Увлажнитель адиабатический – Увлажнение воздуха – адиабатические, изотермические, ультразвуковые системы

Увлажнение воздуха – адиабатические, изотермические, ультразвуковые системы

Одним из важнейших параметров для комфортного проживания человека или пребывания его в каком-либо помещении достаточно долгое количество времени является влажность окружающего воздуха. Ее отклонение от оптимальных значений отрицательно влияют на наше самочувствие.

Излишняя сухость уменьшает содержание кислорода в воздухе, вызывает сухость слизистых оболочек глаз и органов дыхания человека. Она является причиной преждевременного старения кожи, ломкости волос и ногтей, плохого самочувствия, заболеваний дыхательных путей.

Кроме того, влажность может повлиять и на функционирование оборудования. Излишний или чрезмерно низкий ее показатель может стать причиной выхода из строя многих устройств.

Большинство видов оборудования требуют определенного содержания влаги в воздухе. Оптимальный уровень влажности окружающего воздуха – 40-50 %.

Из всего многообразия подходов и оборудования для поддержания необходимого уровня влажности можно выделить систему адиабатического увлажнения.

Адиабатическое увлажнение воздуха

В настоящее время адиабатические системы увлажнения являются наиболее эффективным. Адиабатический процесс увлажнения основан на использовании кинетической энергии воды, проходящей через специальный насос. Данный насос под большим давлением (около 70 атмосфер) подает воду через форсунки, разбрызгивающие ее в атмосферу в виде мелкодисперсной аэрозоли. При этом размер водяных частиц составляет 6-8 микрон!

В комплект данной системы увлажнения, кроме самого механизма разбрызгивания, входит блок управления для регулировки давления воды и сжатого воздуха. Это позволяет при необходимости изменять текущую производительность системы и, как следствие, уровень влажности окружающего воздуха.

Как правило, данные системы увлажнения устанавливаются на этапе монтажа вентиляции, конечно, при условии, что вентиляционная система предполагается к установке на Объекте.

Преимущества адиабатических систем увлажнения

Основными достоинствами этого способа являются:

• Малое потребление электроэнергии, которое составляет около 5 Вт на 1 литр распыляемой влаги
• Возможность круглогодичного использования. А в летнее время, помимо увлажнения, происходит охлаждение воздуха
• Высокая производительность, которая при необходимости может составлять до нескольких килограмм увлажненного воздуха в час
• Экологичность, которая обусловлена отсутствием выделения в атмосферу каких-либо вредных вещества
• Возможность применения различных моделей в зависимости от типа увлажняемого пространства

Принцип действия адиабатических увлажнителей и их основные отличия от аналогичных систем

Повторимся, что адиабатическое увлажнение представляет собой процесс, при котором насыщение воздуха влагой происходит с помощью испарения воды в помещении. Внешние источники тепловой энергии при этом не используются, поэтому температура воздуха не повышается. Некоторые модели адиабатических увлажнителей дополняются вентиляторами для равномерного распределения воздуха. Источником влаги служит водопроводная система, вода из которой проходит многоступенчатую систему очистки и обеззараживания.

Этот метод стал применяться сравнительно недавно. Необходимость подобной инновации диктовалась двумя причинами:

• Во-первых, адиабатическое увлажнение воздуха является энергосберегающей технологией, востребованной в настоящее время
• Во-вторых, современные производственные стандарты требуют максимально сжатых сроков достижения необходимых температурно-влажностных параметров. Форсуночные системы увлажнения отвечает данным требованиям. Особенно это эффективно для деревянного домостроения.

Основными отличиями данной системы увлажнения воздуха от традиционного пароувлажнения, интегрированного с системой вентиляции, являются:

1. Более высокий коэффициент использования воды – почти 90% ее объема используется по назначению
2. Минимальные затраты электроэнергии
3. Система увлажнения не требует наличия компрессора, фильтров и другого дорогостоящего оборудования
4. Компактность и в озможность тонкого регулирования количества и направления распыления влаги
5. Отсутствие побочный эффектов (посторонние запахи, грибок и т.д.), которые могут образовываться в скрытых полостях (воздуховоды)

Европейский опыт

В европейских странах энергосбережение и экологичность являются решающими факторами при внедрении той или иной технологии. Поэтому адиабатические системы увлажнения используется там в больших масштабах. В Швейцарии и Германии более 60% установок промышленного увлажнения работают по этому принципу.

Большинство известных производителей климатического оборудования в своем модельном ряду имеют системы форсуночного увлажнения. Распространен этот способ и в странах с жарким климатом – на юге Европы, в Центральной Америке, во многих азиатских странах.

Перечень увлажняемых Объектов

Вследствие эксплуатационных преимуществ адиабатические увлажнители получили широкое применение в помещениях, где необходимо обеспечить строго определенный уровень влажности. В частности, они используются:

• В типографиях, при производстве рекламной и полиграфической продукции
• В текстильной промышленности
• В деревообрабатывающих цехах, в целлюлозно-бумажном производстве
• В студиях звукозаписи, концертных залах
• В фотолабораториях
• В операционных, родильных отделениях
• В табачной промышленности
• В музеях, архивах, книгохранилищах
• В пищевой промышленности при производстве сыров, колбас, хлеба, в винных погребах
• В парниках, инкубаторах, фермах, теплицах
• В электронной промышленности, в точном приборостроении
• В залах аэропортов, вокзалов
• Широкое бытовое применения в жилых и административно-офисных зданиях

Основные функциональные особенности

В отличие от аналогичных систем адиабатические увлажнители практически не потребляют электроэнергию, являются автономными. Для выработки влаги в количестве 1 кг/час необходимо всего лишь 10-50 Вт – электричество требуется только для распыления воды в форсунках. За счет минимальных затрат эффективность форсуночных систем почти на порядок выше, чем у аналогов.

