Вплив вологості на властивості матеріалів та застосування осушувачів повітря

Скорочена версія статті:
Вишневський Є.П., Чепурін Г.В. Необхідність осушення повітря та оцінка профіциту вологи // Журнал С.О.К., № 3-4/2010.

Вплив вологості повітря на властивості матеріалів.

Переважна більшість неорганічних та органічних матеріалів, речовин і компонентів має той чи інший рівень гігроскопічності, тобто мають властивість поглинати (сорбувати) водяну пару з повітря. Для всіх пористих матеріалів існує певна залежність між кількістю поглиненої ними вологи (так званою гігроскопічною вологістю) та відносною вологістю навколишнього повітря. Максимальна гігроскопічна вологість матеріалів відповідає максимальної 100% вологості повітря.

Небажане підвищення гігроскопічної вологості матеріалів призвести до:

• збільшення ваги та/або об'єму (зміни щільності);
• зміни електричної провідності;
• зміни теплопередачі та тепловіддачі;
• протікання хімічних реакцій;
• зміни якості продукту;
• зміни ефективності процесу;
• зміни в'язкості рідин;
• зміни межі міцності на розрив;
• зміни пружності та пластичності;
• зміни умов зростання бактерій та мікроорганізмів.

Вплив надмірно вологого повітря небезпечний не тільки для гігроскопічних матеріалів. Матеріали з мізерно малою гігроскопічність також схильні до впливу водяної пари вологого повітря, яке спочатку проявляється в поверхневих шарах. Слід виділити окремі випадки, що часто зустрічаються, і наслідки надмірного підвищення вологості повітря:

1. При високій вологості повітря погіршується якість опору електроізоляційних матеріалів, у т.ч. повітря як електроізолятора. Це призводить до неконтрольованих відмов, які можуть перейти у великі аварії та катастрофи, насамперед через короткі замикання.
2. При відносній вологості вище 70 % створюються сприятливі умови для швидкого зростання цвілі, суперечки якої є скрізь. При менших значеннях вологості зростання цвілі повністю припиняється.
3. Надмірна гігроскопічна вологість продуктів погіршує їх якість і призводить до псування, в т.ч. з причин: прискореного бактеріологічного зростання, зміни хімічного складу при реакціях з водяною парою, спостереження та комкування порошкоподібних та сипких продуктів та ін.
4. Метали, що практично не мають гігроскопічність, на повітрі схильні до корозії, інтенсивність якої залежить також і від вологості повітря. Низька вологість гарантує низьку інтенсивність корозії. У заліза корозія практично відсутня за відносної вологості до 40-45%. Незначна корозія заліза починається у разі підвищення відносної вологості від 40–45 % до 60–70 % (так званого «критичного» значення вологості). Вище цього значення швидкість корозії заліза різко збільшується (за логарифмічною залежністю), і відбувається швидке руйнування металу. Ці явища графічно проілюстровані на мал. 1. Значення «критичної» вологості залежать від природи металу і наявності домішок в атмосфері, наприклад, за наявності навіть малих кількостей газоподібних реагентів (насамперед, SO₂, а також SO₃, NO_x та ін.) «критична» вологість повітря для заліза та багатьох інших металів суттєво знижується.
5. Ще один прояв високої вологості повітря спостерігається при охолодженні насиченого вологою повітря (100% RH). Повітря тоді стає перенасиченим вологою, і вона починає виділятися з нього у вигляді туману або роси. За рахунок утворюваної різниці парціальних тисків атмосферної вологи і насиченої пари відбувається конденсація пари на поверхнях, температура яких нижча від точки роси повітря, що призводить до їх намокання або утворення інею. Тоді вищенаведені наслідки настають значно раніше і виявляються інтенсивніше. Можна виділити дві конкретні причини випадання конденсату, з якими найчастіше доводиться стикатися.
   По-перше, це холодні поверхні обладнання, низька температура яких обумовлена технологічними процесами. Наприклад, всілякі трубопроводи, ємності тощо. (На харчових підприємствах, насосних станціях, хімічній промисловості та ін.). Оптимальним методом запобігання випаданню конденсату є правильний підбір теплоізоляції. Але цей шлях не завжди прийнятний та виправданий. Коли це неможливо, слід осушувати повітря до стану, щоб точка роси була нижчою за температуру найхолоднішої поверхні.
   По-друге, випадання конденсату пов'язане з добовою зміною температур атмосферного повітря, яке є найбільш різко вираженим в умовах континентального клімату. Масивні металеві частини конструкцій та обладнання вихолоджуються в нічні години і, завдяки значній теплоємності, залишаються переохолодженими в ранковий і, частково, денний час. Атмосферне повітря, будучи середовищем значно лабільнішим, у ранкові години порівняно швидко збільшує своє тепло і вологовміст. За рахунок цього його точка роси за певних умов перевищує температуру металевих поверхонь, у результаті відбувається процес конденсації надлишкової вологи. Волога, що конденсується на зовнішніх поверхнях, під дією рухливості атмосферного повітря (асиміляції) більш-менш швидко випаровується. Значно небезпечнішою є конденсація вологи на внутрішніх поверхнях обладнання різного роду прихованих каналах і порожнинах, оскільки завдяки високій теплопровідності металів на внутрішніх поверхнях температура мало відрізняється від зовнішніх. При цьому в застійних внутрішніх порожнинах і каналах волога, що конденсується, випаровується мало і поступово кожної доби тільки накопичується.

