Bezpośrednie nawilżanie w pomieszczeniu czy w kanale?

Ciepło jest stale wymieniane między nami a otoczeniem, a to może powodować sytuacje komfortu lub dyskomfortu, w zależności od tego, jak ciężko ciało musi pracować, aby utrzymać równowagę cieplną.  Na wymianę ciepła wpływa głównie temperatura i prędkość powietrza, podczas gdy na parowanie wpływa również wilgotność względna. Różnica w ciśnieniach cząstkowych między zawartością wilgoci na danej powierzchni, na przykład naszej skórze, a wilgotnością powietrza, dąży do zrównoważenia się naturalnie, zgodnie z zasadami fizyki. W rezultacie odczuwamy suchość skóry, gdy wilgotność powietrza jest zbyt niska, lub uczucie wilgoci, gdy jest ona wysoka.

Poczucie komfortu nie odpowiada dokładnej wartości wilgotności i temperatury, jest raczej subiektywne i zależy od innych aspektów, w tym aktywności fizycznej i ilości noszonej odzieży, które znacząco wpływają na wymianę ciepła.

Poniższa reprezentacja na wykresie psychrometrycznym, zaczerpnięta z ASHRAE Fundamentals (2001, 8.12), pokazuje strefy komfortu zimą i latem dla siedzącego trybu życia.

Aby stworzyć i utrzymać komfort, systemy mechaniczne służą do zarządzania temperaturą i wilgotnością w pomieszczeniu. W środowiskach komercyjnych takich jak biura, hotele, biblioteki i muzea szczególną uwagę przywiązuje się do kontroli wilgotności nie tylko dla wygody, ale także dla uniknięcia rozprzestrzeniania się bakterii, szczególnie zimą.

Podczas gdy z jednej strony ludzie są bardziej wrażliwi na zmiany temperatury niż wilgotności względnej, z drugiej strony materiały higroskopijne stosowane w procesach przemysłowych są bardziej wrażliwe na zmiany wilgotności niż temperatury. W takich przypadkach wilgotność musi być utrzymywana w wąskim zakresie, aby zachować właściwości produktów. W wielu środowiskach przemysłowych, w tym w drukarniach, przetwórstwie tytoniu, tworzyw sztucznych i tekstyliów, na zdolność produkcyjną i jakość produktu końcowego silnie wpływa wilgotność względna i możliwe powstawanie wyładowań elektrostatycznych. Materiały higroskopijne naturalnie mają tendencję do pochłaniania lub wydzielania wilgoci, aby osiągnąć równowagę z otoczeniem; w konsekwencji nawet niewielkie zmiany wilgotności względnej mogą prowadzić do znacznych strat produkcyjnych i blokowania linii produkcyjnych.

Aby rozwiązać ten problem, potrzebne są układy mechaniczne z kontrolą wilgotności. System HVAC składa się z kilku podsystemów, w tym sterowania nawilżaniem, którym można zarządzać na dwa sposoby: nawilżanie kanałowe i bezpośrednie.

Aby lepiej zrozumieć różnicę między nimi, warto przyjrzeć się głównym etapom projektowania systemu HVAC:

• Inicjacja projektu
• Określenie i planowanie wymagań
• Realizacja projektu
• Monitorowanie wydajności
• Zakończenie projektu

Kiedy problemy związane z niską wilgotnością względną są znane z góry, rozwiązanie kanałowe jest zazwyczaj najprostszym wyborem i może być odpowiednio dobrane na drugim etapie projektowania, zwanym „definiowaniem i planowaniem wymagań”. Aby pomieścić system nawilżania, który spełnia wymagania wysokiej wydajności, kanał musi mieć odpowiednie cechy, określone na etapie projektowania, kiedy możliwe jest jeszcze dostosowanie konfiguracji centrali. Nawilżanie kanałowe umożliwia łatwiejsze zarządzanie i konserwację niż bezpośrednie nawilżanie.

Gdy wilgotność względna zostanie zaniżona lub zaniedbana w drugim etapie projektowania centrali, problemy wystąpią w czwartym etapie, zwanym „monitorowaniem wydajności”. Konieczne będzie zatem rozwiązanie modernizacyjne. W takich przypadkach zwykle zaleca się wybór systemu nawilżania w pomieszczeniu, aby zmniejszyć koszty inwestycji i uniknąć konieczności wykonywania poważnych prac nad istniejącym systemem HVAC, który często nie jest odpowiedni dla tradycyjnych kanałów nawilżania.

Wszystkie rozwiązania nawilżania w pomieszczeniu wyposażone są w system dystrybucji do dostarczania pary (system izotermiczny) lub kropel wody (system adiabatyczny), który może obejmować użycie dmuchaw lub być bezpośrednio wbudowany w nawilżacz. W obu przypadkach należy zapewnić odpowiednią wolną przestrzeń w pobliżu systemu dystrybucji, aby uniknąć kondensacji. Etap projektowania ma kluczowe znaczenie dla prawidłowej oceny  wydajności nawilżania, wyboru nawilżacza i położenia systemu dystrybucji w punktach, w których jest to najbardziej wymagane. Wybrane rozwiązanie jest zawsze kompromisem między wydajnością, warunkami otoczenia i czasem zwrotu z inwestycji. Szczególną uwagę należy zwrócić na konkretną aplikację, dostępne wysokości montażu, obecność i lokalizację ludzi w klimatyzowanej przestrzeni oraz na istniejący system klimatyzacji i dystrybucji.

CAREL oferuje różne rozwiązania nawilżania pomieszczeń, zarówno izotermiczne, jak i adiabatyczne. Nawilżacze izotermiczne (heaterSteam, gaSteam, humiSteam, compactSteam) cechują się dużym zużyciem energii, jednak mogą być instalowane w pomieszczeniach o niskiej wysokości swobodnej, ponieważ wytwarzana para jest łatwo absorbowana przez otaczające powietrze. Ponadto higiena jest gwarantowana bez użycia dodatkowych systemów.

Z drugiej strony rozwiązania adiabatyczne (humiDisk, MC, humiSonic, humiFog Direct, humiFog Multizone Direct) wymagają średnio więcej wolnej przestrzeni, aby zagwarantować całkowite odparowanie kropel wody, jednak charakteryzują się niższym zużyciem energii i mogą częściowo  służyć jako chłodnice powietrza (1l odparowanej wody ma równoważną moc chłodniczą 690 W), oszczędzając w ten sposób system klimatyzacji.

We wspomnianych wyżej zastosowaniach przemysłowych, w których redukcja kosztów, czas wprowadzania na rynek, jakość produktu końcowego i wymagania dotyczące oszczędności energii są coraz bardziej wymagające, kontrola wilgotności jest niezbędna dla zapewnienia ciągłości działalności. W starszych obiektach, które poddawane są renowacji i modernizacjom w celu spełnienia wymagań rynku, bezpośrednie nawilżanie odgrywa kluczową rolę. Natomiast w zastosowaniach komercyjnych stosuje się nawilżanie w pomieszczeniu, aby zapewnić komfort przy ograniczonej inwestycji.

CAREL INDUSTRIES S.p.A.