Переход из аэрозольного в парообразное состояние сопровождается снижением температуры окружающего воздуха на несколько градусов. Это действие также используется во многих случаях (в холодильных установках, в типографиях и т.д.).

При работе адиабатических систем отсутствуют негативные побочные эффекты (образование конденсата на поверхности оборудования, колебание уровня влажности воздуха, оседание известкового налета и т.д.). Эти устройства очень надежны, просты в установке и обслуживании. Диапазон настраиваемой влажности при этом очень широкий. С помощью гигростатов ее можно устанавливать от 30-35% до 90-100% с минимальным шагом настройки.

Еще одно преимущество подобных систем – их экологичность. Принцип их работы исключает какое-либо вредное воздействие на окружающую среду и здоровье людей, работающих в увлажняемом помещении. Более того, за счет возможности гибкой настройки уровня влажности и охлаждения воздуха можно создать микроклимат, максимально благоприятный для находящихся рядом людей. Работа увлажнителей включает в себя цикл промывки и фильтрации подаваемой мелкодисперсной влаги. Большинство адиабатических систем ведущих мировых производителей имеют гигиенические сертификаты, соответствуют мировому стандарту VDI 6022.

Варианты установки

Системы адиабатического увлажнения существуют в нескольких различных вариантах. За счет этого можно подбирать конфигурацию, максимально соответствующую текущим индивидуальным требованиям. Существуют однозональные и мультизональные системы с единым централизованным управлением.

Для больших помещений со сложной геометрией применяются канальные системы, в которых увлажненный и обработанный воздух подается по воздуховодам через решетки, диффузоры и анемостаты. В небольших пространствах, как правило, устанавливаются отдельно расположенные устройства, распространяющие влагу непосредственно из форсунок.

Адиабатические увлажнители могут использоваться как самостоятельное оборудование (как правило, это распылительное оборудование воздушно-водяного типа), так и в составе секций центрального кондиционирования (увлажнители водяного типа). Конкретная модель подбирается исходя из типа и объема помещения, сезона, требуемых температурно-влажностных параметров.

Решение вопроса влажности в помещениях возможно не только системами, основанными на адиабатическом методе увлажнения, а также существуют и другие подходы.

Естественное увлажнение

Самый простой и дешевый способ – естественное увлажнение с помощью аквариумов, открытых форточек, мини-фонтанов. Эти меры могут создать оптимальный уровень влажности в небольшом помещении, но в больших пространствах (тем более, в промышленных зонах) этот метод неэффективен.

Изотермическое увлажнение

Еще один способ увлажнения – изотермический (с помощью пара). Принцип действия следующий – в емкости с водой находятся два электрода, которые создают разность потенциалов, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Вода испаряется, увеличивая влажность окружающего воздуха. Эти приборы обладают большой производительностью, но и потребляют много электроэнергии. Кроме того, система должна включать в себя гигростат для отключения при достижении заданного уровня влажности. Сам прибор необходимо размещать на удалении от людей и мебели, так как он выделяет горячий пар.

Ультразвуковые системы увлажнения воздуха

Другой вид искусственных увлажнителей – холодные (ультразвуковые). В помещение устанавливается прибор, состоящий из емкости, в которую заливается вода, и вентилятора. Вентилятор засасывает воздух в устройство, проходя через которое воздух очищается и увлажняется. Кроме увлажнения, такой подход способен снизить температуру в помещении на 1-2 градуса.

Основное достоинство – невысокая цена этого варианта. Кроме того, эта система работает бесшумно, потребляет малое количество электроэнергии. Но она эффективна только для небольших помещений. Стоимость же самого ультразвукового увлажнителя весьма высока. Кроме того, прибор должен комплектоваться дорогими сменными очистительными фильтрами.

www.vidstroi.ru

АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

Согласно нормативам в помещениях с постоянным пребыванием людей необходимо поддерживать не только определенную температуру, но и влажность. Пониженная влажность способствует накоплению статического электричества на металлических предметах. Повышенная — также неприятна и ведет к ощущению духоты и выпадению конденсата на поверхностях.

Методы увлажнения

Рис. 1. Методы увлажнения: 1-2 – изотермическое увлажнение, 1-3 – адиабатное (изоэнтальпийное) увлажнение

Влажность поддерживается специальными устройствами — увлажнителями. Они делятся на два принципиально разных типа, отличающихся методом увлажнения, — оно может быть адиабатное (изоэнтальпийное) или изотермическое (рис. 1, линии 1–3 и 1–2 соответственно).