Вплив вологості на матеріали та обладнання настільки ж різноманітний, скільки різноманітні вони самі. Нижче у табл. 1 виключно для прикладу наведено деякі орієнтовні дані щодо відносної вологості, які в конкретних реальних випадках можуть дещо відрізнятися від наведених даних.

Табл. 1. Нормативна вологість для зберігання продуктів та приміщень.

Склади.

При зберіганні товарів важливу роль відіграють кліматичні параметри повітря у складському приміщенні. Лише мала частина матеріалів може довго протистояти впливу атмосферної вологи. Надлишкова волога є найважливішим чинником довкілля під час зберігання продукції і на сировини і називається «пусковим механізмом руйнувань». Зі збільшенням вологості повітря посилюються біогенна та хімічна корозія, і більшість матеріалів зазнають руйнування: метал корродує, сипкі матеріали злежуються, деревина та тканини покриваються пліснявою та гниють, картонні коробки намокають та деформуються, а в електронному обладнанні виникають функціональні неполадки.

Значне збільшення інтенсивності руйнівних процесів та прискорення розвитку різних видів цвілевих грибів та мікроорганізмів, багато з яких є активними біодеструкторами, спостерігається при конденсації вологи. Конденсат може утворюватися як на поверхні, так і всередині паропроникних матеріалів (цегла, цемент, картон тощо). У паропроникних частинах стіни водяні пари завжди прагнуть переміститися із зони високого в зону зниженого парціального тиску водяної пари. Це переміщення тим інтенсивніше, що більший температурний перепад і що більше вологість повітря. Якщо температура паропроникної поверхні опускається нижче за точку роси, то пара конденсується не тільки на поверхні стіни, але і всередині неї.

При низькій відносній вологості значно уповільнюється або зупиняється активність біодеструкторів, що руйнують матеріали та конструкції. Відносна вологість 50% є достатньою для зберігання більшості матеріалів, включаючи чавунні та сталеві вироби, вироби з деревини, електричні деталі, більшу частину хіміко-технічних виробів тощо. Якщо відносна вологість є порівняно низькою, то температура відіграє лише другорядну роль. Ось чому склад з відносною вологістю повітря менше 50%, перевищує склад, що обігрівається, з точки зору умов зберігання. Вологість повітря може підтримуватись на постійному рівні незалежно від коливань температури. В результаті відпадає необхідність захисту матеріалів від корозії будь-яким іншим способом. Додатковою перевагою є те, що якість матеріалів, що зберігаються краще в порівнянні з якістю матеріалів, що зберігаються в обігрівається складі. З точки зору витрати енергії експлуатація складу з осушеним повітрям на 60-75% дешевше герметичного складу, що обігрівається. Капіталовкладення в осушувач для негерметичного холодного складу становлять не більше 50% витрат на теплоізоляцію і нагрівальну установку для звичайного складу, що обігрівається. Це означає, що економії можна досягти як від початку будівництва за рахунок зниження капіталовкладень, так і внаслідок зниження експлуатаційних витрат та вибракування продукції. В результаті склад з осушеним повітрям представляє економічно більш привабливу альтернативу звичайному обігрівається складу.

Адсорбційне осушення дозволяє створювати оптимальні умови зберігання за мінімальних витрат на капітальне будівництво та енергію.

Аналогічні проблеми зі своїми специфічними особливостями вирішуються у бункерах для зберігання (силосах), у танках, трюмах та резервуарах для зберігання на судах тощо.

Сушіння та зберігання зерна та інших с/г-продуктів.

Слід зазначити необхідність осушення та контролю вологості при зберіганні зерна, що є основним продуктом сільського господарства. За даними FAO (Food and Agricultural Organization при ООН), щорічні втрати зернових становлять понад 10 % загального виробництва, а деяких менш розвинених країнах 30–50 % [4]. До сказаного раніше слід додати, що найчастіше ці втрати відбуваються при великій вологості та підвищеній температурі зерна. Зерно відносяться до сировини, стійкого при зберіганні у належних умовах, якщо його попередньо очистити від домішок та своєчасно видалити надмірну вологу. Оптимальні результати дає сушіння зерна теплим і, що дуже важливо, сухим повітрям. Перегрів зерна при сушінні (для різних культур - різні граничні температури близько 45 °C) призводить до погіршення якості клейковини аж до повної денатурації, а також зниження активності ферментів. При сушінні гігроскопічна вологість зерна повинна бути знижена з 18% і більше до 14%. Сушіння має проводитися в кілька прийомів, щоб у перервах волога перерозподілялася з внутрішніх частин зерен до зовнішньої поверхні, інакше поверхневі шари зерна розтріскуються, що призводить до погіршення збереження, зниження виходу та якості готової продукції. Найбільш ефективним рішенням для сушіння є використання попередньо підготовленого повітря з відносною вологістю не більше 2% і з його підігрівом до 45°C.

