Krótki subiektywny Przegląd Metod Nawilżania
Nawilżacze są jednym z kluczowych elementem central wentylacyjnych, szczególnie tam, gdzie konieczne jest precyzyjne utrzymanie wilgotności powietrza. Wybór odpowiedniego typu nawilżacza wpływa zarówno na jakość powietrza, jak i na koszty eksploatacji systemu.
Artykuł zatytuowaliśmy „Krótki subiektywny Przegląd Metod Nawilżania” ,gdyż nie stawiamy sobie w nim za cel opisanie wszystkich metod nawilżania stosowanych na rynku w centralach wentylacyjnych, a jedynie metody nawilżania jakie oferuje klientom nasza firma.
W tym artykule porównamy dwa główne typy nawilżaczy stosowanych w centralach wentylacyjnych Micro-Clima: nawilżacze parowe oraz wodne. Skupimy się na efektywności, zużyciu wody i energii, a także korzyściach i ograniczeniach każdego z rozwiązań.
Wprowadzenie
Suche powietrze jest często odczuwane jako niekomfortowe dla użytkowników. Aby zapewnić komfort, wilgotność względna powinna mieścić się w zakresie od 40-60%, zależnie od temperatury pomieszczenia.
Odpowiednia wilgotność jest kluczowa również w wielu procesach technologicznych, takich jak produkcja wysokich technologii, drukowanie czy wytwarzanie papieru, gdzie wpływa na poprawność i wydajność procesu, a jej poziom jest starannie monitorowany i regulowany.
W przetwórstwie spożywczym, szczególnie mięsnym, nawilżanie powietrza stosuje się w procesach, gdzie ważne jest utrzymanie odpowiedniej wilgotności, aby zapobiec wysychaniu produktów. Nawilżanie jest kluczowe np. w magazynach dojrzewających wędlin a także w komorach chłodniczych, gdzie pomaga zachować świeżość mięsa.
W praktyce w większości przypadków nie jest możliwe osiągnięcie odpowiedniej wilgotności w sposób naturalny okresie zimowym, gdyż wilgotność bezwzględna powietrza jest wówczas bardzo niska. Wówczas konieczne jest zastosowanie systemu nawilżania powietrza.
Metodę odzysku ciepła z zastosowaniem wymienników obrotowych sorpcyjnych, które jako jedyne mogą zapewnić odpowiednią wilgotność powietrza bez konieczności stosowania nawilżania, opisaliśmy w poprzednim artykule, do którego link znajdziesz tutaj.
Do dalszej analizy przyjmiemy przykładową centralę bazową bez nawilżania, do której dodamy 3 typy nawilżaczy stosowane w centralach micro-clima: nawilżanie parowe, nawilżanie adiabatyczne z komorą zraszania, oraz nawilżanie adiabatyczne wyparne.
Charakterystyka Centrali Wentylacyjnej Bazowej
Dla celów porównania przyjmujemy centralę wentylacyjną bazową o następujących parametrach:
Przepływ powietrza: 8000 m³/h (na nawiewie i wywiewie).
Wymiennik: przeciwprądowy.
Nagrzewnica wodna.
Chłodnica wodna.
W omawianym przypadku centrala bazowa, czyli centrala bez nawilżania, w skrajnych warunkach zimowych, czyli przy temperaturze zewnętrznej -20°C nawiewa do pomieszczenia powietrze o temperaturze 22 ᵒC i wilgotności zaledwie 3%.
Dobierając każdy z nawilżaczy naszym celem będzie osiągnięcie wilgotności 50% przy temperaturze 22°C.
Na końcu artykułu, w jego podsumowaniu znajdzie do pobrania karty doboru każdej z central.
Nawilżanie Parowe
Nawilżacze parowe są idealnym wyborem tam, gdzie kluczowe są wysokie standardy higieny, na przykład w placówkach medycznych. Nawilżacze parowe wykorzystują energię elektryczną do podgrzewania wody i wytwarzania pary wodnej, która jest następnie wprowadzana do strumienia powietrza wentylacyjnego.
W procesie wytwarzania pary woda jest doprowadzana do wrzenia, dzięki czemu proces jest w pełni higieniczny i nie stwarza warunków do rozwoju patogenów. Nawilżacze parowe są jako jedyne dopuszczone przez Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego PZH- Państwowy Instytut Badawczy do stosowania w pomieszczeniach o podwyższonych wymaganiach higienicznych w obiektach wykonujących działalność leczniczą.
W praktyce z uwagi na bardzo wysokie zużycie energii potrzebnej do wytworzenia pary nawilżanie parowe jest stosowane głównie w klimatyzacji komfortu.
W omawianym przykładzie powietrze jest ogrzewane wstępnie przez wymiennik przeciwprądowy, a następnie przez nagrzewnicę o mocy 33,66 kW.
Aby osiągnąć żądany poziom nawilżenia 50% musimy dostarczyć do powietrza strumień pary o wydajności 75,20 kg/h. Aby to osiągnąć zastosujemy nawilżacz parowy o maksymalnej wydajności strumienia pary 96 kg/h maksymalnym poborze energii elektrycznej 70 kW.
Zalety:
Precyzyjna kontrola wilgotności powietrza.
Łatwość utrzymania higieny, minimalne ryzyko rozwoju mikroorganizmów.
Wady:
Wysokie zużycie energii.
Znaczne koszty eksploatacji związane z koniecznością podgrzewania wody.
Dane do porównania:
Pobór mocy nawilżacza: 70,00 kW.