Адиабатное (изоэнтальпийное) увлажнение

Адиабатное увлажнение представляет собой процесс самого обычного испарения воды в окружающую среду. Именно так со временем испаряется вода в стакане, исчезают лужи на дорогах…

Движущей силой процесса испарения является разность парциальных давлений водяного пара над поверхностью воды (где оно велико и практически равно давлению насыщенного пара) и в окружающем воздухе (где оно ниже, причем тем ниже, чем суше воздух).

Эффективность адиабатного увлажнения зависит от площади влажной поверхности и скорости обдувающего ее воздуха. Поэтому элементы, с которых происходит испарение в использующих этот метод увлажнителях, представляют собой либо матерчатые или бумажные кассеты, либо пластиковые диски, по которым стекает вода. Эти элементы встраивают в воздуховод или обдувают отдельным вентилятором.

С физической точки зрения происходит следующее: поток воздуха поглощает влагу, превращая ее в водяной пар. Процесс превращения воды в пар требует огромного количества энергии. Эту энергию воздух отдает воде, вследствие чего охлаждается. Общая же энергия системы (энтальпия) практически неизменна, поэтому процесс называется изоэнтальпийным (адиабатным).

На Id-диаграмме данный процесс изображается прямой линией вдоль изоэнтальпы вправо вниз (рис. 1).

Адиабатный метод увлажнения применяется в испарительных, расщепляющих и ультразвуковых увлажнителях.

Изотермическое увлажнение

Изотермическое увлажнение — это процесс смешения водяного пара с потоком воздуха.

Задачей увлажнителя является подготовка пара из воды, но на этот раз энергия, необходимая для превращения жидкости в газ, берется не из воздуха, а из электросети. В результате температура воздуха при увлажнении практически не изменяется (поэтому метод и называется изотермическим), а счет на электроэнергию вызывает легкое недоумение, ведь установка производительностью всего 1 л/ч потребляет 700 Вт, а увлажнение квартиры зимой требует около 3 кВт.

На Id-диаграмме линия процесса направлена вдоль изотермы вправо (рис. 1).

Изотермический метод увлажнения применяется в нагревательных, инфракрасных и электродных увлажнителях.

С точки зрения терминологии отметим, что изотермические увлажнители часто называют пароувлажнителями, так как они в ходе своей работы генерируют пар. В свою очередь, адиабатные увлажнители называть пароувлажнителями нельзя.

Типы увлажнителей

Рассмотрим подробнее каждый из упомянутых типов увлажнителей:

Изотермические увлажнители

Рис. 2. Электродный увлажнитель HygroMatik

Нагревательные увлажнители

В нагревательных увлажнителях вода нагревается и вскипает в специальном бачке, а появляющийся при этом пар подается по шлангу в воздуховод, где равномерно распределяется посредством трубки с мелкими отверстиями по всей длине (парораспределителя).

Генерируемый пар при этом должен быть перегрет, чтобы не конденсироваться на стенках шланга по пути к воздуховоду.

Инфракрасные увлажнители

Инфракрасные увлажнители схожи с нагревательными и отличаются лишь способом нагрева воды. В данном случае применяются лампы, греющие воду посредством инфракрасного теплового излучения.

Электродные увлажнители

Увлажнители электродного типа (рис. 2) для получения пара используют явление диссоциации воды — ее разложения под действием электрического тока. В бак с водой опускают два электрода — анод и катод и подают на них напряжение. Ток, проходя через воду, нагревает ее и превращает в пар.

Электродные пароувлажнители более эффективны, нежели нагревательные и инфракрасные. Кроме того, они гораздо безопаснее: в случае отсутствия воды электрическая цепь разрывается и увлажнитель автоматически отключается.

Адиабатные увлажнители

Испарительные увлажнители

В испарительных увлажнителях вода подается на специальную поверхность (как правило, бумажную или пластиковую), обдуваемую воздухом. При обдувании влага постепенно испаряется, тем самым увлажняя воздух.

Расщепляющие увлажнители

Расщепляющие увлажнители используют сжатый воздух или водяной насос высокого давления для расщепления воды на мелкие частицы, которые направляются в поток воздуха и легко испаряются.

Ультразвуковые увлажнители

Рис. 3. Ультразвуковой увлажнитель воздуха Boneco

Это самый современный тип увлажнителей (рис. 3). Здесь используется специальная мембрана, которая вибрирует с высокой частотой. Вода, попадающая на мембрану, мгновенно распыляется и превращается в облако из микрочастиц. Воздух, проходящий через это облако, эффективно поглощает влагу.

Отметим, что для последних двух типов увлажнителей необходима чистая вода во избежание загрязнения воздуха примесями. Многие производители, стремясь сделать расщепляющие и ультразвуковые увлажнители максимально безопасными для человека, оснащают их рядом функций, которые решают эту проблему.

Плюсы, минусы и сферы применения

Как уже было сказано, основным отличием адиабатного увлажнения от изотермического является то, что в первом случае на испарение воды тратится энергия воздушного потока, вследствие чего он охлаждается, а во втором случае используется электроэнергия из сети. Следовательно, там, где охлаждение воздуха невыгодно, необходимо использовать изотермическое увлажнение.

Например, зимой в приточной вентиляции квартиры, офиса или административного здания воздух, забираемый с улицы, в абсолютной величине содержит мало воды, а потому после нагревания его влажность составляет всего 10–15 %. Увлажнение только что нагретого воздуха адиабатным методом охладит его и потребует очередного нагрева, что усложняет систему. Поэтому в этом случае рекомендуется использовать изотермические увлажнители.

