukotine). U Evropi se kao medijum za navlaživanje dominantno koristi voda (niskog ili visokog pritiska), pa nema velike temperaturne razlike, kao ni kondenzacije na površini drveta. Ipak, poželjno je da sistem ne aktivira navlaživanje u prvih nekoliko sati zagrevanja (najčešće proizvođači blokiraju sistem za navlaživanje sve dok se ne dostigne bar 20°C). Boja drveta, koja je naročito značajna kod svetlih vrsta (javor, jasen, neparena bukva) je u bliskoj vezi sa vlažnošću vazduha tokom zagrevanja i aktivnog sušenja. Visoke relativne vlažnosti vazduha (naročito u kombinaciji sa visokim temperaturama) nepovoljno utiču na boju ovih vrsta, odnosno boja postaje tamnija. Ukoliko se problemi sa bojom ponavljaju, preporuka je da se i tokom faze zagrevanja primene nešto niže ravnotežne vlažnosti. Kako je početna temperatura za aktivno sušenje svetlih vrsta najčešće niska (niža od 35°C), primena nižih ravnotežnih vlažnosti tokom faze zagrevanja ne nosi dodatne rizike.

Zagrevanje zaleđene građe
I kod ove situacije postoje suprotstavljene preporuke, sada u pogledu (ne)sprovođenja odmrzavanja. Činjenice su sledeće. Ova problematika se odnosi samo na sirovu rezanu građu (slika 1), jer praktično samo slobodna voda ledi u drvetu (i to na temperaturi od -1°C do -2°C). Da bi se i vezana voda zaledila, potrebno je da temperatura u kontinuitetu bude niža od -25°C. Istraživanja zamrzavanja i odmrzavanja rezane građe smrče debljine 24 mm su pokazala da je, pri temperaturi vazduha 5°C, potrebno 50-60 minuta da se građa odmrzne (sa -25°C na 0°C u centru drveta). Na temperaturi vazduha 30°C bilo je potrebno 35-40 minuta, a na temperaturi 50°C oko 30-35 minuta za odmrzavanje. Kako su u sva tri slučaja vremena relativno kratka, autori istraživanja su preporučili temperaturu vazduha ne višu od 30°C, jer je primenjena temperatura 50°C rezultovala lošijim kvalitetom sušenja. Kod lišćarskih vrsta, a naročito većih debljina, vreme potrebno za odmrzavanje je nekoliko puta duže.

Izgled poprečnog preseka zaleđene građe jele

Neki evropski proizvođači sušara preporučuju korisnicima da se u situacijama kada je građa zaleđena sprovede određeni period odmrzavanja. Najčešće se propisuje temperatura u sušari na 20-30°C, uz ravnotežnu vlažnost 15-16% (psihrometarska razlika oko 3°C) i isključen sistem za navlaživanje. Ovi parametri ostaju sve dok se građa potpuno ne odmrzne (temperatura u unutrašnjim slojevima iznad 0°C) za šta je najčešće dovoljno nekoliko časova, ali može da traje čak i više od 24 časa (u zavisnosti od debljine, vlažnosti i početne temperature drveta). Nakon odmrzavanja građa je skorela, jer
joj je vlažnost površine blizu ravnotežnih 15–16%. Zbog toga se dalje zagrevanje sprovodi po principima koji važe za skorelu građu.
Američki autori uglavnom preporučuju da se ne vrši nikakvo odmrzavanje građe, odnosno da se primenjuje uobičajen postupak zagrevanja. Većina njihovih iskustava je da ne dolazi do bilo kakvih problema pri uobičajenom postupku zagrevanja, odnosno relativno brzom podizanju temperature. Ovo naročito važi za svetle vrste drveta gde je mnogo značajnije imati željenu relativnu vlažnost vazduha nego temperaturu.

Sirova rezana građa pod snegom

Generalno, u našim uslovima, se može preporučiti korišćenje uobičajenog zagrevanja i za zaleđenu građu, jer se u zimskim uslovima tokom ove faze, i bez posebnog perioda odmrzavanja, za nekoliko časova neće dostići temperatura viša od 20°C.  Ako su spoljašnje temperature vrlo niske u dužem vremenskom periodu, a rezana građa velike debljine, onda se može zadati niža vrednost gradijenta temperature u zagrevanju (°C/h). O ovom posebno treba voditi računa kada se temperatura drveta i temperatura u sušari značajno razlikuju pre početka zagrevanja – to se može dogoditi kada se građa doprema sa neke druge lokacije i ubacuje direktno u sušaru ili kada se sušara nije potpuno ohladila od prethodnog ciklusa sušenja. Sneg sa površine rezane građe (Slika 2) se mora očistiti pre ubacivanja u sušaru, jer topljenje snega na površini negativno utiče na boju drveta (diskoloracije), a na podu sušare se pojavljuju bare vode. Isparavanje ove vode uzrokuje previsoku relativnu vlažnost vazduha u donjim delovima složaja što dovodi do novih diskoloracija.