Способи осушення повітря

Надлишкова волога є однією з головних причин пошкодження та руйнування будівель. Намоклі стіни під дією низьких температур замерзають, в результаті бетон та цегляна кладка розтріскуються, а це призводить до передчасного виходу будівель та споруд з ладу. Не настільки катастрофічні, проте значні наслідки надмірної вологості при зберіганні різноманітних матеріалів і виробів. Коливання вологості негативно впливають на властивості матеріалів. Лише кілька прикладів таких проявів:

• заржавілі металеві вироби та конструкції
• вражені корозією вимикачі та контакти
• знижений електричний опір ізолюючих матеріалів
• полежані порошки та цукор
• цвіль на текстильних виробах та хутрі
• розм'якші та зруйновані картонні коробки
• зміни забарвлення та поява плям на упаковках та готовій продукції

Крім вирішення названих проблем за допомогою ефективних методів осушення можна:

• підтримувати міцність несучих конструкцій різноманітних об'єктів, включаючи плавальні басейни, льодові арени, гідротехнічні споруди
• захищати від запотівання вікна та скляні стелі в адміністративних та житлових будинках
• підвищити якість оздоблювальних робіт при ремонті квартир за рахунок просушування без температурних деформацій використаних покриттів стін, підлоги та стелі
• ліквідувати наслідки повеней, просушувати нові будівельні об'єкти
• видаляти вологу з поверхні музичних інструментів, лінз фото- та кінокамер, килимових покриттів, усередині книжкових шаф та комор у дощовий період
• збільшувати тривалість зберігання гігроскопічних матеріалів: ліків, пральних порошків, будівельних матеріалів та інших сипких продуктів
• підтримувати низький рівень вологості при виробництві харчових продуктів та деревини, гумових виробів та пластмас, при виробленні хутряних шкірок
• зберігати товарний вид одягу та упаковки
• знижувати зростання бактерій тощо

Відомі три основні методи осушення повітря всередині будівель та споруд.

Ассиміляція. Метод заснований на фізичній здатності теплого повітря утримувати Велика кількість водяної пари в порівнянні з холодною. Він реалізується засобами вентиляції із попереднім підігрівом свіжого повітря.

Цей метод у ряді випадків (басейни, льохи, складські приміщення, гальванічні цехи тощо) є недостатньо ефективним через дві причини:

1. Здатність поглинання повітрям водяної пари обмежена і непостійна, залежна від пори року, температури та абсолютної вологості атмосферного повітря.
2. Розглядається метод характеризується підвищеним енергоспоживанням у зв'язку з наявністю безповоротних втрат явного (витратного на підігрів припливного повітря) і прихованого тепла (що міститься в парах води, що видаляються з повітрям). При цьому прихована частина тепла (ентальпії), яка визначається теплотою випаровування води, становить значну частку втрат. З кожним кілограмом вологи втрачається 580 ккал (2,4 мДж).

Адсорбція. Цей метод заснований на сорбційних (вологопоглинаючих) властивостях деяких речовин - сорбентів. Маючи пористу капілярну структуру, сорбенти витягають водяну пару з повітря. У міру насичення сорбенту вологою ефективність осушення знижується. Тому сорбент необхідно періодично регенерувати, тобто. випарювати з нього вологу шляхом продування потоком гарячого повітря.

Незважаючи на підвищене енергоспоживання у зв'язку з наявністю безповоротних втрат явного та прихованого тепла, цей метод більш економічний. На відміну від асиміляції здійснюється нагрівання відносно невеликої кількості повітря в плечі, що регенерує (близько 25-30% від кількості повітря, що циркулює в основному контурі) до значно більш високих температур (порядку 1 50°C). До недоліків методу відноситься обмежений термін служби сорбенту, особливо у разі використання солей літію, схильних до вимивання при відхиленні від номінальних технологічних режимів роботи. Більш практичним є використання силікагелю на скловолоконному носії.

Конденсація. Цей метод заснований на принципі конденсації водяної пари, що містяться в повітрі, при охолодженні його нижче за точку роси.

Метод реалізується з використанням приніпу теплового удара, що створюється під час роботи холодильного контуру, з розташованими безпосередньо один за одним випарником та конденсатором.

Відомі три основні методи осушення повітря всередині будівель та споруд.

Ассиміляція. Метод заснований на фізичній здатності теплого повітря утримувати Велика кількість водяної пари в порівнянні з холодною. Він реалізується засобами вентиляції із попереднім підігрівом свіжого повітря.

Цей метод у ряді випадків (басейни, льохи, складські приміщення, гальванічні цехи тощо) є недостатньо ефективним через дві причини:

1. Здатність поглинання повітрям водяної пари обмежена і непостійна, залежна від пори року, температури та абсолютної вологості атмосферного повітря.
2. Розглядається метод характеризується підвищеним енергоспоживанням у зв'язку з наявністю безповоротних втрат явного (витратного на підігрів припливного повітря) і прихованого тепла (що міститься в парах води, що видаляються з повітрям). При цьому прихована частина тепла (ентальпії), яка визначається теплотою випаровування води, становить значну частку втрат. З кожним кілограмом вологи втрачається 580 ккал (2,4 мДж).