В то же время летом наружный воздух с температурой 28 °C и влажностью 35 % при помощи бытового или канального адиабатного увлажнителя может быть охлажден до вполне комфортной температуры 23 °C при влажности 60 %. Здесь следует отметить, что увлажнение после 60 % хотя и приводит к последующему снижению температуры воздуха, но не рекомендуется, так как высокая влажность вызывает ощущение духоты и дискомфорта.

Еще одна сфера применения адиабатных увлажнителей — охлаждение воздуха, поступающего в конденсатор, для последующего максимально возможного снижения температуры конденсации в холодильном контуре.

Такая необходимость возникает в жаркие дни и несет в себе сразу несколько преимуществ. Во первых, это позволяет избежать аварии холодильной установки по высокому давлению. Во вторых, снижение температуры конденсации на 1 °C увеличивает холодильную мощность на 3 %. Наконец, если адиабатное охлаждение воздуха для конденсатора было заложено на стадии проектирования установки, то это позволит сэкономить на капитальных вложениях: потребуется менее мощный конденсатор или драйкулер.

Данная система может использоваться в конденсаторах чиллеров, в компрессорно-конденсаторных блоках, выносных конденсаторах, а также в драйкулерах и других охладителях рабочего вещества (воды, раствора гликоля, хладагента) наружным воздухом.

Изотермическое увлажнение в приточной системе вентиляции

Рис. 4. Общая схема установки пароувлажнителя в систему приточной вентиляции

В приточных системах вентиляции для малых и средних объектов используется, как правило, изотермическое увлажнение. При этом увлажнитель может монтироваться отдельно (обычно на стену) либо встраиваться в воздуховод.

В первом случае увлажнитель никак не связан с вентиляцией и работает полностью автономно, самостоятельно генерируя необходимое количество пара посредством регулирования потребляемой мощности, создавая воздушный поток, в который вводится пар, встроенными вентиляторами.

Во втором случае увлажнитель напрямую завязан на работу приточной системы вентиляции, и пар распыляется в воздуховод, движение воздуха в котором обеспечено приточным вентилятором. Соответственно, при отключении вентиляции должно быть предусмотрено отключение увлажнителя (как правило, у увлажнителей есть соответствующие контакты).

Подача пара в приточный воздуховод осуществляется с помощью линейного парораспределителя, пар к которому подается через шланг (рис. 4). Точное место размещения линейного парораспределителя с привязками по высоте воздуховода следует уточнять согласно рекомендациям по монтажу пароувлажнителя.

При отсутствии приточного воздуховода для установки парораспределительной трубки предусматривается вентиляторный блок, имеющий присоединительные отверстия для парораспределителя и вентилятор для создания воздушного потока. Преимущества данного вида установки пароувлажнителя по сравнению с настенным моноблоком заключаются в возможности монтажа основного и вентиляторного блоков на удалении друг от друга.

Управление пароувлажнителем может осуществляться как встроенным, так и выносным пультом.

Секции увлажнения в приточных установках

Рис. 5.Схема центрального кондиционера: 1 – воздушная заслонка; 2 – фильтр; 3 – охладитель; 4 – калорифер первичного подогрева; 5 – увлажнитель; 6 – калорифер вторичного подогрева; 7 – вентилятор; 8 – шумоглушитель.

В мощных вентиляционных агрегатах в качестве опциональных секций устанавливаются адиабатные увлажнители. И тут есть свои особенности.

В секцию увлажнения должен подаваться уже нагретый воздух, причем параметры этого нагрева определяются из следующего условия: воздух после нагревателя должен иметь такую энтальпию, при которой в процессе увлажнения он сможет достичь необходимого влагосодержания. Например, если воздух будет недостаточно нагрет, то при увлажнении он достигнет состояния насыщения (φ = 100 %) раньше, чем получит требуемое количество воды.

При детальном изучении этого вопроса выяснится, что температура перед увлажнителем должна быть заметно выше температуры в помещении (например, 40 °C и 24 °C, как в примере расчета ниже).

Далее после увлажнения воздух будет иметь температуру ниже требуемой, поэтому требуется вторая ступень нагрева, доводящая его до нужных кондиций.

Таким образом, в приточных установках с секцией увлажнения (именуемых также центральными кондиционерами) присутствует два нагревателя: до и после увлажнителя (рис. 5).

Управление увлажнителем осуществляется с щита центрального кондиционера. При этом задаются лишь требуемые значения температуры и влажности, настройка же нагревательных и увлажняющей секций происходит в автоматическом режиме.

Пример расчета изотермического увлажнителя

Данные приточной установки:

Расход приточного воздуха: G_пр = 700 м³/ч.

Параметры окружающей среды (стандартные расчетные условия):

Расчетное давление: Р_расч = 0,1 МПа.

Температура наружного воздуха: t_нар = –26 °C.

Энтальпия наружного воздуха: i_нар = –25,1 кДж/кг.

Влагосодержание наружного воздуха (определяется по I d-диаграмме): d_нар = 0,42 г/кг.

Влажность наружного воздуха (определяется по I d- диаграмме): φ_нар = 91 %.

