Ak pracujete s drevom, je dôležité vedieť, ako zmerať jeho vlhkosť. Vlhkosť dreva je definovaná ako pomer hmotnosti vody k hmotnosti sušiny dreva. Keďže drevo je silne anizotropný materiál, jeho fyzikálne a mechanické vlastnosti sú výrazne závislé od obsahu vody a priebehu vlákien. Existuje niekoľko rôznych metód, ako vlhkosť stanoviť, pričom každá má svoje špecifické výhody a nevýhody.
Základné delenie vody v dreve
Voda sa v dreve vyskytuje v troch základných formách:
- Voda chemicky viazaná: Je súčasťou chemických zlúčenín a nemožno ju odstrániť sušením (iba spálením). Tvorí približne 1 - 2 % sušiny.
- Voda viazaná (hygroskopická): Nachádza sa v bunkových stenách a je viazaná vodíkovými mostíkmi. Vyskytuje sa pri vlhkostiach 0 - 30 %.
- Voda voľná (kapilárna): Vyplňuje lúmeny buniek a medzibunkové priestory.
Dôležitou hodnotou je medza nasýtenia bunkových stien (MNBS) alebo medza hygroskopicity (MH), ktorá predstavuje hranicu medzi vodou viazanou a voľnou (približne 30 % pri teplote 20 °C). Nad touto medzou zostávajú mechanické vlastnosti dreva takmer konštantné, zatiaľ čo pod ňou sa výrazne menia.
Základný vzorec pre výpočet vlhkosti dreva
Pre presné stanovenie obsahu vlhkosti (označovaného ako MC alebo w) sa používa nasledujúci matematický vzťah:
Obsah vlhkosti (%) = [(hmotnosť vlhkého dreva - hmotnosť suchého dreva) / hmotnosť suchého dreva] × 100
Rozdiel medzi drevárskou a energetickou vlhkosťou
V praxi sa používajú dve vyjadrenia vlhkosti:
- Drevárska vlhkosť: Počíta sa vzhľadom na hmotnosť sušiny (môže presiahnuť 100 %).
- Energetická vlhkosť: Používa sa pri spaľovaní a vzťahuje sa na celkovú hmotnosť vlhkého paliva. Ak čerstvo vyrúbaný strom obsahuje 50 % vody, jeho energetická vlhkosť je 50 %, ale drevárska vlhkosť je 100 %.
Najčastejšie metódy merania vlhkosti
1. Metóda sušenia v peci (Váhová metóda)
Toto je najpresnejšia laboratórna metóda. Zahŕňa sušenie vzorky dreva v sušiarni pri teplote 103 ± 2 °C až do momentu, kedy sa dosiahne ustálená hmotnosť (rozdiel medzi dvoma váženiami po dvoch hodinách je menší ako 0,01 g).
Postup:
- Odvážte vlhkú vzorku s presnosťou na 0,01 g.
- Vložte ju do sušiarne.
- Po vysušení vzorku opäť odvážte a použite základný vzorec pre výpočet.
2. Metóda elektrického odporu (Elektrické vlhkomery)
Pre svoju jednoduchosť a rýchlosť je to najpoužívanejšia metóda. Funguje na princípe merania elektrického odporu dreva, ktorý sa mení v závislosti od obsahu vody.
- Hrotové vlhkomery: Sondy sa zasunú priamo do dreva. Prístroj zobrazí hodnotu v percentách.
- Bezdotykové (kapacitné) vlhkomery: Vysielajú elektromagnetický signál. Sú vhodné, ak nechcete poškodiť povrch dreva.
3. Solná metóda
Používa sa na stanovenie vlhkosti meraním množstva vody, ktorú drevo absorbuje v nasýtenom roztoku soli. Prvým krokom je príprava roztoku (približne jedna šálka soli na galón vody). Drevo sa do roztoku ponorí aspoň na 24 hodín, následne sa nechá vyschnúť a zváži sa.
Domáci postup merania pomocou mikrovlnnej rúry
Ak nemáte profesionálny vlhkomer, môžete použiť digitálnu kuchynskú váhu (s presnosťou na 1 g) a mikrovlnnú rúru. Tento postup je pre domáce potreby prekvapivo presný.
Krok za krokom:
- Nasekajte drevo na triesky s hrúbkou cca 1 cm.
- Pripravte vzorku o hmotnosti približne 100 g (hmotnosť vlhkého vzorku).
- Triesky naskladajte na tanier do tvaru "hranice", aby sa dotýkali čo najmenšou plochou.
- Zapnite mikrovlnnú rúru na maximálny výkon. Sledujte zápach - najskôr cítite vôňu dreva, po 2 až 4 minútach sa zmení na štipľavý zápach (uvoľňovanie horľaviny). Vtedy proces zastavte, aby ste drevo nespálili.
- Vysušenú vzorku zvážte a aplikujte vzorec pre výpočet vlhkosti.
Vplyv vlhkosti na vlastnosti dreva
Hygroskopicita, bobtnanie a sesychanie
Hygroskopicita je schopnosť dreva pohlcovať vodné pary zo vzduchu, až kým nedosiahne stav vlhkostnej rovnováhy. Pri prijímaní viazanej vody dochádza k bobtnaniu (α), čo je zväčšovanie rozmerov dreva.
Vzorec pre bobtnanie: α = (A_w - A_s) / A_s
Priemerné hodnoty bobtnania:
- Pozdĺžny smer: 0,1 - 0,6 %
- Radiálny smer: 3 - 6 %
- Tangenciálny smer: 6 - 12 %
Sesychanie (β) je opačný proces, pri ktorom sa rozmery zmenšujú v dôsledku straty viazanej vody. Nerovnomerné vysúšanie môže viesť k tvorbe trhlín a deformáciám.
Vlhkosť palivového dreva a výhrevnosť
Pre kvalitné spaľovanie by drevo nemalo mať viac ako 20 % vlhkosti (ideálne pod 15 %). Čím menej vody drevo obsahuje, tým viac energie sa uvoľní do priestoru.
| Stav dreva | Vlhkosť (%) | Výhrevnosť (MJ/kg) |
|---|---|---|
| Čerstvo spílené | 50 % | cca 8,0 |
| Vzduchosuché (1-2 roky schnutia) | 15 - 20 % | cca 14,1 |
| Absolútne suché | 0 % | cca 17,0 |
Ak priložíte za deň 40 kg surového dreva, je to rovnaké, ako keby ste do kotla vliali 20 litrov vody. Voda pri odparovaní spotrebúva vytvorené teplo, ochladzuje plameň a poškodzuje vykurovacie teleso dechtovaním.
