Měření vlhkosti dřeva: Metody a postupy

Dřevo je pravděpodobně nejstarším stavebním materiálem. Pokud pracujete se dřevem, je důležité vědět, jak změřit jeho vlhkost. V tomto článku se podíváme na různé metody měření vlhkosti dřeva, jejich výhody a nevýhody.

Druhy vlhkosti dřeva

Pokaždé, když píši o palivovém dřevu, zdůrazňuji fakt, že existují dva druhy vlhkosti dřeva. Tou první je dřevařská vlhkost, která se dle normy zjišťuje u dřeva určeného pro zpracovatelský průmysl (stavebnictví, nábytkářství). Pro dřevo jako palivo je ovšem důležitý jeho obsah vody, což je normativní název, někdy nazývaný také jako energetická vlhkost.

Pokud máme v úmyslu říci o dřevě, že obsahuje vodu, zpravidla hovoříme o tom, že je vlhké. Ovšem z technického a normativního hlediska jsou pojmy vlhkost a obsah vody dvě odlišné veličiny, které sice kvantitativně popisují množství vody v dřevní hmotě, ovšem každá v jiných číslech.

Vlhkost dřeva je poměr hmotnosti vody k hmotnosti sušiny dřeva. Celkové množství vody se pohybuje v rozmezí 1 - 2 % sušiny dřeva. Voda vázaná se ve dřevě vyskytuje při vlhkostech 0 - 30 %. Důležitou hodnotou vlhkosti je tzv. mez nasycení buněčných stěn MNBS nebo mez hygroskopicity MH, kdy buněčné stěny jsou vodou ještě nasyceny, ale v buněčných dutinách již voda není.

Dřevo s vlhkostí do této meze mění svoje vlastnosti, zejm. mechanické, ale nad touto mezí jsou téměř stálé. MNBS představuje hranici mezi vodou vázanou a volnou. Rozdíl mezi MNBS a MH spočívá v prostředí, kterému je dřevo vystaveno. U MNBS je to voda ve skupenství kapalném, u MH ve skupenství plynném. Při teplotě 15 - 20˚C mají obě veličiny přibližně stejnou hodnotu(cca 30 %).

Čtěte také: Průvodce dřevěným úhelníkem pro přesné měření

Metody měření vlhkosti dřeva

Existuje několik různých metod, jak změřit vlhkost dřeva, a každá má své výhody a nevýhody. V tomto článku se podíváme na čtyři nejběžnější metody: metodu vodoměru, metodu sušení v peci, solnou metodu a metodu elektrického odporu.

Metoda vodoměru

Metoda vodoměru je nejběžnější metodou měření vlhkosti dřeva. Při této metodě se používá zařízení zvané vodoměr, které se umístí na povrch dřeva. Vodoměr měří množství vody, které dřevo absorbuje.

Jak používat vodoměr

  1. Výběr správného vodoměru: Na trhu existuje mnoho různých typů vodoměrů, proto je důležité vybrat si ten správný pro vaše potřeby. Nejběžnějším typem vodoměru je kolíkový typ, který je určen k měření vlhkosti dřeva. Mezi další typy vodoměrů patří kapacitní, vodivé a infračervené měřiče.
  2. Proveďte čtení: Chcete-li provést odečet pomocí vodoměru, jednoduše zasuňte sondy do dřeva a počkejte, až vodoměr ukáže hodnotu. Údaj se zobrazí v procentech vlhkosti (MC).
  3. Výpočet obsahu vlhkosti: Pro výpočet vlhkosti jednoduše odečtěte hmotnost suchého dřeva od hmotnosti mokrého dřeva. Tím získáte celkovou hmotnost vody ve dřevě. Chcete-li zjistit, kolik je to procent, vydělte toto číslo suchou hmotností dřeva a vynásobte 100. Tím získáte obsah vlhkosti v procentech.

Metoda sušení v peci

Ke stanovení hmotnosti dřeva v suchu se používá metoda sušení v peci. Tato metoda zahrnuje sušení dřeva v sušárně při určité teplotě po určitou dobu. Po uplynutí stanovené doby se změří hmotnost dřeva.