Параметры внутренней среды:

Поддерживаемая в помещении температура: t_пом = 24 °C.

Влажность, поддерживаемая в помещении: φ_пом = 50 %.

Влагосодержание воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): d_пом = 9,4 г/кг.

Энтальпия воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): i_пом = 48 кДж/кг.

Плотность воздуха в помещении (определяется по I d-диаграмме): ρ_пом = 1,17 кг/м³.

Термодинамические данные:

Скрытая теплота парообразования: r_вода = 2500 кДж/кг.

Расчет необходимой паропроизводительности увлажнителя

К увлажнителю воздух поступает после нагревателя, поэтому температура воздуха равна заданной в помещении (t_пом). При этом процесс нагрева происходит при постоянном влагосодержании, следовательно, влагосодержание нагретого воздуха равно влагосодержанию наружного (d_нар).

Температура воздуха после нагревателя: t_нагр = t_пом. T_нагр = 24 °C.

Влагосодержание воздуха: d_нагр = d_нар d_нагр = 0,42 г/кг.

Энтальпия воздуха (определяется по I d-диаграмме): i_нагр = 25 кДж/кг.

Влажность воздуха (определяется по I d-диаграмме): φ_нагр = 2 %.

Плотность воздуха (определяется по I d-диаграмме): ρ_нагр = 1,17 кг/м³.

Как видно, зимой влажность воздуха после нагревателя составляет всего 2 % — именно это и является причиной необходимости комплектования приточной установки увлажнителем. При его отсутствии в помещении будет подаваться чрезвычайно сухой воздух. К слову, за счет влаговыделений в помещении (использование воды в квартире, влаговыделения людей и животных через пот и дыхание) влажность воздуха, безусловно, растет. Как правило, она составляет порядка 20 % и тем ниже, чем ниже наружная температура.

Целью увлажнителя является увеличение относительной влажности воздуха до заданного значения (φ_пом) без изменения его температуры. Таким образом, влагосодержание воздуха должно быть увеличено с d_нагр до d_пом.

Разность влагосодержаний воздуха в помещении и после нагревателя:

d_увл = d_пом — d_нагр.
d_увл = 8,98 г/кг.

Необходимая паропроизводительность увлажнителя:

P_увл = d_увл∙G_пр∙ (ρ_нагр + ρ_пом)/2.

P _увл = 7,4 кг/ч.

Таким образом, в приточной системе вентиляции с расходом G_пр = 700 м³/ч при необходимости увлажнить воздух до 50 % потребуется расход воды (паропроизводительность увлажнителя) не менее P_увл = 7,4 кг/ч.

Зная паропроизводительность увлажнителя, можно оценить потребляемую им мощность. Данная оценка основывается на том, что определенный расход воды требуется перевести в газовое агрегатное состояние (пар), то есть затратить энергию фазового перехода (так называемая скрытая теплота парообразования).

N_увл = P_увл∙r_вода.

N _увл = 5,1 кВт.

Экспресс-метод расчета производительности и мощности пароувлажнителя

Экспресс-метод позволяет оценить паропроизводительность без сложных расчетов и использования I d-диаграммы.

P_увл [кг/ч] = 0,21∙G [м³/ч]∙φ [ %]∙10^–3,

где G и φ — соответственно расход приточного воздуха и требуемая поддерживаемая в помещении влажность.

Приведенная формула оценочного расчета паропроизводительности действительна только для зимнего периода времени; дает наилучшие результаты при влажности в помещении 30 …70 % и при любых расходах воздуха.

Экспресс-метод расчета потребляемой пароувлажнителем мощности сводится к простой формуле и практически не имеет ограничений по использованию:

N_увл [кВт] = 0,7∙P_увл [кг/ч].

Пример расчета адиабатного увлажнителя

Данные приточной установки:

Расход приточного воздуха: G_пр = 700 м³/ч.

Параметры окружающей среды (стандартные расчетные условия):

Расчетное давление: Р_расч = 0,1 МПа.

Температура наружного воздуха: t_нар = –26 °C.

Энтальпия наружного воздуха: i_нар = –25,1 кДж/кг.

Влагосодержание наружного воздуха (определяется по I d-диаграмме): d_нар = 0,42 г/кг.

Влажность наружного воздуха (определяется по I d диаграмме): φ_нар = 91 %.

Параметры внутренней среды:

Поддерживаемая в помещении температура: t_пом = 24 °C.

Влажность, поддерживаемая в помещении: φ_пом = 50 %.

Влагосодержание воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): d_пом = 9,4 г/кг.

Энтальпия воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): i_пом = 48 кДж/кг.

Плотность воздуха в помещении (определяется по I d диаграмме): ρ_пом = 1,17 кг/м³.

Термодинамические данные:

Скрытая теплота парообразования: r_вода = 2500 кДж/кг.

Теплоемкость воздуха c_возд = 1,005 кДж/кг∙°C.

Расчет необходимой производительности увлажнителя.

К увлажнителю воздух поступает после предварительного нагрева. Мощность предварительного нагревателя ограничивается минимальным значением, таким, чтобы воздух после него в процессе адиабатного увлажнения смог принять количество влаги, требуемое для достижения влагосодержания d_пом. По I d-диаграмме видно, что, как правило, первая ступень нагрева должна быть мощнее, чем в системе с изотермическим увлажнителем.

Для нашего примера можно принять температуру первого нагрева t_нагр = 40 °C. Процесс нагрева происходит при постоянном влагосодержании, следовательно, влагосодержание нагретого воздуха равно влагосодержанию наружного (d_нар). Таким образом, в увлажнитель попадет воздух с параметрами:

Температура воздуха после нагревателя: t_нагр = 40 °C.

Влагосодержание воздуха: d_нагр = d_нар d_нагр = 0,42 г/кг.

Энтальпия воздуха (определяется по I d-диаграмме): i_нагр = 41,3 кДж/кг.

Влажность воздуха (определяется по I d-диаграмме): φ_нагр = 1 %.

Плотность воздуха (определяется по I d-диаграмме): ρ_нагр = 1,11 кг/м³.

Целью адиабатного увлажнителя является увеличение влагосодержание воздуха до заданного значения (d_пом) с целью последующего нагрева до требуемой температуры t_пом и, таким образом, достижения заданной влажности φ_пом.

Энтальпия воздуха после увлажнения: i_{ад_увл} = i_нагр i_{ад_увл} = 41,3 кДж/кг

Влагосодержание воздуха: d_{ад_увл} = d_пом d_{ад_увл} = 9,4 г/кг.

Температура воздуха (определяется по I d диаграмме): t_{ад_увл} = 17,4 °C.

Влажность воздуха (определяется по I d диаграмме): φ_{ад_увл} = 75 %.

Плотность воздуха (определяется по I d диаграмме): ρ_{ад_увл} = 1,20 кг/м³.

Разность влагосодержаний воздуха в помещении и после нагревателя:

D_увл = d_{ад_увл} — d_нагр.

D_увл = 8,98 г/кг.

Необходимая производительность увлажнителя:

P_увл = d_увл∙G_пр∙ (ρ_нагр + ρ_пом)/2.

P _увл = 7,4 кг/ч.

Мощность для адиабатного увлажнителя не рассчитывается, так как процесс увлажнения изоэнтальпийный и, соответственно, затраты энергии равны нулю.

Теперь остается определить мощность второго нагревателя, необходимого для догрева увлажненного воздуха до заданной температуры t_пом:

N_нагр2 = c_возд ∙ G_пр ∙ ρ_пом ∙ (t_пом — t_{ад_увл}).

N_нагр2 = 1,5 кВт.

Выводы

Итак, под созданием комфортных условий подразумевается не только поддержание заданной температуры, но и контроль влажности. Вопросы увлажнения в разных аспектах важны как в холодный, так и в летний период года.

Так, зимой влагосодержание уличного воздуха мало (менее 1 г/кг) и после подогрева воздуха в калориферах на выходе получается сухой поток (относительная влажность не выше 5 %). Увлажнение воздуха может осуществляться адиабатным или изотермическим методом в зависимости от вида вентиляционного оборудования и других факторов.

В летний период увлажнение приточного воздуха практически неактуально, разве что использование эффекта охлаждения и увлажнения адиабатных увлажнителей в условиях сухого климата. Однако интерес представляет адиабатное охлаждение воздуха, охлаждающего наружные блоки систем кондиционирования (конденсаторы чиллеров, выносные конденсаторы, компрессорно-конденсаторные блоки, драйкулеры). Эта тема будет более подробно освещена в следующих номерах журнала.

Кроме того, отдельной темой является использование прецизионных кондиционеров со встроенными увлажнителями, что актуально для промышленных и телекоммуникационных объектов, какими, например, являются центры обработки данных. Об этом также будет рассказано в ближайших выпусках.

Юрий Хомутский, технический редактор журнала «Мир климата»

www.hvac-school.ru

Адиабатическая система увлажнения | Дом

Фондовая оранжерея Главного ботанического сада – это уникальный музей тропических и субтропических растений, доступный широкому кругу посетителей. Она является хранилищем редких и исчезающих растений, некоторые виды которых внесены в международную Красную книгу. Данное сооружение создавалось по специальному проекту с привлечением ведущих институтов Российской Федерации и Финляндии и представляет собой сложную светопрозрачную оболочку из энергосберегающих стеклопакетов на металлическом каркасе. Объект относится к числу уникальных и сложных как в проектировании и строительстве, так и в обеспечении системами поддержания климата.

Общая площадь двух корпусов составляет 6000 м². Первый корпус был возведен в 2008 году и предназначен для экспозиций отдела «Водная и прибрежно-водная флора тропиков», а также для отдела «Влажный тропический лес». Второй корпус открылся во втором квартале 2015 года — в нем размещены отделы «Влажные субтропики и горы тропиков» и «Сухие субтропики». Круглый год здесь должна поддерживаться влажность воздуха 70—80% и температура 28 °С.

 Для того чтобы осознанно подойти к обсуждению увлажнения воздуха в промышленном масштабе, необходимо определить два основных метода увлажнения, которые в настоящее время наиболее широко представлены на российском рынке. Изотермические увлажнители, или как их еще называют – паровые, используют электроэнергию в качестве внешнего источника тепла. Нагретая до температуры кипения вода преобразуется из жидкого состояния в газообразное, то есть в пар, который и вступает во взаимодействие с окружающей средой. Поскольку масса водяного пара значительно меньше, чем масса воздуха, пар беспрепятственно распространяется по помещению, тем самым повышая уровень влажности.