Адсорбція. Цей метод заснований на сорбційних (вологопоглинаючих) властивостях деяких речовин - сорбентів. Маючи пориста капілярну структуру, сорбенти витягають водяну пару з повітря. У міру насичення сорбенту вологою ефективність осушення знижується. Тому сорбент необхідно періодично регенерувати, тобто. випарювати з нього вологу шляхом продування потоком гарячого повітря.

Незважаючи на підвищене енергоспоживання у зв'язку з наявністю безповоротних втрат явного та прихованого тепла, цей метод більш економічний. На відміну від асиміляції здійснюється нагрівання відносно невеликої кількості повітря в плечі, що регенерує (близько 25-30% від кількості повітря, що циркулює в основному контурі) до значно більш високих температур (порядку 1 50°C). До недоліків методу відноситься обмежений термін служби сорбенту, особливо у разі використання солей літію, схильних до вимивання при відхиленні від номінальних технологічних режимів роботи. Більш практичним є використання силікагелю на скловолоконному носії.

Конденсація. Цей метод заснований на принципі конденсації водяної пари, що містяться в повітрі, при охолодженні його нижче за точку роси.

Метод реалізується з використанням приніпу теплового удара, що створюється під час роботи холодильного контуру, з розташованими безпосередньо один за одним випарником та конденсатором.

Переваги конденсаційного та адсорбційного методів осушення повітря наочно представлені на графіку.

У конденсаційних осушувачів зі зростанням температури повітря збільшується вологість на 1 кВт споживаної енергії. У адсорбційних осушувачів зазначена залежність є зворотною та менш вираженою. Крім того, ефективність конденсаційних осушувачів різко падає із зменшенням відносної вологості повітря, у той час як у адсорбційних осушувачів ця залежність значно слабша. В результаті можна чітко виділити області переважного використання кожного з типів осушувачів, що зіставляються. З економічної точки зору конденсаційний метод ефективніший у порівнянні з сорбційним при високих значеннях температури та відносної вологості. Разом з тим, сорбційні осушувачі здатні підтримувати надзвичайно низьку відносну вологість, аж до 2% при температурах до -20°С. Застосування сорбційних осушувачів є виправданим на льодових майданчиках, молокозаводах, у винних та пивних льохах, охолоджуючих тунелях, морозильних камерах, овочесховищах тощо. У плавальних басейнах, де згідно з чинними нормативами температура води повинна бути не менше 26 °C, а температура повітря повинна перевищувати її на 1 -2 °C, безумовними перевагами володіють осушувачі конденсаційного типу. Аналогічна ситуація має місце при сушінні пиломатеріалів, проведенні косметичних ремонтів приміщень, у музеях, глядацьких залах, котельнях, пралень та на низці інших об'єктів подібного роду.

Переважні температурно-вологісні умови використання конденсаційних та адсорбційних осушувачів повітря представлені на графіку.

Принцип дії осушувачів Dantherm

В осушувачах виробництва фірми Dantherm закладено конденсаційний принцип осушення.

Осушувач складається з холодильно-компресорної установки, що використовується для створення охолодженої поверхні, та вентилятора, що подає повітря на цю поверхню. При проходженні через випарник повітря охолоджується до температури нижче точки роси, а волога, що міститься в ньому, конденсується і дренується. Осушене повітря далі проходить через конденсатор, де воно підігрівається. Температура повітря при цьому на виході зволожувача приблизно на 5&C вище температури повітря на вході. Завдяки багаторазовому проходженню повітря через осушувач рівень вологості в приміщенні знижується, забезпечуючи швидке осушення. Таким чином, абсолютна та відносна вологість повітря в приміщенні поступово знижуються.

Підбір осушувачів для плавальних басейнів

Для досягнення найбільш економічних та комфортних умов у басейні необхідно, щоб температура повітря була вищою за температуру води на 1-3°C. Як правило, для приміщення басейну встановлюються наступні параметри: температура повітря 28 - 30 ° C, температура води 25-28 ° C, відносна вологість повітря 60-65 %. Температура води в лікувальних басейнах (SPA) підтримується на рівні 32 - 37 °C. У басейнах загального призначення згідно з табл. 25 БНіП 2.08.02-89* нормативне значення температури водної поверхні становить 26°C. Температура повітря повинна бути на 1-2°C вище температури води. Відповідно до п. 3.38 згаданого БНіП рекомендується до використання при проведенні теплотехнічних розрахунків значення відносної вологості рівне 67%.

Випаровування вологи з дзеркала водної поверхні в басейнах, а також з поверхні сирих і мокрих матеріалів і предметів, що використовуються в приміщенні, є основним фактором, що впливає на вологість навколишнього повітря. Інтенсивність випаровування залежить від площі водної поверхні, температури води, вологості повітря, швидкості повітряного потоку та активності тих, що купаються. Для розрахунку кількості вологи, що випаровується, існує досить багато розрахункових формул. Як показує практика, найповніше враховують зміни умов випаровування вологи в закритих басейнах емпіричні залежності, виведені на основі вимірювань, проведених у приміщеннях діючих басейнів Асоціацією німецьких інженерів (формула стандарту VDI 2089) та британськими фахівцями (формула Бязіна-Крумме).

