Klapinippujen ja energiapuun kuivatuksen vertailu eri vuodenaikoina Kalevi Pietikäinen 7.9.2017 Tätä tutkimusta on tukenut Eino ja Marjatta Kollin säätiö
Mietteitä kuivumisesta Puiden kuivumisen yhteydessä tulisi puhua kuivumisesta ja kastumisesta. Tämä tutkimus ei perustu syvällisiin kuivumisilmiöön liittyviin aineen ja energian siirron teorioihin. Lähtökohdaksi on valittu kuivumisen prosessitekninen tarkastelu (aikavakiot) ja tasapainokosteuden saavuttaminen kyseisissä kuivumisoloissa. vuodenajasta riippuvat lämpötila, tuuli, ilman suhteellinen kosteus ja päivän pituus Tasapainotilalla ja kuivumisajalla on suurempi painoarvo kuin tarkalla kosteuspitoisuudella (vettä / punnittu paino). Vertaillaan ja arvioidaan poikkeamien syitä klapinippujen punnitukseen perustuvalla menetelmällä.
Koejaksot Eri tavoilla käsitellyt klapit sisällä ja ulkona keväästä 2012 lähtien Rasiin kaadetun koivun kuivuminen Mäntyklapien kuivuminen sisällä ja ulkona Eri tavoilla käsitellyt klapit ja klapiniput 2014 Klapinippujen kuivumisen kuukausikalenteri 2015 Koivuklapinippujen kuivuminen syksyn 2016 ja kevään 2017 aikana
Eri tavoilla käsitellyt klapit Ehytkuoriset Rouhitut Sydänviilletyt Pintaviilletyt Halkaistut Niputetut Klapien kuivatus suursäkeissä ja kuivaamoissa Pitkälle automatisoidut hakkuu- ja klapikoneet suorittavat useita työvaiheita peräkkäin tehokkaasti
Eri tavoilla käsitellyt klapit
Kvalitatiivinen klapien kuivumistilan malli Melkein ideaalisekoitin
Prosessitekninen tarkastelu ja punnitus Paino (t)= K * (1 - e t/τ ) K on vahvistus, t on aika ja τ on aikavakio Suuri kuivumiserä lisää aikavakiota (kuivumisaikaa) Keväällä kuivumiskäyrä muodostaa suoran Syksyllä ja talvella (simuloitu) vahvistus jää pieneksi Isojen runkopuiden sydänpuusta tehtyjen klapien vahvistus on pieni eli lähtökosteus on alhainen Pienten pintapuiden ja oksien lähtökosteus on suuri (50 %) Kuusesta tehdyn klapinipun paino tippuu alle puoleen alkuperäisestä yhden vuoden kuivauksessa Eri puulajien keskimääräinen kuivan puun lämpömäärä on noin 4,1 kwh/kg
Punnitun painon osuus alkupainosta (%) aikaan sidottu punnitus, prosessitekninen tarkastelu
Siivujen, kiekkojen ja rullien teoriaa Koivun kuori muodostaa vettä erittäin huonosti läpäisevän pinnan Koivurullien päät sulkeutuvat jo kuivumisen alkuvaiheessa --- aukeavat 30-50 C lämpötilassa Sydänpuu on pintapuuta ja oksia kuivempaa Vettä ja haihtuvia aineita on puun eri rakenteissa Korkea lämpötila ja pitkä kuivatusaika saavat puun kutistumaan, halkeilemaan ja läpäisemään ilmaa.
Kuivumiskäyrät ja asteikot Tunti Vuorokausi Viikko Kuukausi siivut, kiekot, lastut rullat, yksittäiset pienet klapit isot klapit, klapiniput suuret erät ja ehytkuoriset Vuodenajasta riippuva Jos polttopuut tehty talvella tai keväällä, niillä on riittävästi aikaa kuivua lopulliseen varastoon siirtämiseen ja seuraavan talven polttoon mennessä.