Преимуществаизотермических увлажнителей вполне очевидны:

• они просты по конструкции,
• надежны в эксплуатации,
• обладают санитарно-гигиенической безопасностью,
• сравнительно недорого стоят.

Но, наряду с достоинствами, у данной технологии есть и свои недостатки. Пожалуй, одними из наиболее существенных минусов являются высокий уровень энергопотребления и невысокая производительность.

Сравнение изотермических и адиабатических увлажнителей воздуха по мощности потребления электроэнергии

В изотермических увлажнителях расход энергии, главным образом, связан с производством пара и практически равен теплоте, затраченной на испарение воды, и теплоте, затраченной на подогрев воды до температуры кипения. То есть в среднем общая мощность, потребляемая изотермическими увлажнителями, составляет 750 Вт на 1 кг влаги в час. Именно поэтому они чаще всего используются в жилых и коммерческих помещениях, операционных, чистых комнатах и т.д., где дефицит влаги обычно не превышает 100–130 кг/ч.

В случае с Фондовой оранжереей обеспечить требуемый уровень влажности необходимо было на нескольких тысячах квадратных метров площади, поэтому как альтернативное и наиболее оптимальное решение была предложена адиабатическая система увлажнения воздуха CAREL серии MC.

Принцип работы таких увлажнителей основан на прямом испарении воды в потоке воздуха без подвода внешней энергии и, следовательно, без повышения температуры воды. Иными словами, насыщение воздуха влагой происходит благодаря распылению в нем мельчайших водяных частиц. Распыление осуществляется при помощи сети форсунок, расположенных по всему объему обслуживаемых помещений. В форсунке происходит смешение воды и сжатого воздуха в определенной пропорции, вследствие чего образуется мелкодисперсная смесь. Физически процесс распыления идентичен выпадению тумана. Количество форсунок подобрано исходя из условия перекрывания общей площади отделений. Всего в оранжерее предусмотрено 252 форсунки производительностью 2,7 л/ч. Чтобы свести до минимума объем работ по техническому обслуживанию, система увлажнения оснащена специальной установкой водоподготовки, так называемой системой обратного осмоса.

ilsvik.ru

Адиабатические увлажнители воздуха

Адиабатические увлажнители воздуха Cyclone HCU (к вентиляционным установкам ВЕЗА и VKT)

Адиабатические увлажнители воздуха Cyclone HCU предназначаются для совместной  работы с вентиляционными агрегатами и установками ВЕЗА и VKT. Плюсом и преимуществом таких увлажнителей является то, что вместе с процессом увлажнения происходит и процесс понижения температуры воздуха, то есть – его охлаждение. Именно этот фактор позволяет эксплуатировать такие увлажнители и в качестве охлаждающей секции вентиляционной установки, например в жару, летом. Данные увлажнители Cyclone HCU работают по принципу поверхностного испарения, что позволяет не перенасытить влагой воздух в помещении. Преимущества адиабатических увлажнителей воздуха Cyclone HCU: Возможно производство увлажнителей с толщиной кассет по запросу заказчика – 10, 20, 30 см, Энергоэкономичность в работе, Идеальны для промышленных помещений и морозильных камер, Эффективность увлажнения до 95%, Точное поддержание уровня влажности, Гарантия – 2 года.

www.aerostandart.ru

Адиабатические увлажнители воздуха в Санкт-Петербурге

Стоимость  по запросу.

Адиабатические увлажнители воздуха, если совсем коротко — все те устройства, что увлажняют воздух холодным способом. Они распыляют в воздухе воду в виде тонкого водного аэрозоля, который впоследствии испаряется. На переход жидкости в пар тратится энергия воздушного потока, поэтому наряду с насыщением влагой несколько понижается температура «исходящего» воздуха. Процесс именуется адиабатным, поскольку общая энергия системы остается практически неизменной.

Какие устройства можно приобрести у нас?

В группу устройств, работающих на основе адиабатического принципа увлажнения, входят испарительные, распылительные и ультразвуковые системы. Все увлажнители воздуха из адиабатической «команды» создают условия для интенсивного испарения воды — но получают с их помощью водный аэрозоль разными способами.

• В дисковых увлажнителях — их еще называют центробежными — тонкодисперсный аэрозоль образуется за счет вращения специальных рассекателей.
• В распылительных используется насос высокого давления или сжатый воздух.
• В ультразвуковых за образование микрочастиц отвечает специальная металлокерамическая мембрана — она вибрирует с высокой частотой, провоцируя отделение микроскопических брызг.
• В испарительных увлажнителях поток воздуха обдувает специальную поверхность, постоянно влажную. Вода постепенно испаряется, насыщая влагой воздух в помещении.

Поскольку в адиабатических системах не используется тепловая энергия от внешнего источника, адиабатические технологии увлажнения требуют меньших (подчас гораздо меньших) энергозатрат, чем их изотермические (паровые) аналоги.

Где применяют увлажнители воздуха адиабатические?