Jak používat metodu sušení v troubě

  1. Výpočet hmotnosti dřeva po vysušení v peci: Chcete-li použít metodu sušení v peci, musíte nejprve vypočítat hmotnost dřeva po vysušení v peci. To provedete tak, že kus dřeva před vložením do pece zvážíte. Poté vložte dřevo do trouby nastavené na 49 stupňů a nechte ho tam 24 hodin. Po 24 hodinách dřevo z trouby vyjměte a znovu jej zvažte. Rozdíl mezi oběma hmotnostmi je hmotnost dřeva po vysušení v peci.
  2. Sušení dřeva v peci: Jakmile jste vypočítali hmotnost dřeva vysušeného v sušárně, můžete ho sušit v sušárně. Za tímto účelem nastavte troubu na 49 stupňů a vložte do ní kus dřeva. Nechte jej v troubě 24 hodin, poté jej vyjměte a nechte zcela vychladnout, než přejdete ke kroku 3.
  3. Výpočet obsahu vlhkosti: Po vysušení dřeva v sušárně můžete vypočítat jeho vlhkost podle tohoto vzorce:

    Obsah vlhkosti = (hmotnost vlhkého dřeva - hmotnost suchého dřeva) / hmotnost suchého dřeva x 100 %.

    Pokud například kus mokrého dřeva váží 4.5 Kg a jeho hmotnost po vysušení je 4.1 Kg, jeho vlhkost je 10 %.

    Čtěte také: Druhy impregnace na dřevo

Solná metoda

Solná metoda se používá ke stanovení vlhkosti dřeva měřením množství vody, které dřevo absorbuje, když je ponořeno do roztoku soli. Tato metoda zahrnuje ponoření dřeva do roztoku soli na určitou dobu a následné měření množství vody, které dřevo absorbuje.

Jak používat solnou metodu

  1. Příprava roztoku soli: Prvním krokem při použití solné metody pro měření vlhkosti dřeva je příprava solného roztoku. K tomu budete potřebovat jeden šálek kuchyňské soli na každý galon vody. Rozpusťte sůl ve vodě a míchejte, dokud se zcela nerozpustí.
  2. Ponoření dřeva do solného roztoku: Po přípravě solného roztoku je třeba do něj ponořit dřevo, které chcete testovat. Ujistěte se, že je roztokem pokryto celé dřevo a že pod ním nejsou zachyceny žádné vzduchové bubliny. Dřevo nechte namočené alespoň 24 hodin.
  3. Výpočet obsahu vlhkosti: Po namočení vyjměte dřevo ze solného roztoku a nechte ho vyschnout na vzduchu. Jakmile je dřevo suché, zvažte ho a vypočítejte jeho vlhkost podle následujícího vzorce:

    Obsah vlhkosti = (hmotnost vlhkého dřeva - hmotnost suchého dřeva) / hmotnost suchého dřeva x 100 %.

Metoda elektrického odporu

Metoda elektrického odporu se používá ke stanovení vlhkosti dřeva měřením elektrického odporu dřeva. Tato metoda zahrnuje umístění elektrody na povrch dřeva a průchod elektrického proudu dřevem. Elektrický odpor dřeva se měří a slouží k výpočtu obsahu vlhkosti dřeva.

Jak používat metodu elektrického odporu

  1. Výběr správného měřiče elektrického odporu: Existují různé typy měřičů elektrického odporu, z nichž každý je určen pro specifické aplikace. Pro měření vlhkosti dřeva potřebujete měřič, který dokáže měřit jak vysoké, tak nízké odpory. Nejběžnějším typem měřidla používaným k tomuto účelu je bezkolíkový měřič. Bezkolíkové měřiče fungují tak, že vysílají elektromagnetický signál přes dřevo. Signál je ovlivňován vlhkostí dřeva a tato změna intenzity signálu se používá k výpočtu vlhkosti.
  2. Proveďte čtení: Chcete-li provést měření pomocí bezkolíkového měřiče elektrického odporu, jednoduše přiložte snímač k povrchu dřeva a stiskněte tlačítko "odečíst". Měřič zobrazí údaj v procentech vlhkosti.
  3. Výpočet obsahu vlhkosti: Hmotnost sušiny můžete určit zvážením vzorku dřeva vysušeného v sušárně (dřevo vysušené v sušárně, dokud nedosáhne rovnováhy s okolním vzduchem). Chcete-li určit hmotnost za mokra, jednoduše zvažte vzorek dřeva před jeho vysušením v sušárně. Na základě těchto dvou hmotností můžete vypočítat obsah vlhkosti podle tohoto vzorce:

    Obsah vlhkosti = (mokrá hmotnost - suchá hmotnost) / suchá hmotnost x 100

    Pokud má například vzorek dřeva hmotnost v mokrém stavu 10 gramů a hmotnost v suchém stavu 9 gramů, obsah vlhkosti je:

    Čtěte také: Jak vybrat správnou délku sloupků?