Післязбиральне дозрівання — комплекс біохімічних процесів синтезу високомолекулярних органічних сполук із низькомолекулярних, накопичених у зерні під час фотосинтезу рослини та наливу зерна, — найшвидше завершується в сухому зерні (до 14 %) при позитивній температурі в сховищі (15–20 °C) та достатньому доступі кисню. Нижча температура або нестача кисню розтягують час дозрівання, а підвищена вологість зерна може призвести до його цвіління. Необхідно підкреслити, що процеси синтезу протікають із виділенням вологи, пов'язаної низькомолекулярними сполуками. Тому спостереження за зміною вологості зерна у період зберігання має особливо велике значення.

При зберіганні зерно добре зберігає свої властивості, якщо вся волога, що залишилася в зерні, знаходиться у зв'язаному стані. Між відносною вологістю повітря у сховищі та гігроскопічною вологістю зерна через певний час встановлюється динамічна рівновага. Наприклад, при температурі близько 20 °C та відносної вологості повітря 20 % рівноважна вологість зерна становить приблизно 7 %, а при максимальній вологості повітря 100 % вологість зерна досягає приблизно 35 %. Оптимальною є вологість повітря до 50–60 % (при температурі 10–20 °C), якій відповідає рівноважна вологість зерна 13–14 %. Якщо гігроскопічна вологість зерна перевищує критичні значення (від 14,5% до 16% для різних культур), то в зерні з'являється вільна вода і воно пліснявіє.

Іншою небезпекою для зерна є комахи-шкідники. Тому зберігати осушене зерно слід за зниженої температури, що виключає активну життєдіяльність комах [4]. Найбільш ефективним та економічним способом зберігання зерна є його вентилювання охолодженим, осушеним повітрям. Вентиляція непідготовленим зовнішнім повітрям, особливо в осінній та весняний періоди, що відрізняються підвищеною вологістю повітря, сприяє неконтрольованій зміні гігроскопічної вологості зернової маси.

Бобові та інші культури, що характеризуються високою початковою вологістю та великим вмістом білка (25–30 %), необхідно досушувати (доводити до кондиції) у «м'якому» режимі при вентилюванні глибоко осушеним повітрям 1–5 % RH. Така технологія досушування дозволяє уникнути погіршення їх якості завдяки виключенню розтріскування насіння. Така ж технологія необхідна для насіння соняшника, рицини та подібних до них, у яких рівноважна вологість істотно відрізняється від злакових культур.

Зберігання добрив.

Застосування добрив у сільському господарстві є сезонним процесом, а їхнє виробництво — безперервним. Тому доводиться складувати значну кількість добрив як дома розташування підприємства, і на складах поблизу площ споживання. Більшість добрив є гігроскопічними і мають високий рівень розчинності у воді. Зберігання добрив протягом тривалого часу «насипом» у непристосованих умовах неминуче супроводжується впливом вологого атмосферного повітря і, не дай Боже, краплинної вологи. Майже всі типи добрив можна зберігати при помірних температурах зовнішнього повітря, але відносна вологість не повинна перевищувати 40 %. За більш високої вологості гігроскопічні гранули поглинають вологу, що викликає їх конгломерацію і робить добрива непридатними для вживання. Іншим побічним ефектом високої вологості є те, що за деяких умов нітрат амонію стає вибухонебезпечним. Також існує небезпека отруєння людей аміачними парами від гігроскопічних добрив, що розклалися, і отримання травм на слизьких підлогах через затвердіння добрив. Отже, вкрай важливим завданням є осушення повітря у сховищах з добривами та підтримання його відносної вологості трохи більше 40 %.

Морозильні та холодильні склади.

Всередині морозильної або холодильної камери зовнішнє повітря потрапляє через двері або ворота. Водяна пара, що міститься в теплому повітрі, конденсується на холодних поверхнях, перетворюючись на шар інею на випарнику, на лід і сніг на стінах і дверях холодильної камери. Оскільки повністю не можна запобігти проникненню зовнішнього повітря в камеру, повітря слід осушувати або безпосередньо в камері, або в тамбурі. Безпосереднє осушення в камері краще, тому що:

• зменшується утворення інею на випарниках, що призводить до підвищення ефективності охолодження;
• збільшується тривалість роботи без відтавання випарників, що призводить до зменшення навантаження на холодильне обладнання;
• поліпшується гігієнічна ситуація, оскільки відсутність вологи на випарниках та стінах камери перешкоджає розмноженню мікроорганізмів та цвілі;
• створюються сприятливі умови для роботи персоналу та техніки через відсутність туману, слизьких підлог, льоду на стрічковій завісі тощо.

У цих умовах за таких рівнів температури і вологості, що підтримуються, перевагу слід віддати адсорбційному методу осушення.

Харчова промисловість.

При виробництві та зберіганні багатьох харчових продуктів потрібна підтримка певних температури та вологості повітря. Необхідність регулювання вологості повітря обумовлена такими умовами:

• необхідністю сушіння продуктів;
• комкування або злипання гігроскопічних порошкоподібних продуктів;
• санітарно-гігієнічними вимогами у зв'язку з ризиком росту цвілі та бактерій як на самому продукті, так і у виробничому цеху;
• ризиком утворення конденсату на продукті, а також на різних поверхнях виробничого приміщення;
• небажаністю утворення інею/льоду/снігової шуби;
• ризик корозії;
• ризиком збоїв електричних та електронних систем.