Их используют и в быту, и в общественных зданиях, и в производственных, и в складских помещениях — само собой, в каждом случае это агрегаты разного типа и производительности. И с поправкой на особые требования, предъявляемые объектом: выбор диктуется тем, например, ждут ли от устройства точной регулировки влажности воздуха или достаточно просто комфортного уровня.

Есть и прямые показания к использованию только таких систем. Так, только увлажнители воздуха из семейства адиабатических помогут поддерживать влажность при низких температурах. Незаменимы они там, где образуются большие теплоизбытки и вместе с увлажнением воздуха нужен отвод «лишнего» тепла. Испарение воды происходит за счет энергии воздушного потока — следовательно, такая установка еще и охлаждает воздух.

turbomashines.ru

Адиабатический

Поддерживать необходимый уровень влажности иногда бывает крайне важно. Например, хранение древесины в сухом климате обязательно станет причиной потери качества материала. Недостаточный уровень влажности приводит не только к увеличению выхода брака, но и плохому самочувствию человека. Для восполнения запасов воды используют адиабатический увлажнитель воздуха.

Принцип действия адиабатического увлажнителя

Действует он так: впрыскивает в окружающую среду субстанцию, содержащую жидкость. Таким образом, во время работы адиабатического увлажнителя в воздух поступает аэрозоль – капли воды, которые улетучиваются в атмосфере. Сопровождающим явлением адиабатического увлажнения является остужение воздуха.

Увлажнение адиабатическим способом осуществляется несколькими методами:

• центробежный – способ заключается в рассеивании вращающимися рассекателями;
• рассеивание под давлением через предназначенные форсунки;
• испарительный метод – капли воды испаряются с поверхности;
• сверхзвуковой способ.

Область применения адиабатического увлажнителя

1. Охлаждение вентиляторного воздуха
   Охлаждение используется как для приливного, так и рециркуляционного цикла. В результате работы адиабатический увлажнитель воздуха в помещении создаются комфортные условия за счет восполнения влаги.
2. Охлаждение климата перед конденсатором
   Метод больше всего требуемый в жаркие сезоны. Вода из источника пробивается через конструкцию очистки, затем нагнетается насосом и разбрызгивается через специальные распылители в поток воздуха перед теплообменником адиабатического увлажнителя.
3. Увлажнение воздуха и рекуперация
   Метод, предназначенный для внешнего, больше нагретого, приливного климата. Адиабатический увлажнитель вытяжной воздух выводит в окружающую среду. Схема работы этого метода заключается в том, что вытяжной воздух сначала попадает в секцию увлажнения, где охлаждается и попадает в секцию рекуперации, в которой происходит охлаждение.

Адиабатический увлажнитель воздуха экономичен, удобен в использовании, позволяет достичь нужного уровня насыщения влагой.

www.arkg.ru

Принцип работы адиабатических увлажнителей и их преимущества

Микроклимат помещения, домашнего и производственного – серьезный аспект нашей жизни, которому необходимо уделять внимание.  И определяется он, как правило, основными параметрами: температурой и относительной влажностью воздуха.

При этом, на изменение температуры мы реагируем оперативно, изменяя теплопритоки по самочувствию, а вот низкую влажность воздуха, особенно в зимнее время года, мы, к сожалению, часто игнорируем.  За что и расплачиваемся потом ранним старением кожи, частыми и продолжительными респираторными заболеваниями, провоцированием астматических приступов, быстрой утомляемостью и раздражительностью.  Мы просто не связываем все эти серьезные неприятности с недостаточной влажностью воздуха в наших домах и часто обращаемся к установке увлажнителя, когда из-за сухости «разошелся» паркет или рассохлась мебель.

Итак, мы подошли к вопросу о необходимости присутствия в доме увлажнителя.  Среди многообразия аппаратов, служащих этой благородной цели, отметим адиабатический увлажнитель SABIEL.  Строго говоря, адиабатический увлажнитель воздуха, принцип работы которого заключается в процессе перехода воды из жидкого состояния в парообразное без привлечения тепла извне, при этом охлаждает окружающий воздух.  В этом проявляется двоякость использования аппарата: в качестве увлажнителя, и в качестве охладителя.

Преимущества адиабатических увлажнителей SABIEL

Адиабатический увлажнитель SABIEL, будь то небольшой аппарат для дома или мощный производственный аппарат, отличают:

А. Высокая эффективность.
Гигантская  поверхность контакта воды и воздуха на компактном ячеистом фильтре увлажнителя SABIEL плюс мощный встроенный вентилятор позволяют добиться быстрого достижения требуемого уровня равномерной влажности воздуха в любой точке помещения.

В. Отсутствие оседания солей жесткости на поверхностях помещений эксплуатации
Деятельность любого адиабатического увлажнителя из семейства SABIEL никогда не сопровождается оседанием на предметах поверхностях белого налета, содержащихся в воде солей кальция, поскольку вода поступает в помещение в виде пара, а не капель, как у большинства увлажнителей.  При этом водоподготовка не требуется, а соли оседают на легко моющемся фильтре увлажнителя.

С. Невысокая стоимость и экономичность эксплуатации
Энергопотребление адиабатических увлажнителей SABIEL колеблется от 0,1 кВт до 1,1 кВт, что наряду с высокой эффективностью и отсутствием побочных факторов, не может не радовать сердце любого потребителя.

sabiel.ru