Ohuiden kiekkojen kuivumisen aikavakio on 18 h
Ohuiden kiekkojen kuivumisen 1. vaiheen aikavakio on 18 h
Kirveellä halkaistut klapit 2012
Klapien sisä- ja ulkotilakuivatus 2014
Klapien sisä- ja ulkotilakuivatus aikavakiot 24.4.2014 lähtien
Klapinippujen kuivuminen Aikavakioarvio 3 vrk (1. vaihe)
Klapinippujen kuivuminen Aikavakioarvio 1. vaihe 70 h (3 vrk)
Klapinippujen kuivatus pinossa elo- ja syyskuussa 2016
Klapinippujen kuivuminen Aikavakioarvio 7 vrk
Klapiniput pinossa vertailu
Rasikoivun kuivuminen
Kaato, katkonta, siirto, pilkonta, niputus, kuivaus, siirto ja varastointi
Klapiniput sisävarastossa
Lämpöelementtikuivain ja -puuvarasto Lexan Thermoclear plus -lämpöelementin tietoja löytyy osoitteesta http://www.kimmelux.fi/lasipalvelut/kodin-lasitukset/akryylit-ja-polykarbonaatit/
Lämpöelementti-/ikkunakoekuivain - hellepäivinä jopa 45 C lämpötila
Paino-osuus % alkupainosta Kesäkuun 2015 kuivumiskoe 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 Kesäkuun klapinippujen kuivuminen Kesäkuu SEInän vierellä Kesäkuu IKKuna kuivaimessa Kesäkuu PARvekkeella --> 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Aika [vrk]
Koenippujen (pihlaja ja koivu) kuivumispaikat Rasikoivun kuivuminen Hyvin tuulettuva ulkoparveke
Paino-osuus alkupainosta % Klapinippujen kuivatuksen vuosikalenteri 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 Parvekkeen klapiniput = f(vrk) / f(kk) Tammi16 Helmi Maalis Huhti Touko16 Kesä15 Heinä15 Elokuu Syys 15 Loka 15 Marras Joulu15 Syys 16 Tammikuu Helmi Marras Joulu Maalis Syys 15 Loka Huhti Syys 16 Heinä Elo Kesä Touko 0 5 10 15 20 25 30 35 Aika [vrk]
Klapinippujen kuivatuksen syksykalenteri 2016
Klapinippujen kuivatuksen kevätkalenteri 2017
Puulajien kuivumisen vertailu
Kuivuminen Energiapuun ja klapien paino tulee olla alhainen, kun niitä siirretään pitkiä matkoja Kuivuminen lisää energiatiheyttä Alkukesällä kuivuneet halkaistut klapit kostuvat loppukesällä Ehytkuoriset klapit kuivuvat ulkona sateista huolimatta, mutta voivat jäädä vielä 30 %:n kosteuteen 5 kk kuivumisajassa Yli vuoden kestävä kuivatus tai lyhytaikainen (2 kk) korkeassa lämpötilassa (30 50 ⁰C) tapahtuva kuivatus saa klapien sulkeutuneet putket/kanavat avautumaan ilmaa läpäiseviksi
Varastointi Milloin saa siirtää varastoon ja millaiseen varastoon? Kosteita polttopuita ei saa siirtää huonosti tuulettuvaan sisävarastoon homevaaran vuoksi Tasapainokosteuden määrittämiseksi voi tehdä ohuen kiekon tai lastun (50-100 g). Näytettä voi kuivata esim. sisätiloissa kaksi päivää ja punnita alku- ja loppupainon Pienenä eränä tuoreet pilkotut puut voi heti pinota hyvin tuulettuvaan ulkovarastoon kuivumaan
Kuoren irtoaminen alkukesällä energiapuun aisauksessa Energiapuurankaläjä Irronneita tuohia aisauspaikalla
Mistä hyvän klapin tunnistaa? Yhteen lyötäessä syntyy kirkas ääni Vaalea väri Klapeissa näkyy kuivumisessa syntyviä halkeamia Klapiniput ovat löystyneet Paineilma menee pituussuunnassa klapin läpi Metsänhoitotöissä kuitenkin poistetaan huonolaatuisin puuaines polttopuuksi
Miksi klapien kuivatus epäonnistui? Klapit jäivät liian pitkäksi aikaa sateeseen ja kasaan ruohikon päälle Lahovaurioita eli pehmeää puuainesta Verinahakkaa kuoren alla Sieniä kasvaa pinnassa homevaurioita Kuivatut klapit kostuvat aina syksyllä Mitta- ja laatuvaatimuksia Metsäkeskuksen Halkoliiteri.com -verkkopalvelussa Kosteuden ja energiasisällön määritys mm. Ahma ympäristö Oy
JAMK:n julkaisuja http://www.jamk.fi/fi/tutkimus-ja-kehitys/jamkin-julkaisut/ Uusia menetelmiä metsävaratietojen hyödyntämiseen Weckström, Petteri (toim.) Jyväskylän ammattikorkeakoulu http://www.urn.fi/urn:isbn:978-951-830-336-0 Energiapuun tehokas käsittely ja kuivuminen: Metsä työllistäjänä ja ympäristön hoitokohteena Pietikäinen, Kalevi Jyväskylän ammattikorkeakoulu http://www.urn.fi/urn:isbn:978-951-830-360-5
Keskustelua (käsitelty huhtikuussa 2014, kuvattu elokuussa 2017)