Формула стандарту VDI 2089

Інтенсивність випаровування розраховується так:

W = е х S х (Р_нас - Р_ст) г/ч; де: S - площа водної поверхні басейну, м²;

Р_нас - тиск водяної пари насиченого повітря при температурі води в басейні, мбар;

Р _ст - парціальний тиск водяної пари при заданих температурі та вологості повітря, мбар;

е - емпіричний коефіцієнт, г/(м² х год х мбар):

0,5 - закрита поверхня басейну,

5 - нерухома поверхня басейну,

15 - невеликі приватні басейни з обмеженою кількістю тих, хто купається,

20 - громадські басейни з нормальною активністю тих, хто купається,

28 - басейни для відпочинку та розваг,

35 - басейни з водяними гірками та значним хвилеутворенням.

Приклад. Приватний басейн

Дзеркало басейну 20 х 5 м S= 100 м²

Температура води 28 °C

(100% відн.вл.)                           Р_нас= 37,78 мбар

Температура повітря 30 °C

(60% відн.вл.)                             Р_ст= 25,45 мбар

Інтенсивність випаровування

W= 13 х 100 х (37,78-25,45)= 16029 г/год= 16 л/ч

У таблиці 1 наведено значення інтенсивності випаровування з 1 м² поверхні басейну, отримані на підставі формули стандарту VDI 2089 за 8=1 3.

Формула Бязіна-Крумме

Для періоду, коли в басейні знаходяться купаючі:

W_otk = (0,118 + 0,01995 х а х (Р_нас - Р_ст)/1,333) S л/год,

Табл. 1. Інтенсивність випаровування для приватних басейнів, г/м²

Табл. 2. Інтенсивність випаровування для великих громадських басейнів, г/м²

Для періоду, коли в басейні немає купаючих (поверхня води зашторена або заповнена плаваючими кулями/плотиками):

W_3aKp = (- 0,059 + 0,0105 (Р_нас - Р_ст)/1,333) S л/год,

де

Р_нас - тиск водяної пари насиченого повітря при температурі води в басейні, мбар;

Р _ст - тиск водяної пари насиченого повітря при заданих температурі та вологості повітря, мбар

а - коефіцієнт зайнятості басейну людьми:

1,5 - для ігрових басейнів з активним хвилеутворенням,

0,5 - для великих громадських басейнів,

0,4 - для басейнів готелів,

0,3 – для невеликих приватних басейнів

Приклад. Великий громадський басейн

Дзеркало басейну 25 х 12 м                        S = 300 м²

Температура води 26 °C

(100% відн.вл.)                                                Р_нас = 37,78 мбар

Температура повітря 28 °C

(60% відн.вл.)                                                  Р_ст = 25,45 мбар

Витрата свіжого повітря                              У_повiд = 3000 м³/ч

Щільність повітря                                        1,2 кг/м³

Вологовміст витяжного  повітря х1 = 14,3 г/кг

Вологовміст зовнішнього  повітря х2 = 11,6 г/кг

Інтенсивність випаровування в режимі присутності тих, хто купається

W _відк = (0,118 + 0,01995 х 0,5 х (33,6 - 22,7)/1,333) 300 = 59,9 л/год

Кількість вологи, що видаляється за допомогою вентиляції W _вент = 3000 х 1,2 х (14,3-11,6)=9720 г/год=9,7 л/ч

Отже, продуктивність осушувача повинна становити             W _{осушування} = 59,9-9,7 = 50,2 л/год

У таблиці 2 наведено значення інтенсивності випаровування з 1м² поверхні басейну, отримані на підставі формули Бязина-Крумме при а=0,5.

Спрощений підбір осушувачів

Для правильного підбору осушувача необхідно враховувати цілий комплекс факторів, що впливають на інтенсивність випаровування вологи у приміщенні:

• температуру, вологість та витрату припливного повітря;
• кратність повітрообміну (природного та примусового);
• обсяг приміщення;
• потрібні параметри повітря в приміщенні;
• вологість матеріалів, що зберігаються в приміщенні, вологість конструктивних елементів будівлі;
• тривалість процесу сушіння тощо

Для приблизної оцінки необхідного режиму осушення та попереднього підбору осушувачів Dantherm достатньо скористатися емпіричними формулами з урахуванням двох основних вимог:

1. Осушення проводиться у закритому приміщенні.
2. Температура в приміщенні відповідає діапазону робочих температур цього осушувача.

Приблизний розрахунок необхідного режиму осушення (Таблиця 3)

Позначення:

Q          - необхідний вологоз'єм, л/год

V           - обсяг приміщення, м³

V_ін           - об'єм осушуваної деревини, м³

р_ін          - щільність деревини, що осушується, кг/м³

S            - площа дзеркала басейну, м²

Табл. 3. Приблизний розрахунок необхідного режиму осушення