Moc nagrzewnicy wodnej: 33,66 kW.
Długość centrali: wydłużenie centrali bazowej o 750 mm.
Nawilżacze Wodne
Nawilżacze wodne działają na zasadzie odparowywania wody w strumieniu powietrza. W praktyce prowadzi to do ochłodzenia powietrza, dlatego proces ten, jest nazywany procesem adiabatycznym i może być również stosowany jako układ chłodzenia.
Aktualnie w ofercie posiadamy 2 rodzaje nawilżaczy wodnych adiabatycznych:
Nawilżanie wodne rozpyłowe
Ten typ nawilżania polega na rozpylaniu drobnych kropli wody w strumieniu przepływającego powietrza przy pomocy dysz. Komora zraszania zapewnia wymianę ciepła i masy między wodą a powietrzem, co wykorzystuje energię cieplną powietrza do odparowania wody.
Proces nawilżania tego typu z zastosowaniem zdemineralizowanej wody pitnej, oraz procesu odwróconej osmozy, czyli z użyciem tzw. permeatu wodnego spełnia wysokie kryteria higieniczne i przy zastosowaniu odpowiedniej konstrukcji uniemożliwiającej gromadzenie się wody w nawilżaczu po jego opróżnieniu, oraz odpowiedniego rygoru eksploatacyjnego (np. opróżnianie zbiornika nawilżacza przy przestojach dłuższych niż 1 dzień) jest w wielu krajach także dopuszczony jako nawilżacz spełniający wymagania służby zdrowia.
Zalety:
Niskie zużycie energii.
Prosta i relatywnie tania konstrukcja.
Wady:
Konieczność regularnego czyszczenia, aby uniknąć osadzania się kamienia i rozwoju bakterii.
Mniej skuteczne utrzymanie higieny w porównaniu z nawilżaczami parowymi.
Dane do porównania:
Zużycie energii:
Pobór mocy pompy wody: 0,28 kW.
Zużycie wody: 76,96 kg/h
Moc nagrzewnicy wodnej: 81,37 kW (o 47,71 kW więcej niż w przypadku nawilżacza parowego).
Długość centrali: wydłużenie centrali bazowej o 1650 mm.
Nawilżanie wyparne (złożowe)
Nawilżanie wyparne polega na przepuszczeniu powietrza przez złoże, które jest stale zraszane wodą. Powietrze przepływając przez takie złoże „wypiera” parę wodną, nawilżając się jednocześnie. Jest to proces adiabatyczny, w którym powietrze chłodzi się, oddając energię potrzebną do odparowania wody.
Podstawowym elementem złoża zraszanego, czyli nawilżacza ewaporacyjnego lub komory z powierzchniami zraszanymi, jest materiał higroskopijny, który jest nieustannie nasączany wodą. Urządzenie to jest znacznie krótsze od tradycyjnych komór zraszania, ponieważ powierzchnia, gdzie zachodzi kontakt powietrza z wodą, znajduje się w zwartej, kompaktowej warstwie ustawionej prostopadle do kierunku przepływu powietrza.
Woda, podawana za pomocą pompy obiegowej, rozprowadzana jest przez zraszacze na wkładach o dużej powierzchni, gdzie zachodzi proces ewaporacji – odparowania wody i oddawania ciepła. Złoże może być wykonane z materiału nieorganicznego o wysokiej chłonności, co zapewnia równomierne nawilżenie całej jego powierzchni.
Zalety:
Niskie zużycie energii.
Skuteczne nawilżanie dużych ilości powietrza.
Wady:
Regularna konserwacja jest konieczna, aby zapobiec osadzaniu się kamienia oraz rozwojowi bakterii.
Nie zawsze spełnia wymagania higieniczne w obiektach o podwyższonych standardach sanitarnych.
Dane do porównania
Zużycie energii:
Pobór mocy pompy wody: 3,16 kW.
Moc nagrzewnicy wodnej przed nawilżaczem: 79,83 kW (o 46,17 kW więcej niż w przypadku nawilżacza parowego).
Długość centrali: Wydłużenie centrali bazowej o 750 mm.
Podsumowanie i wnioski
Nawilżacze parowe zapewniają najwyższy poziom kontroli wilgotności i higieny, wadą są jednak wysokie koszty eksploatacji związane z dużym zużyciem energii.
Nawilżacze wodne są bardziej energooszczędne, a nowoczesne modele także mogą spełniać wymagania higieniczne, jednak w obiektach medycznych, zgodnie z wytycznymi Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego PZH, dopuszcza się stosowanie wyłącznie nawilżaczy parowych.
Koszt zakupu centrali wentylacyjnej rozbudowanej o układ nawilżania w omawianym przypadku powoduje wzrost kosztów inwestycyjnych o ok:
– 50% w przypadku nawilżania parowego
– 65% w wypadku nawilżania wodnego wyparnego
– 350% w wypadku nawilżania wodnego z komorą zraszania w wersji higienicznej (za wyjątkiem obiektów wykonujących działalność leczniczą)
Każdy z omówionych typów nawilżaczy ma swoje zalety i ograniczenia. Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od specyficznych wymagań instalacji oraz oczekiwań dotyczących higieny, kosztów eksploatacji i efektywności energetycznej. Nawilżacze parowe są najlepszym rozwiązaniem w miejscach, gdzie higiena jest kluczowa, natomiast nawilżacze wodne, szczególnie modele spełniające wymagania higieniczne, sprawdzą się tam, gdzie istotne są oszczędności energetyczne oraz gdzie stosowane są duże urządzenia, np. w przemyśle.