1. Методы процесса увлажнения воздуха
2. Изотермическое увлажнение воздуха
3. Адиабатическое увлажнение воздуха
4. Принципиальные различия изотермического и адиабатического увлажнения воздуха
5. Увлажнители испарительного типа
6. Увлажнители распылительного типа: воздушно-водяные
7. Увлажнители распылительного типа: водяные
8. Сравнение системы испарительного типа и высоконапорной системы
9. Пример расчета производительности системы увлажнения воздуха
10. Адиабатическое охлаждение воздуха с помощью системы увлажнения

1. Методы процесса увлажнения воздуха

Наибольшее практическое применение увлажнения воздуха получили два основных метода увлажнения: 

2. Изотермическое увлажнение воздуха

Способы изотермического увлажнения:

— паровое увлажнение

Изотермическое увлажнение происходит при постоянной температуре.

В воздух непосредственно поступает насыщенный пар.

Фазовый переход воды из жидкого в парообразное состояние осуществляется за счет внешних источников тепла.

Например, выделяемого тепла за счет прохождения электрического тока через воду (содержащую определенное количество минеральных солей).

С увеличением абсолютного влагосодержания энтальпия образуемой при этом водо-воздушной смеси растет путем увеличения скрытой составляющей тепла. При этом температура, характеризуемая явной составляющей тепла, остается неизменной.

3. Адиабатическое увлажнение воздуха

Способы адиабатического увлажнения:

— испарительного типа

— распылительного типа (воздушно-водяной)

— распылительного типа (водяной)

— ультразвуковое увлажнение

Адиабатическое увлажнение воздуха происходит при постоянной энтальпии.

Фазовый переход из жидкого в парообразное состояние осуществляется путем свободного испарения воды.

При этом имеет место внутренний переход части явного тепла в скрытое тепло.

4. Принципиальные различия изотермического и адиабатического увлажнения воздуха

Изотермическое	Адиабатическое
Проще реализуется аппаратно	Требуется подготовленная вода
Большее энергопотребление, за счет компенсации скрытой теплоты испарения воды в ходе парообразования за счет внешних источников энергии.	Процесс парообразования происходит за счет внутреннего перераспределения энергии.
Генерация 10кг влаги требует 7,5 кВт*ч потребляемой энергии.	Генерация 10кг влаги требует 0,04 кВт*ч потребляемой энергии.

В связи с тем, что адиабатическое увлажнение является более экономичным, как минимум на 1-2 порядка, изотермическое увлажнение чаще используется для создания комфортных условий в быту, где дефицит влаги, как правило, не превышает 100 кг/ч. 

Компания ЕС Инжиниринг охватываем множество индустриальных направлений по созданию микроклимата в помещениях путем увлажнения воздуха. Решить все задачи увлажнения воздуха однотипной системой невозможно, поэтому мы предлагаем несколько типов адиабатических систем увлажнения воздуха:  

• Система увлажнения внутри вентиляции 
• Система увлажнения открытым способом в помещении 
• Локальное увлажнение воздуха
• Увлажнение «сухой туман»
• Адиабатическое охлаждение воздуха

5. Увлажнители испарительного типа

Система реализуется в системах вентиляции.

В увлажнителях испарительного типа воздух прокачивается через панели, заполненные смачиваемой водой насадкой, в результате чего за счет пленочного испарения происходит насыщение воздуха парами воды.

Есть два варианта конструктивного исполнения увлажнителей данного типа:

— с рециркуляцией воды

— без рециркуляции воды

Основные принципиальные недостатки увлажнителей испарительного типа:

— отсутствие возможности регулирования количества испаряемой влаги с приемлемой точностью

— с рециркуляцией воды возникает опасность размножения бактерий в системе

— без рециркуляции воды только 15-30% воды используется по прямому назначению, т.е. испаряется и увлажняет обрабатываемый воздух, остальная часть воды идет в канализацию

— с рециркуляцией воды — 30-90%  воды идет на промывку мембран увлажнителей для очистки их от соли и примесей

Производителями указываются в спецификации коэффициенты эффективности испарителей:

под этим подразумевается коэффициент эффективности мембраны, т.е. сколько теоретически испариться в воздух влаги в сравнении с количеством подаваемой воды. 

Этот коэффициент не показывает долю обеспечения относительной влажности в помещении от количества используемой воды. 

Компания ЕС Инжиниринг не рекомендует применение испарительных увлажнителей по причине опасности размножения бактерий и проблем с гигиеной внутри вентиляции.

6. Увлажнители распылительного типа: воздушно-водяные

Увлажнители распылительного типа (воздушно-водяные) осуществляют распыление воды через форсунки, к которым подводятся по отдельным трубопроводам вода и сжатый воздух.