    (10 - 9) / 9 x 100 = 11.1%

Redakční test hrotových vlhkoměrů

V redakčním testu jsme s kolegou Josefem Hodboděm vyzkoušeli měření vlhkosti palivového dřeva běžnými hrotovými vlhkoměry. Záměrně jsme k měření přistoupili tak, jak by jej provedla drtivá většina normálních uživatelů. Prostě jsme „píchli a odečetli“.

U staršího, mokrého a již značně nahnilého dřeva, se oba testované vlhkoměry shodly na vlhkosti 38 %. U čerstvě pokáceného akátu však oba vlhkoměry ukazovaly po každém vpichu jiné a extrémně rozdílné hodnoty. Z tohoto důvodu nebylo možné zvolenými vlhkoměry zjistit reálnou vlhkost polínka.

Důležitý je deklarovaný měřící rozsah daného vlhkoměru. U běžných vlhkoměrů bývá zpravidla horní hranice měřitelnosti 40 až 50 % dřevařské vlhkosti. Pro zjištění správného výsledku je ovšem důležité také kde a jak se na konkrétním vzorku měří, roli hraje také teplota prostředí. Důležitá je zkrátka správná metodika měření.

Německé vlhkoměry mají v originále návodu často uvedenu poznámku, že metodika měření vlhkoměru je v souladu s VDI 4206 část 4, což je oficiální německá metodika zjišťování vlhkosti palivového dřeva. V některých případech lze na trhu nalézt vlhkoměry, u kterých je uvedena tabulka s přepočtem změřené vlhkosti na obsah vody.

Příklad měření

Na té první je měřeno téměř dva roky staré modřínové polínko. Po zapíchnutí oba vlhkoměry shodně ukázaly hodnotu 12 % a doslova se „ani nehnuly“. Na druhé fotografii je výsledek měření polínka ze smrku pokáceného před třemi týdny. Jeho reálná vlhkost byla tedy určitě vyšší jak 100 %.

Metoda pasivních vlhkostních bodů

Na základě mnohaletých zkušeností s dřevostavbami v procesu návrhu, výroby, výstavby a sanací poškozených staveb jsme vyvinuli jednoduše použitelnou a levnou metodu na měření vlhkosti dřeva uzavřeného v konstrukcích dřevostaveb. Nazvali jsme ji „Metoda pasivních vlhkostních bodů“, MPVB.

Principem metody je kombinace jednoduchých a levných komponentů, pomocí kterých je vytvořena síť měřících bodů ve všech kritických místech stavby. Měřící body nejsou pod napětím, proto jsou nazvány „Pasivní vlhkostní body“. Měřícími elektrodami jsou nerezové vruty. Dvojice zašroubovaných elektrod je propojena kabelem s místem určeným k připojení vlhkoměru. Pro měření vlhkosti je použit odporový vlhkoměr.

Metoda pasivních vlhkostních bodů je postavena na odporových vlhkoměrech firmy GHM group. Jako měřící elektrody jsou používány nerezové vruty z důvodu prevence vzniku koroze při mnohaleté expozici. Třetí důležitou součástí jsou propojovací vodiče. Každý pasivní vlhkostní bod je opatřený plastovým krytem, který brání mechanickému poškození instalovaných elektrod.

Systém nesmí být závislý na externím dodavateli - závislost metody je pouze v proškolení uživatele, případně v poskytnutém poradenství. Důkaz předchozích tvrzení je na 3. a 4. obrázku. Na prvku SM 80/140, dlouhodobě klimatizovaném v kryté venkovní expozici (třída provozu 2) jsou nainstalovány dva pasivní vlhkostní body s propojovacími kabely délky 400 mm. Jeden pasivní vlhkostní bod je připojen měřícím kabelem na vlhkoměr. Druhý pasivní vlhkostní bod je měřícím kabelem zapojen do svorkovnice a ze svorkovnice je propojen dalšími vodiči s druhým vlhkoměrem. Oba vlhkoměry ukazují vlhkost 18,0 %.