Пивзаводи.

У приміщеннях пивоварних заводів водяна пара з навколишнього повітря конденсується на холодних поверхнях танків, труб та стін, що характерно для цехів розливу, фільтрації та, особливо, для цеху бродіння та дображивания. Постійна присутність конденсату і висока відносна вологість є ідеальними умовами для зростання шкідливих для пивоварного виробництва цвілі і бактерій. Для боротьби з цими мікроорганізмами санітарно-гігієнічні вимоги наказують регулярно проводити миття та прибирання приміщень та обладнання, що ще більше ускладнює проблему високої вологості через внесення додаткової кількості води. Висока відносна вологість і конденсат негативно впливає на оздоблення приміщень, викликаючи необхідність більш частого і дорогого косметичного ремонту. Крім того, через підвищену вологість повітря сушіння приміщень після миття займає багато часу.

Вирішення проблеми методом асиміляції (вентиляція з попереднім підігрівом припливного повітря), що нині практикується найчастіше, є малоефективним [1]. Для надійного вирішення проблеми запобігання утворенню конденсату необхідне підтримання точки роси нижче за температуру найхолоднішої поверхні (близько 0 °C), а для запобігання росту цвілі відносна вологість повітря повинна бути нижче 70 %. За таких умов бажаний адсорбційний метод осушення.

М'ясокомбінати.

Виробництво ковбас та м'ясних продуктів вимагає дотримання жорстких мікрокліматичних умов за температурою, вологістю та ступенем рухливості повітря на всіх етапах. У цій галузі найскладнішим є виробництво сирокопчених ковбас. Тому в жодній іншій області не вибраковується стільки дефектної продукції, як у виготовленні ковбаси. І це призводить до збільшення витрат виробництва, які у разі відсутності конкуренції закладаються на її вартість. Готовий продукт повинен містити певну кількість вологи, від якої залежить термін зберігання, і смакові якості ковбаси. Значення відносної вологості повітря при відповідних температурах під час дозрівання та сушіння сирокопчених ковбас дуже важливе. Перехід від режиму холодного копчення (при температурі 20–24 °C та 90–95 % RH) до дозрівання та сушіння (до 10–15 °C та 70–75 % RH), повинен відбуватися поступово та поетапно, щоб запобігти освіті конденсату на поверхні (що абсолютно неприпустимо, щоб уникнути вбирання вологи та псування продукту). Волога зсередини ковбаси має постійно виходити у навколишнє середовище. При цьому сушіння не повинно бути інтенсивним, інакше відбувається висушування крайових зон, і під оболонкою утворюється щільний водонепроникний шар, який перешкоджає виходу вологи зсередини. Це створює умови для зростання небажаних мікробів та зменшує термін зберігання; серцевина при цьому може залишатися м'якою із зеленуватим або сіруватим відтінком.

Сушіння риби.

Сушіння риби є одним з найдавніших методів збереження риби. При сушінні зберігаються поживні властивості риби, зменшується її вага, а термін зберігання значно збільшується. Раніше риба сушилася у природних умовах, зазвичай, неподалік місця вилову, тобто. у прибережній, сирій зоні. Тому якість готового продукту, тривалість сушіння та взагалі можливість проведення сушіння залежали від погодних умов. Пізніше рибу стали сушити в спеціальних камерах при допустимому нагріванні, що дозволило виконувати сушіння незалежно від погодних умов будь-якої пори року. У сучасних тунельних осушувачах риба не тільки прогрівається, але і вентилюється повітрям, осушеним конденсаційним методом. Свіжа риба подається з одного боку, а суха виходить із іншого. Такі осушувачі суттєво економніші, тривалість сушіння мінімальна, а риба рівномірно просихає і має кращу якість.

Сироваріння.

Сироваріння — складний і трудомісткий виробничий процес, на всіх етапах якого потрібен автоматичний контроль, регулювання та керування технологічними параметрами. Сир виходять шляхом згортання молока і подальшої його тривалої обробки з технологічним видаленням вологи з отриманого згустку. Технологія виробництва сиру завершується формуванням сирної маси та наступною посолкою отриманих головок сиру. Свої особливі властивості сир набуває після тривалого процесу дозрівання у спеціальних приміщеннях, із створеними в них умовами для накопичення у сирних головках смакових та ароматичних речовин. Дозрівання сиру - це сукупність складних мікробіологічних змін складових частин сирної голівки, результатом якої стає формування органолептичних властивостей та підвищення фізіологічних та товарних цінностей продукту. За технологією сири дозрівають на стелажах. Тривалість дозрівання коливається від кількох днів (м'які сири) до двох-шості місяців (тверді сири) за певних температурно-влажностных умовах (конкретні кожному за виду продукції). А саме: температура 12–16 °C (10–12 °C), відносна вологість повітря 80–85 % та три-п'ятикратний добовий повітрообмін, рівномірний по всьому об'єму приміщення. Незважаючи на те, що оптимальні значення відносної вологості повітря здаються досить високими, навіть незначне перевищення вологості повітря призводить до серйозніших наслідків, ніж її зниження.

При зниженій вологості повітря зменшується вміст вологи сиру, загальмовується ферментативна активність і збільшується тривалість дозрівання. Дозрівання сиру при температурі вище 16 °C і відносної вологості більше 90 % призводить до появи аміачного смаку і запаху, сир розм'якшується і набуває форми, що розпливається. Крім цього, підвищена вологість повітря та непросушені стелажі при дозріванні сприяють зараженню сирної кірки гнильними бактеріями. Зберігання сирів після дозрівання повинно здійснюватися в приміщеннях, що провітрюються при температурі –4…+8 °C та відносної вологості від 90 % до 80 %. Підвищена вологість повітря сприяє підпрівання кірки, її зараження гнильними і слизовими бактеріями, розвитку цвілі на поверхні сирної голівки, а якщо при цьому підвищується температура, то відбувається осідання та деформація сирів. При зниженій вологості та підвищеній температурі відбувається усушка сирів і можливе обсипання парафіново-полімерного шару, що покриває сирні голівки. Тому навіть при дуже високих необхідних значеннях відносної вологості осушення повітря у забезпеченні мікрокліматичної підтримки сироваріння дуже важливо.

Виготовлення дріжджів.

Виготовлення дріжджів є вирощуванням і ферментацією організму в певних умовах. Але, як відомо, свіжі дріжджі залишаються життєздатними не більше кількох тижнів при температурі близько 4°C. Зате сухі активні дріжджі можуть зберігатися протягом двох-трьох років у досить широкому температурному діапазоні без утрат їхніх властивостей. Сушіння дріжджів є складним процесом, що вимагає сухого холодного повітря, тому що високотемпературне сушіння знищує організм. Вологість повітря для сушіння дріжджів повинна підтримуватися на рівні 1,4–2,0 г/кг, що відповідає точці роси –13...–8 °C. Ці жорсткі умови у зоні сушіння дріжджів можуть забезпечити адсорбційні осушувачі.

Виробництво та зберігання цукру.

При виробництві та зберіганні цукру його гігроскопічні властивості можуть призводити до таких небажаних результатів як спікання, утворення грудок, затвердіння та карамелізація.

Рафінований цукор при температурі приблизно 48 °C і з вмістом вологи приблизно 0,035 % по масі подається стрічковим конвеєром у цукрові бункери або накопичувачі. До початку упаковки цукор повинен охолонути приблизно до 38–40 °C. При природному охолодженні велика ймовірність утворення конденсату на стелі бункера, що призводить до утворення грудок у верхньому шарі та погіршення якості. Подача в бункер повітря з температурою 26 °C та відносною вологістю 30 % не тільки виключає конденсацію, а й у два-шість разів скорочує час охолодження (до шести годин), що призводить до значного прискорення виробничого процесу, фінансової економії та скорочення трудовитрат.

Відносна вологість у зонах зберігання цукру повинна підтримуватися на рівні 20 % при температурі 24 °C.

Виробництво бісквітів та печива.

Особливість виробництва бісквітів та печива полягає в тому, що їх вихід із печі є короткочасним періодичним процесом, а упаковка – тривалим та практично безперервним. У таких випадках неминуче тимчасове зберігання продуктів, чекаючи своєї черги на упаковку. І тут важливо, щоб після їх охолодження на довгому конвеєрі гігроскопічні бісквіти і печива не набрали вологу до моменту упаковки. В іншому випадку вироби стають сирими, втрачають хрустинку, а також суттєво скорочується їх термін зберігання. Тому дуже важливо в приміщенні тимчасового зберігання (так званої гарячої кімнати) підтримувати відносну вологість повітря на рівні 30% при температурі 28°C.

Виробництво та зберігання желатину.

Вкрай важливо забезпечити жорсткі мікрокліматичні умови при виробництві та зберіганні желатину, який є сировиною не тільки в харчовій промисловості, але також для виготовлення косметичних засобів, фотоплівок, капсул (у фармацевтиці) та ін. За порушення технології виробництва желатин, який за своєю природі чутливий і до вологи і температури, може стати ламким або, навпаки, розплавитися. Крім того, висока вологість повітря також призводить до мікробного забруднення, що вкрай небажано, беручи до уваги застосування желатину в харчовій та фармацевтичній промисловості. Для отримання кінцевого продукту вищого ґатунку якість желатину має бути теж вищого ґатунку. На завершальній стадії виробництва желатин у консистенції гелю з масовою вологістю 70 % видавлюється через перфоровану насадку з холодильної установки у вигляді спагетті на безупинний стрічковий осушувач з нержавіючої сталі. Тут желатинове спагетті зневоднюється стерилізованим осушеним повітрям з поступовим збільшенням температури доти, доки масова вологість продукту не знизиться до 10-12%. У процесі осушення желатин повільно проходить відстань у кілька десятків метрів через кілька окремих температурних зон, у яких підтримується температура в межах ± 1 °C та відносна вологість не більше 20 %. Подальше зберігання желатину, а також продуктів на його основі здійснюється у строгому діапазоні параметрів вологості та температури повітря. Використання адсорбційного осушувача з фільтром тонкого очищення є найбільш економічним та надійним методом сушіння продукту, а також беззастережною умовою отримання продукції необхідної якості.

Насосні станції, очисні установки стічних вод, приміщення підприємств централізованого водопостачання та ін.

Специфічними особливостями цих приміщень є наявність відкритих поверхонь води, з яких відбувається сильне випаровування небажаної вологи, а також наявність труб подачі води з температурою поверхні нижче, ніж температура зовнішнього повітря (особливо у перехідні періоди року та влітку). Проблеми, що виникають на станціях очищення води та насосних станціях та підстанціях пов'язані, насамперед, з конденсацією водяної пари на механізмах, трубах, контрольно-вимірювальних приладах та елементах конструкцій будівлі. Для припинення процесів корозії та біологічного руйнування конструкцій необхідно підтримувати відносну вологість 45–50 %, що за середньої температури перехідних періодів 5 °C відповідає вологовмісту повітря приблизно 2,5 г/кг. Найефективнішим рішенням для цього є використання адсорбційних осушувачів повітря, що є стандартною процедурою на об'єктах типу водоканалів у європейських країнах.

Будівництво, експлуатація та ремонт будівель.

Схожі проблеми корозійної та біологічної руйнації можуть спостерігатися в будь-яких будівлях, у т.ч. житлових, з різних причин: затоплення при стихійних лихах, заливання при гасінні пожеж, протікання обладнання інженерних систем, порушення гідроізоляції або покрівлі, намокання будівельних матеріалів при будівництві та інші причини, що призводять до підвищеної вологості повітря в приміщенні. Незалежно від причин, що призвели до перезволоження, потрібно організувати ефективне видалення вологи з приміщення та осушення будівельних конструкцій. До цього часу ці проблеми найчастіше намагаються вирішити методом асиміляції (вентиляція з попереднім підігрівом припливного повітря) або значним підвищенням температури внутрішнього повітря та конструкцій з використанням мобільних нагрівачів (теплових гармат). Слід зазначити, що цей спосіб, незважаючи на його популярність, має не тільки великі енерговитрати та малу ефективність, але і призводить до негативних результатів. При незначному підвищенні температури повітря його здатність до поглинання водяної пари майже не збільшується, зате значно активізується життєдіяльність та розвиток цвілі, бактерій та мікроорганізмів. При більш значному нагріванні повітря та осушуваних поверхонь різко знижується якість їх обробки. Причиною цього є порушення адгезії оздоблювальних матеріалів з поверхнями, що покриваються внаслідок різниці коефіцієнтів їх температурного розширення. Ці наслідки відсутні при осушенні приміщень сухим повітрям без підвищення температури. Конденсаційний або адсорбційний методи мають незаперечні переваги і є більш ефективними і вигідними [5].

Мостові конструкції (мости, віадуки, шляхопроводи).

В останні десятиліття у зв'язку зі збільшенням проектування та будівництва великопрогонових мостових споруд значної висоти як ніколи актуальним стало завдання збільшення терміну їх експлуатації та, отже, бездоганного захисту від корозії конструкцій. Традиційні лакофарбові та інші антикорозійні покриття мають на порядок менший термін служби, а тому їх регулярне відновлення в результаті виходить надмірно накладним. У цих умовах більший економічний та екологічний ефект забезпечує захист мостових конструкцій осушувальними системами, які виключають контакт вологого повітря (з відносною вологістю понад 50 %) з несучими конструкціями, кабелями, підвісками та вантами, а отже, утворення конденсату на металевих поверхнях. Так забезпечується захист від корозії навіть незахищених покриттями (або інакше) поверхонь [6].

Фармацевтична промисловість.

Фармацевтична промисловість, як будь-яка галузь, пов'язана з охороною здоров'я, висуває найвищі вимоги до кліматичних систем та якості повітря. Різноманітність вимог визначається різноманіттям технологічних процесів.

Осушення повітря є вкрай актуальним у таких процесах, як: подрібнення, змішування, гранулювання, висушування, таблетування, нанесення покриттів, виробництво «шипучих» таблеток, желатинових капсул, супозиторіїв, очних лікарських форм, а також зберігання готових лікарських засобів. Кожен з цих процесів не допускає неконтрольовану вологість навколишнього повітря і заслуговує на окремий розгляд, результати якого опубліковані нами раніше в роботі [7]. Зокрема, при зберіганні деяких лікарських засобів максимально допустимі межі параметрів повітря обмежені межами +12 °C та 20 % RH.

Одна з основних вимог щодо вентиляційних систем у фармацевтичній промисловості — попередження поширення небажаного бактеріологічного зростання. З цього погляду випарники та їх піддони в конденсаційних системах осушення повітря є точками підвищеної небезпеки, оскільки вологість у них наближається до 100% і є місцями розмноження цвілі та грибків. Цей ризик повністю виключається при використанні адсорбційних систем, що осушують, у яких відсутні конденсація і вогнища високої вологості повітря.

Пневмотранспорт та підготовка стисненого повітря.

Під час підготовки стисненого повітря для пневмо-транспортування сировини або готової продукції, температура повітря та температура точки роси зростають внаслідок стиснення повітря. Подальше охолодження стисненого повітря призводить до його насичення та утворення конденсату. Конденсат частково вловлюється спеціальними системами, тоді як у систему транспортування гігроскопічних продуктів (матеріалів) подається повітря з вологістю близькою до 100 %. Через це гігроскопічні матеріали та порошки, поглинаючи вологу, починають злипатися та налипати на внутрішні поверхні пневмопроводів, виникають проблеми із прохідністю, погіршуються санітарно-гігієнічні умови, відбуваються зупинки обладнання. Проблеми неконтрольованого мікроклімату в транспортних системах виникають скрізь - від хімічної до фармацевтичної промисловості та виробництва харчових продуктів. Вимоги до повітря в системах пневмотранспорту залежать від особливостей матеріалу, що транспортується, і можуть встановлюватися для кожного конкретного випадку окремо. Тільки сухе стиснене повітря то, можливо чистим, т.к. саме волога пов'язує у пневмосистемах частинки бруду різного виду. Оптимальна відносна вологість у діапазоні 20-40%.

Консервація обладнання ТЕС сухим повітрям.

Непрацююче тепломеханічне обладнання ТЕС та ТЕЦ зазнає стоянкової електрохімічної корозії. Це призводить до руйнування внутрішніх поверхонь обладнання та втрати його працездатності. Метал піддається як загальної, і ще більш підступної локальної корозії. Корозії піддаються всі матеріали, які зазвичай застосовуються в енергетиці. Місця корозійного пошкодження металу стають концентраторами напруг, і в цих місцях найімовірніше поява втомних тріщин. Корозійні виразки навіть невеликого розміру при механічній напрузі призводять до корозійного розтріскування на високонавантажених деталях турбоагрегатів - робочих лопатках та дисках роторів. Відомі випадки повного виходу з ладу турбіни через корозію стоянки після шестимісячної стоянки.

Відповідно до правил технічної експлуатації електричних станцій, при виведенні турбіни в резерв на строк сім діб і більше повинні бути вжиті заходи для консервації обладнання турбоустановки. При виведенні котла в резерв або ремонт також необхідно вжити заходів для консервації поверхонь нагрівання котла і калориферів. Консервація проводиться як під час зупинок у тривалий резерв або ремонт, так і при режимних зупинках. Всі методи захисту від корозії, що застосовуються в даний час, спрямовані на запобігання контакту металу з киснем (атмосферним повітрям) або вологою [8]. Найпростішим методом запобігання стоянковій корозії є запобігання контакту металу з водою та вологим повітрям. Припинення контакту води з поверхнею металу забезпечується ретельним дренуванням системи, після чого в системі залишається вологе повітря. Зниження відносної вологості повітря у всьому внутрішньому обсязі консервованого обладнання та підтримання її нижче певного максимально допустимого значення (як правило, 40 %) на весь період простою досягається шляхом постійної або періодичної вентиляції внутрішніх поверхонь осушеним повітрям. Якщо в системі після дренування залишається незначна кількість води, то вона через деякий час буде видалена сухим повітрям, що продувається.

Зниження відносної вологості повітря, що подається в обладнання, досягається двома шляхами [9]: при підвищенні температури повітря (тобто методом асиміляції) і при зменшенні його вмісту вологи (методами конденсації або адсорбції). Найбільш ефективним методом зниження вологості повітря є його адсорбційне осушення, що дозволяє подавати в консервоване обладнання практично сухе повітря (1-5% RH). Це дозволяє досить швидко осушити обладнання, що контролюється величиною відносної вологості повітря, що виходить. Зазвичай вже на другий день після постановки на консервацію відносна вологість повітря на здувках та дренажах стає нижчою за 40 %. Окрім адсорбційних, на підприємствах колишнього РАВ ЄЕС можна зустріти конденсаційні осушувачі повітря. Але їх використання слід визнати менш ефективним, оскільки граничне зниження вологості в осушувачах з невідтаюваними випарниками до точки роси +5 °C відповідає лише 37 % RH при 20 °C. У переважній більшості випадків цього виявляється недостатнім, щоб забезпечити відносну вологість повітря у всьому обсязі обладнання трохи більше 40 %. Отже, якщо немає протипоказань (таких як протікання з водяних контурів, що не відключаються, наявність недоступних для вентиляції порожнин через гідравлічні затвори, автоматичні зворотні клапани без можливості їх примусового відкриття тощо) перевагу з економічної, технічної та екологічної точки зору слід віддавати консервації за допомогою адсорбційних осушувачів повітря Їх використання на підприємствах ВАТ «Лененерго» та інших підтвердило переваги та ефективний захист від корозії цим методом.

Виробництво літієвих батарей.

Високі технології часто спричиняють роботу при точно контрольованих параметрах навколишнього середовища. Літій та батареї підвищеної енергетичної ємності є класичним прикладом продукції, виробництво якої неможливе без ефективного глибокого осушення повітря. Літій є надзвичайно гігроскопічним лужним металом. Його чутливість до води та її нестабільність при контакті з водою робить виробництво літієвих батарей неможливим без надійного керування вологістю. Взаємодія літію навіть із невеликою кількістю водяної пари може суттєво скоротити термін придатності продукції під час зберігання та експлуатації. Вологість повітря в зонах виробництва літієвих батарей має бути 0,25 г/кг, а температура в приміщенні повинна бути близько 25 °C. Контроль температури не дуже важливий, але температурний рівень повинен бути комфортним для персоналу. Такий низький рівень вологості можна досягти за допомогою адсорбційних осушувачів.

Басейни та аквапарки.

Всі види критих плавальних басейнів та аквапарків поєднує загальна особливість - наявність водних поверхонь, з яких постійно випаровується водяна пара. Кількість вологи, що випаровується, залежить від температури води і навколишнього повітря, а також від вологості повітря.

У басейнах і аквапарках, з одного боку, потрібно забезпечити комфортні умови для людей, що знаходяться в них. Причому комфортні умови можуть відрізнятися залежно від призначення басейну (спортивний, навчальний, лікувально-оздоровчий, гідроаеромасажний, розважальний для занурень при саунах), особливо за температури повітря. Щодо вологості, то її комфортні значення для басейнів та аквапарків рекомендується приймати на рівні 50–65 %. Щоб забезпечити цей рівень і вивести з приміщення значну кількість вологи надходження від водних дзеркал і мокрих поверхонь, повітря необхідно осушувати. Як правило, використовується метод конденсації осушення. З іншого боку, для захисту металевих та дерев'яних конструктивних елементів відносна вологість має бути в діапазоні 40–60 %. Причому конкретні її значення в кожному окремому випадку диктуються ступенем теплозахисту конструкцій, що захищають, за умови, що виключає випадання на них конденсату і зволоження будівельних матеріалів. Обмежуючим параметром є температура на поверхні огорожі, яка повинна бути на 1-2 °C вище точки роси внутрішнього повітря. Недотримання цих умов призводить до утворення грибка, цвілі, корозії металевих та гниття дерев'яних конструкцій [10]. У різних за призначенням басейнах застосовуються різні схеми вентиляції та осушення.

Криті льодові арени.

Висока вологість повітря є проблемою для будь-якої критої льодової арени. Джерелами вологи є зовнішнє повітря, глядачі та спортсмени, льодозаливні машини та випари після заливання ковзанки. Найбільше вологи надходить разом із зовнішнім повітрям, як через систему вентиляції, так і за рахунок неконтрольованої інфільтрації через вікна, двері та ін. Все це призводить до корозії металу та зростання цвілі, грибків тощо. Конденсація, туман та неприємний запах у критих катках є результатом підвищеної вологості. Також страждає на якість льоду, його поверхня стає нерівною, а іноді і небезпечною. У критих льодових аренах потрібно забезпечити: відсутність туману на поверхні льодової арени; відсутність конденсату на будівельних та огороджувальних конструкціях; санітарно-гігієнічні параметри повітряного середовища на глядацьких трибунах та у службових приміщеннях.

З огляду на відмінності параметрів мікроклімату в перерахованих зонах, доцільно використовувати окремі системи мікрокліматичної підтримки. Найнижчий рівень вологості - на рівні точки роси менше 0 °C - слід підтримувати в зоні льодової арени [11], що ефективно досягається методом адсорбційного осушення повітря.

Розглянуті випадки, в яких необхідно осушувати повітря, безумовно, є актуальними, однак залишаються лише окремими випадками. Завжди важливо мати об'єктивний висновок про необхідність регулювання вологості повітря з будь-якої точки зору (економічної, екологічної, санітарно-гігієнічної тощо). Також важливо правильно вибрати метод осушення, відповідне обладнання та при необхідності паро та гідроізоляцію.

Література.

1. Вишневський Є.П. Аналіз особливостей використання основних методів осушення повітря // Журнал С.О.К., №3/2004.
2. Системи вентиляції та кондиціювання. Теорія та практика. / А. Ананьєв, Л. Н. Балуєва, В. П. Мурашко - М.: Євроклімат, 2008.
3. Батурин В.В. Основи промислової вентиляції. Вид. 4е, скор. - М.: Профіздат, 1990.
4. Вишневський Є.П., Салін М.Ю. Забезпечення мікроклімату на об'єктах агропромислового комплексу // Журнал С.О.К., №7/2009.
5. Вишневський Є.П., Салін М.Ю. Осушення повітря як спосіб захисту будівель від руйнування // Журнал С.О.К., №9/2008.
6. Вишневський Є.П., Малков Г.В. Вентиляція мостів осушеним повітрям є ефективним методом боротьби з корозією // Журнал С.О.К., №2/2006.
7. Вишневський Є.П., Салін М.Ю. Деякі проблеми мікрокліматичного забезпечення об'єктів фармацевтики // Журнал С.О.К. №8/2009.
8. РД 34.20.591-97. Методичні вказівки щодо консервації теплоенергетичного обладнання.
9. РД 15334.130.502-00. Методичні вказівки щодо організації консервації теплоенергетичного обладнання повітрям.
10. Хасанов А.О., Старіков А.В., Хорошілов С.А., Вишневський Є.П., Салін М.Ю. Деякі аспекти мікрокліматичної підтримки у критих басейнах та аквапарках // Журнал С.О.К., №11/2008.
11. Вишневський Є.П., Салін М.Ю. Переваги адсорбційного методу глибокого осушення повітря критих льодових арен // Журнал С.О.К., №8/2008.