Принцип работы: в увлажнитель поступает сжатый воздух и вода; методом инжекции вместе со сжатым воздухом она выходит через форсунку наружу. За счет резкого перепада давления смесь воздуха и воды расширяется, и вода мгновенно превращается в пар.

Установка данных увлажнителей целесообразна при производительности до 200 л/ч.

Для работы данной системы увлажнения необходим компрессор. Такие увлажнители создают шум при работе.

Компания ЕС Инжиниринг предлагает разновидность увлажнителя на сжатом воздухе «сухой туман», который совсем не дает конденсации. Это единственная система представленных на рынке, в которой вода от форсунок может попадать на трубопроводы, материалы и конденсации не будет. 

7. Увлажнители распылительного типа: водяные

Увлажнители распылительного типа (водяные) осуществляют распыление воды высокого давления (70 бар) через форсунки. Такие системы называются высоконапорные системы увлажнения воздуха.

Благодаря минимальному энергопотреблению систем — 5 Вт на 1 л воды — высоконапорные системы являются наиболее подходящей технологией увлажнения больших (>10.000 м³/ч) и очень больших объемов воздуха (>500.000 м³/ч) помещений.

Принцип работы: насос создает давление воды 70 бар, вода выходит в пространство через отверстие форсунки Ø 0,1-0,2 мм, из-за резкого перепада давления,  вода дробится на мелкую дисперсию и превращается в пар.

Широкий диапазон производительности оборудования, от 60 л/ч до 50000 л/ч, решает любые задачи увлажнения на производстве. 

Системы безопасны с точки зрения санитарии, т.к. вода находится в замкнутом пространстве и не имеет контакта с воздухом. Для форсунок требуется очищенная вода.

Компания ООО «ЕС Инжиниринг» изготавливает, монтирует системы увлажнения воздуха высокого давления из комплектующих Danfoss. Насосы высокого давления компании Danfoss серии PAHT это единственные насосы, представленные на рынке, которые работают без смазки маслом, поэтому требуют минимального обслуживания и работают минимум 8000 часов! без обслуживания.  

8. Сравнение системы испарительного типа и высоконапорной системы увлажнения воздуха

Испарительный тип

Увлажнители устанавливаются в внутри вентмашины системы вентиляции, т.е. требуется наличие вентмашины. 

Кроме того, процесс увлажнения воздуха будет происходить только при работающей вентмашине в отличие от увлажнителей, распыляющих влагу непосредственно в помещении, которым не нужна вентмашина. При применении увлажнения в вентмашине требуется подогрев воздуха перед секцией увлажнения для того, чтобы водяной пар мог полностью испариться и не конденсировал ниже точки росы. 

Для испарительных увлажнителей обычно требуется два калорифера, основной до секции увлажнения и калорифер доводчик требуемых параметров воздуха, после секции увлажнения.

Основные недостатки систем испарительного типа:

— нельзя регулировать количества испаряемой влаги с приемлемой точностью

— с рециркуляцией воды возникает опасность размножения бактерий в системе

— без рециркуляции воды только 15-30% воды используется по прямому назначению, т.е. испаряется и увлажняет обрабатываемый воздух, остальная часть воды идет в канализацию

— с рециркуляцией воды — 30-90%  воды идет на промывку мембран увлажнителей для очистки их от соли и примесей

Высоконапорная система.

Реализуется как в составе вентустановки так и для объемного увлажнения непосредственно внутри помещения.

Единственный недостаток системы: для эксплуатации требуется подготовленная вода.

Позволяет с большой точностью поддерживать относительную влажность в помещении.

Вода в системе увлажнения не застаивается, т.е. нет опасности размножения бактерий.

9. Пример расчета производительности системы увлажнения воздуха

Исходные параметры:

Подаваемый воздух снаружи: t_нар = 0 ºС; φ_нар = 60%

V_вент = 6000 м³/час

t_воды = 8 ºС

Требуемые параметры: 

Воздух в помщении: t_внутр = 22 ºС; φ_внутр = 60%

Находим, что x_нар = 2,29 г/кг; x_внутр = 10,1 г/кг

m_воды = V_вент · ρ_возд · (x_внутр — x_нар)

m_воды = 6000 м³/час · 1,2 к/м³ · (10,1 – 2,29) г/кг · 10^-3 = 56 л/час

10. Адиабатическое охлаждение воздуха с помощью системы увлажнения

Используется в летний период времени для понижения «пиковых» температур уличного воздуха выше 25°С,  который идет на охлаждение теплообменных аппаратов.

Где применяется:

• Наружные блоки кондиционеров
• Рекуператоры вентмашин
• Аппараты воздушного охлаждения (АВО)
• Открытое воздушное пространство бытовых и промышленных помещений

В теплый период времени адиабатическое охлаждение позволяет понизить температуру приточного воздуха до 10 °C. 

Можно использовать, как дополнительный эффект охлаждения воздуха взамен традиционного, что позволяет значительно экономить энергоресурсы.