Wilgotność względna powietrza i jej wpływ na jakość powietrza w pomieszczeniach
Wilgotność powietrza w pomieszczeniach jest często związana z różnymi problemami oraz wysokimi kosztami eksploatacji i serwisu. Kontrola wilgotności jest często związana z usuwaniem wilgoci z budynku, a nie kontrolowaniem jej. W niektórych specyficznych zastosowaniach konieczne jest utrzymanie wilgotności na określonym poziomie, zdefiniowanym przez wymagania dotyczące użytkowania budynku, np. muzea, archiwa, laboratoria, czy różnorodne procesy.
A co z ludźmi, przebywającymi w danym pomieszczeniu? Inżynierowie i naukowcy zajmujący się jakością powietrza skłaniają się do stwierdzenia, że wilgotność ma niewielki wpływ na samopoczucie człowieka i postrzeganą jakość powietrza w pomieszczeniach (IAQ). Środowiska naukowe rzadko skupiają się na wilgotności powietrza wewnątrz budynków. Często wilgotność jest nawet traktowana tylko jako aspekt komfortu cieplnego w ocenach IAQ. Wilgotność rzeczywiście ma pewien wpływ na komfort cieplny, ale jej znaczenie w ogólnym IAQ jest większe niż tylko jako elementu komfortu cieplnego. W rzeczywistości wilgotność powietrza w pomieszczeniach stanowi odrębny wymiar w krajobrazie IAQ.
Niskie poziomy wilgotności
Gdy temperatura zewnętrzna spada poniżej 0°C, wilgotność powietrza w pomieszczeniach spada do 20% RH. W północnej, środkowej i wschodniej Europie, a także na większych wysokościach, temperatura powietrza zewnętrznego może pozostawać poniżej 0°C przez dłuższy czas. Analizy danych z budynków pokazują, że np. w Finlandii przez ponad 2/3 czasu w ciągu 4 miesięcy zimowych poziom wilgotności w pomieszczeniach pozostaje poniżej 20% RH. 1/3 czasu poniżej 15% RH i 1/10 czasu poniżej 10% RH. Podobne dane można znaleźć również w Szwecji i Norwegii. Tak więc suche powietrze w pomieszczeniach nie jest tylko sporadycznym, losowym problemem, ale występuje przez całą zimę.
Co można zrobić, aby poprawić poziom wilgotności względnej w pomieszczeniach?
Regulacja temperatury w pomieszczeniu w celu zwiększenia poziomu wilgotności względnej
Często mówi się, że wilgotność względną można zwiększyć poprzez obniżenie temperatury w pomieszczeniu. Niestety, ma to tylko marginalny wpływ, gdy powietrze jest suche. Przy wilgotności względnej 15%, zmiana temperatury powietrza w pomieszczeniu z 20°C na 18°C wpłynie na poziom wilgotności względnej o mniej niż +2%. Nawet przy wilgotności względnej 20%, wpływ ten jest mniejszy niż +3%. Zbyt duże obniżenie temperatury spowoduje pogorszenie komfortu cieplnego.
Odzysk wilgoci w systemach wentylacyjnych
Odzysk wilgoci za pomocą rotorów sorpcyjnych (wysokowydajny rotor odzyskujący wilgoć) ma sprawność odzysku wilgoci na poziomie 60-90%. Pozostaje ona dość stała w każdych warunkach. Wilgotność może być odzyskiwana nawet przy bardzo małych różnicach poziomu wilgotności. Najczęściej koła sorpcyjne są używane w gorącym i wilgotnym środowisku do odzyskiwania chłodu, ale ma on duże zalety również w zimnym klimacie.
Odzysk wilgoci może znacznie obniżyć koszty operacyjne i inwestycyjne związane z nawilżaniem. Przy efektywnym odzysku wilgoci, zostanie ona ponownie wykorzystana 3-10 razy zanim zostanie utracona w powietrzu wylotowym. Powinniśmy traktować wilgoć jako atut w okresie zimowym i działać w odpowiedni sposób.
Dodawanie wilgoci do powietrza wewnętrznego
W budynkach mieszkalnych mamy pewne naturalne źródła wilgoci (gotowanie, pranie, prysznic itp.), które zwiększają poziom wilgotności i rozwiązują problem skrajnej suchości w domu.
W budynkach niemieszkalnych jedynymi źródłami wilgoci są ludzie, rośliny i ewentualna wilgoć zgromadzona we wnętrzu i w materiałach budowlanych, ale to zwykle za mało. Można też zwiększyć wilgotność za pomocą roślin. W budynkach coraz częściej instaluje się tzw. żywe ściany, czyli ogrody wertykalne. Ściana roślinna o wielkości 1,5-3% powierzchni podłogi może zwiększyć wilgotność powietrza wewnętrznego o 6-12% RH przy zastosowaniu odzysku wilgoci.
Dalszym rozwinięciem ogrodów wertykalnych są urządzenia, w których powietrze jest cyrkulowane przez korzenie. Jeden element ściany roślinnej o powierzchni 2,3 m2 może odparować do 400 g/h wody. Systemy te mogą być stosowane jako nawilżacze z własną regulacją wilgotności. Jednak najpowszechniejszym sposobem zwiększenia poziomu wilgotności w budynku są nawilżacze powietrza zainstalowane na stałe, lub przenośne z technologią parową lub adiabatyczną.
Strategia kontroli i ustawienia docelowe
Często mówi się, że 30-40% RH powinno być minimalnym poziomem wilgotności. W klimacie umiarkowanym, uzyskanie wilgotności powietrza na poziomie 40% lub nawet wyższym nie jest tak trudne do osiągnięcia. W przypadku nawilżania wpływ wymaganych poziomów nawilżania na koszty jest często niedoceniany. Wpływ na koszty energii wzrostu wartości zadanej RH o 5% może podwoić koszty nawilżania. W najzimniejszym klimacie wzrasta również ryzyko dla przegród zewnętrznych budynku.
Testy terenowe w Szwecji
W zimie 2021 i 2022 roku firma Swegon przeprowadziła serię testów w niektórych swoich szwedzkich biurach, a mianowicie w Malmö, Umeå, Luleå i Göteborgu. Biura te mają powierzchnię od 120 do 500 m2.
Celem serii testów było sprawdzenie pewnych hipotez dotyczących dynamiki nawilżania i niektórych strategii kontroli oraz użyteczności ścian roślinnych.
W ramach krótkiego podsumowania można stwierdzić, że odzysk wilgoci jest kluczową technologią dla efektywnej kosztowo kontroli wilgotności. Każda dodatkowa wilgoć będzie efektywnie wykorzystana i recyrkulowana w systemie wentylacyjnym. Technologia ta jest dostępna już dziś.
Roczny dodatkowy koszt energii związany z kontrolą wilgotności szacuje się na 20-50 €/osobę w biurze, przy dzisiejszym koszcie energii. Może nadszedł czas, aby podnieść znaczenie potrzeb ludzi w zakresie wilgotności powietrza do tego samego poziomu wymagań, jakie dotyczą wilgotności powietrza w pomieszczeniach dla obrazów, instrumentów muzycznych, sprzętów elektronicznych oraz laboratoriów.