Vliv vlhkosti na dřevo

Základním problémem životnosti dřevostaveb je vlhkost. Vlhkost má vliv na pevnost dřeva. S rostoucí vlhkostí pevnost klesá. Nadměrná vlhkost dřeva umožnuje růst dřevokazných hub. Napadají stavbu skrytě a do svého odhalení dokáží napáchat velké škody. Proti dřevokazným houbám lze dřevo chránit impregnací. U obytných staveb je ale její použití problematické.

Proto je využívána konstrukční ochrana, tedy takové zabudování dřeva do stavby, aby nedocházelo k jeho navlhání, či dokonce nasakování a bylo zajištěno jeho přirozené vysychání. Po dobu životnosti stavby může být dřevo ohroženo vysokou vlhkostí vzduchu v konstrukcích, kondenzací vodní páry, zatečením, nebo havárií vodovodních instalací a také povodněmi.

Třídy provozu

Třída provozu 1 je charakterizována vlhkostí materiálů odpovídající teplotě 20 °C a relativní vlhkosti okolního vzduchu přesahující 65 % pouze po několik týdnů v roce. V této třídě provozu nepřesahuje průměrná vlhkost u většiny dřeva jehličnatých dřevin 12 %.

Třída provozu 2 je charakterizována vlhkostí materiálů odpovídající teplotě 20 °C a relativní vlhkosti okolního vzduchu přesahující 85 % pouze po několik týdnů v roce. V této třídě provozu nepřesahuje průměrná vlhkost u většiny dřeva jehličnatých dřevin 20 %.

Vliv teploty na měření vlhkosti

Teplota ovlivňuje elektrický odpor dřeva a tím i vlhkost dřeva naměřenou odporovým vlhkoměrem. Proto je na vlhkoměrech možné nastavit kompenzaci na teplotu měřeného vzorku. Ověřovali jsme naměřenou vlhkost dřeva při různém nastavení teplotní kompenzace na vlhkoměru. Při konstantní vlhkosti a teplotě vzorku snižováním nastavené kompenzace teploty na vlhkoměru naměřená vlhkost roste a jejím zvyšováním naopak klesá. Závislost je lineární.

Největší chyba měření zapříčiněná nastavenou kompenzační teplotou na vlhkoměru byla zjištěna u smrkového dřeva. Měřením klimatizovaného vzorku při 20 °C a nastavené kompenzaci 20 °C byla zjištěna vlhkost 15,8 %. Při nastavení kompenzace na 0 °C byla naměřena vlhkost 18,3 % a při 40 °C 13,8 %. V intervalu teplotní kompenzace 0 až 40 °C je tedy rozdíl v naměřené vlhkosti 4,5 %.

Lineární závislost mezi vlhkostí a nastavenou teplotní kompenzací je popsána rovnicí W = − 0,1132T + 18,161, kde W je vlhkost vzorku a T teplota nastavená na vlhkoměru. Korelační koeficient je 0,994. Z toho plyne, že pro změření vlhkosti s přesností jedno procento, musíme určit teplotu v místě měření s přesností osm stupňů Celsia.

Proto jsme navrhli dva způsoby určení teploty v měřeném místě. První vychází z posouzení skladby stavební konstrukce z hlediska šíření tepla a vodní páry dle ČSN 73 0540. Druhá metoda určuje teplotu v daném místě konstrukce na základě interiérové a exteriérové teploty.

V tabulce č. 1 lze při znalosti teploty v interiéru a exteriéru a relativní hloubce umístění elektrod (tabelované po desetinách) zjistit přibližnou teplotu v místě měření.

Závěr

Měření vlhkosti dřeva je klíčové pro zajištění jeho trvanlivosti a stability, zejména v dřevostavbách. Existuje několik metod měření, z nichž každá má své specifické využití. Metoda pasivních vlhkostních bodů představuje inovativní a cenově dostupný přístup pro monitorování vlhkosti v konstrukcích dřevostaveb.

tags: #měření #vlhkosti #dřeva #metody

Oblíbené příspěvky: