Klapien testikuivaus

 Meillä on polttopuuhun liittyen paljon perinnetietoa/ uskomuksia joista en helpolla löytänyt mitattavia tuloksia joten heräsi mielenkiinto testata kotimittauksin aiheita. Toki usein on polttopuista ja puunpoltosta kuullut kommentteja, esim 

"näin olen tehnyt XX vuotta ja tiedän miten asia on" 

"miksi sitä mittaamaan, puut pesään ja tulta perään"

Mielipiteethän ovat kuin takapuoli, jokaisella sellainen on. Tällä kertaa tutkin omaa mielipidettä verrattuna kuulemaani perinnetietoon.

- puu kuivuu pakkasessa (sublimoituminen)
- haapa ei kuivu vuodessa
- kuori ylös- vai alaspäin
- talvella puut tuodaan pari päivää ennen polttoa sisälle että ne kuivuvat

Koska pommikalorimetriä ei ollut käytössä niin mittauksissa ei selviä miten paljon klapien painosta haihtui terpeenejä ym poltettavaa energiaa jota tuoreessa puussa on enemmän kuivuneeseen verrattuna. Loppiaisena 2023 toin metsästä kuorman puita jotka tuoreena jatkojalostin klapeiksi. Valitsin 4 halkaistua klapia testikappaleiksi, joista toinen oli aina kuori ylöspäin ja vastakappale alaspäin. Aloittaessa huomasin jo valmiiksi testin vinoutuman sillä klapit eivät olleet yhtä suuria. Harmaaleppä ja kuusi oli halkaisijaltaan noin 10 senttiä, rauduskoivu ja hybridihaapa 13 senttisiä. 

Testipaikkana oli polttopuukatos. Katoksessa rimalla irti alustasta nostin klapit rakennustelineen vanerista irti. Taso on puoltoista metriä maasta irti ja pari metriä kattoon matkaa. Painomittauksen yritin tehdä kuukausittain, syksyllä tuli yksi unohdus.

Alkuvuoden havaintoja. 

- Loppiaisesta laskiaiseen puut kevenivät 5-8% lähtöpainosta

- aprillipäivään mennessä 10-16%

- vappuun mennessä 18-36%

- rauduskoivu selkeästi oli hitain kevenemään, sitten haapa

Keveneminen jatkui kesäkuun. Heinäkuusta loppuvuoteen mittauksissa ei juuri muutoksia enää tapahtunut. Kuusi ja harmaaleppä puolittivat painonsa, rauduskoivu pudotti 30% painostaan. Haapa tosin erottui tästä joukosta ja paino keveni vielä heinä- ja elokuussakin saavuttaen kuusen ja harmaalepän. Lokakuu oli todella märkä vuonna 2023, täällä sademäärä oli 10 sentin paikkeilla joten ilman suhteellinen kosteus oli korkea mutta puiden kosteustasapainoon tämä ei mittauksissa juurikaan vaikuttanut ja painnousu oli suht maltillista

Uudenvuoden aattona klapit muuttivat sisälle jatkotesteihin. Olosuhteessa 23 astetta lämmintä ja 40% suhteellinen kosteus on puun suhteellinen kosteus noi 8% (katso ylläoleva taulukko). Kaksi ensimmäistä päivää klapit olivat tässä ja siirtyivät sitten leivinuunin päälle jossa niiden pintalämmöt nousivat noin 27 asteeseen (suht sama kosteustasapaino 8% paikkeilla). 

Ensimmäisen vuorokauden kevenemä oli noin 1½-2% ja toisena päivän prosentin paikkeilla. Eli kahdeksi päiväksi kun tuodaan puut sisälle kuivumaan on tapahtuma aika marginaalinen ulkokuivaan puuhun verrattuna. Joka tapauksessa tarvittava energiamäärä on sama kuivataanko puu poltossa vai sisäilmalla. Puita poltettaessa jos päästään optimaaliseen palotapahtumaan niin puussa olevasta vedystä syntyy vettä huomattava määrä jonka höyrystymiseen tarvittava energia ei juurikaan vaihtele onko puu pari prossaa kuivempaa vai kosteampaa, lainaus puulämmitys.info sivustolta

-  jos normi polttuuklapi painaa kilon, siinä on yleensä 800 g puuta ja 200 g vettä.
Palaessaan 800 g puuta tuotta vettä 430 g + 200 g = 630 g
- jos kilon klapissa on 900 g puuta ja 100 g vettä, sitä tulis yhteensä vettä 485 g + 100g  = 585 g
- jos kilon klapissa on 700 g puuta ja 300 g vettä, sitä tulis yhteensä vettä 380 g + 300g  = 680 g
- jos kilon klapissa on 600 g puuta ja 400 g vettä, sitä tulis yhteensä vettä 325 g + 400g  = 725 g

Ääripäiden erotus vain 140 g.

Vastaavat kastepisteet kun ilmakerroin 1,5 eli 7 m3 ilmaa / kg puuta:

585 g => 50 C
630 g => 52 C
680 g => 53 C
725 g => 56 C

Tähän liittyen seuraava asia mitä odotan puunpolttolaitoksissa kehitettävän omakotitaloluokkaan on kondensoiva savupiippu jolla tuo veden höyrystämiseen saatu energia saadaan takaisin. Kun höyryn saa muutettua takaisin vedeksi saadaan litrasta 0.63 kWh energiaa faasimuutoksessa (sama mitä syntyy 20% puuta kilon poltettaessa). 16 kiloa poltettaessa puuta olisi teoriassa mahdollista saada 10 kWh energiaa enemmän talteen. Se on paljon se. Suuremman kokoluokan lämpöölaitoksissa tästä osa jo saadaankin kerättyä, tosin kondensoituessa tulee rikkihappoa joka aiheuttaa omia vaatimuksia materiaalille.

Sitten alkoi kolmas vaihe kuivauksessa. Seuraavat 4 päivää puut kevenivät 0.4-0.7% vuorokaudessa lähtöpainoon verrattuna. Tämän jälkeen seuraavat mittaustilastot teen viikon välein.

13.1

Viikko punnitusten välissä. Hoikistumista edelleen joka kalikalla 1.3-2.1% luokkaa alkupainosta. Viikko ollut lauhempi joten leivinuunia ei ole päivittäin käytetty lisälämmön lähteenä mutta ei testiklapien ole tarvinnut palella. Koivun suhteen mietityttää että onko se talvella noin paljon kuivempaa verrattuna leppään, kuuseen ja haapaan sen paino on pudonnut selkeesti vähiten lähtöpainosta. Kaikkien kevenimen ollut kuitenin saman suuntaista parin viikon sisäkuivauksen aikana.

20.1

Kolmas sisäviikko kevensi harmaaleppää prosentin verran lähtöpainosta, kuusella vartin-½ prossaa, rauduskoivulla vauhti kesti lähes ennallaan vähän yli prosentin keventymisellä, toki tämä on ollut kaikista hitain painonpudottaja. Hybridihaapa pudotti ja yli prosentin painoaan.

27.1

Neljäs sisäkuivausviikko saa puut lähenemään tasapainokosteutta pikkuhiljaa. Harmaalepällä varttiprosentin verran keventymistä, kuusella alle 0.2%. Painavemmista kalikoista rauduskoivu keveni yli prosentin edelleen ja hybridihaapa melkein ½ prosenttia.

4.2

Viides sisäkuivausviikko. Koivut keveni ½ prosentin verran ja toinen harmaaleppä 0.59%, muilla kalikoilla hoikistuminen oli paljon maltillisempaa ja toinen kuusenkalikka ei menettänyt painoa ollenkaan.

10.2

Kuudes sisäkuivausviikko. Viime viikolla harppauksen tehnyt harmaaleppäkalikka ei keventynyt yhtään, rauduskoivulla noin 0.7% viikko, hybridihaavalla 0.4% ja kuusella 0.3%. Harmaalepät ja kuuset lähtivät loppukuivatukseen leivinuuniin jossa aloittaessa noin 100-120 astetta.

13.2

Neljän uunikuivatuspäivän (2 päivää uunin lämmityksen jälkeen uunissa, sisälämmöt kuivurissa laskevat noin 50-60c paikkeille). Harmaalepässä keventymistä 2.1/2.4%, kuusella noin 1.7%.

17.3

Kuukauden verran olivat testiyksilöt leivinuunin päällä. Harmaalepällä ja kuusella oli havaittavissa painonnousua 5-8g joten niillä saatiin tasapainokosteus putoamaan alle 8% kun mittausajankohtana uunin päällä tasapainokosteuspiste on ollut 8-9% hujakoilla. Rauduskoivu keveni 11-14g ja hybdirihaapa 4-5g joten aika tasapainokosteuteen ovat päässeet. 

Yhteenveto

- ei havaittavissa eroa onko kuori ylös- vai alaspäin

- sublimoitumisen hyödyt pitäsi mitata erikseen, tehdä ensimmäinen testierä loppiaisena ja toinen pääsiäisenä niin sitten selviää onko eroa kevenimsessä esim juhannukseen minkä verran.

- talvella koivu oli huomattavasti kuivempi muihin testipuulajeihin verrattuna

- puiden tuonti sisälle. Viikossa kevenee 5%, seuraavaan 5% kuluu 2½ kuukautta.

- koska 8% loppukosteus on pelkkä oletus en lähde laskemaan lähtökosteutta ja kosteusprosentin muutosta sillä niihin tulee liikaa virhemarginaalia. Lasketut luvut ovat prosentteja lähtöpainosta.

Puu on ihmeellinen raaka-aine joka käyttöä emme kait opi vielä lähiaikoinakaan hyödyntämään kunnolla. Toivottavasti seuraavat sukupolvet onnistuisi esimerkiksi puuta polttaessaan tuottamaan samalla höyryä sähkögeneraattorin pyörittämiseen, kuivatislaamaan metanolia polttokennoihin ja prosessin hukkalämmöllä lämmittämään asuntonsa ja käyttövetensä.