Начать обзор современных увлажнителей и рассмотреть различные варианты по дополнению климатической системы (различных типоразмеров), ключевой функцией которой является поддержание необходимых значений относительной влажности воздуха, можно начать с разделения всех увлажнителей на сл. типы:
Сотовый увлажнитель;
Паровой увлажнитель;
Ультразвуковой увлажнитель;
Увлажнитель с водяным распылением.
1. Сотовый увлажнитель
Сотовые увлажнители реализуют процесс адиабатного увлажнения воздуха в холодный период года. Так же они могут быть использованы в теплый период года для снижения нагрузки на систему кондиционирования, так как в них реализуется прямое и косвенное охлаждение воздуха.
Сотовый увлажнитель состоит из следующих основных элементов:
кассеты сотового увлажнителя;
коллектор с форсунками;
системы налива и слива;
насос;
автоматика;
корпус из нержавеющей стали.
Принцип действия таких увлажнителей основан на контактном методе, т. е. контакт воздуха и жидкости достигается смачиванием поверхности увлажнителя при его орошении. Воздух проходит через соты увлажнителя и контактирует с влагой, которая пропитывает пористую поверхность насадки. Этим и достигается процесс увлажнения воздуха.
Одновременно с увлажнением происходит процесс поглощения теплоты воздуха при испарении влаги с поверхности сот. для компенсации потерь тепла приточного воздуха после увлажнителя в холодный период года необходимо воздух повторно нагреть, т.е. осуществить второй нагрев (первый нагрев осуществляется в основном калорифере вентиляционный установки).
Второй подогрев (догреватель справа на рис.) необходим для реализации системы управления влажностью по методу «точки росы». Этот метод заключается в воздействии на водяной регулирующий клапан или блок управления электрического воздухонагревателя и позволяет достигать точности поддержания относительной влажности в канале приточного воздуха на уровне ±1 - 2%.
1 этап - открытие соленоида, управляющим устройством (логическим реле) при получении сигнала посредством дискретного сигнала (от центрального контроллера);
2 этап - механическое открытия клапана посредством поплавкового элемента;
3 этап - контроль потока жидкости реле потока и запуск циркуляционного насоса;
4 этап - циркуляция жидкости контроль импульсов, защита от сухого хода, смена жидкости в замкнутом цикле.
Основные преимущества сотового увлажнителя
Малое энергопотребление (энергия тратится только на работу насоса от 50 до 270 Вт).
Высокое значение коэффициента эффективности процесса тепломассообмена.
Компактная конструкция и малые размеры, так как нет капель воды и нет необходимости в камере для испарения капель.
Малое аэродинамическое сопротивление.
Более высокие допустимые скорости воздуха.
Простое техническое обслуживание.
Оборудование можно использовать без водоподготовки (в зависимости от качества воды).
Очищает воздух от запахов и грязи (грязь оседает на сотах, а потом сливается в поддон).
Основные недостатки сотового увлажнителя
Возможность образования в поддоне микроорганизмов (при регулярном обслуживании риск исключается и это подтверждается сертификатом).
Высокое сопротивление воздуха, возникающее в камере увлажнения.
2. Паровой увлажнитель
Паровые увлажнители реализуют процесс изотермического увлажнения воздуха (при постоянной температуре) в холодный период года.
Увлажнитель состоит из следующих основных элементов:
парораспределительный коллектор;
паровой цилиндр с электродами;
системы налива и слива;
автоматика;
корпус из нержавеющей стали;
паропроводы.
Пароувлажнители монтируются на стене рядом с вентиляционной установкой, парораспределитель врезается в воздуховод. Принцип действия таких увлажнителей основан на нагреве воды, находящейся в паровом цилиндре, до кипения и образовании пара. Пар отводится по паропроводам к парораспределительному коллектору, который равномерно распределяет пар в потоке приточного воздуха.
Так как процесс увлажнения проходит без изменения температуры (в отличии от остальных вариантов) нет никакой необходимости во втором подогреве воздуха. Поддержание заданной относительной влажности в канале приточного воздуха осуществляется путем изменения количества подаваемого пара. Точность поддержания значения влажности составляет ±1%.
Основные преимущества парового увлажнителя
Обеспечение высокого качества обрабатываемого воздуха по гигиеническим требованиям.
Меньший расход теплоты в воздухонагревателях (нет второго подогрева).
Гибкое и точное управление.
Простое техническое обслуживание. Высокая надежность.
Можно использовать без водоподготовки (в зависимости от качества воды).
Основным недостатком парового увлажнителя является высокое электропотребление (превышает все другие варианты).
3. Ультрозвуковой увлажнитель
Ультразвуковые увлажнители реализуют процесс адиабатного увлажнения воздуха в холодный период года.
Ультразвуковой увлажнитель состоит из следующих основных элементов:
внешний щит автоматики;
модуль затуманивания с вибраторами (из нержавеющей стали);
внешняя гидравлическая часть.
Принцип действия таких увлажнителей основан на сверхзвуковом «затуманивании». В блоке автоматики с помощью трансформатора создается переменный ток с низким напряжением и высокой частотой. Этот сигнал подается на установленной в ванне вибратор, который преобразует сигнал в высокочастотные колебания.
Благодаря этому образуется «туман» (аэрозоль), который отбирает у воздуха теплоту и переходит из жидкого состояния в газообразный. При этом приточный воздух увлажняется.
Так как одновременно с увлажнением происходит процесс поглощения теплоты воздуха, то необходимо воздух повторно нагреть, т. е. осуществить второй нагрев (первый нагрев осуществляется в основном калорифере вентиляционный установки, и он уже установлен на объекте).
Поддержание заданной относительной влажности в канале приточного воздуха осуществляется блоком автоматики. Точность поддержания значения влажности составляет ±1%.
Основные преимущества ультразвукового увлажнителя
Реализуется управляемый процесс адиабатного увлажнения, обеспечивающий экономию воды и электроэнергии.
Малое энергопотребление.
Высокое качество обрабатываемого воздуха, исключено образование микроорганизмов.
Высокая точность поддержания заданного значения влажности.
Основные недостатки ультразвукового увлажнителя
Высокая стоимость обслуживания.
4. Увлажнитель с водяным распылением
Увлажнители с водяным распылением реализуют процесс адиабатного увлажнения воздуха в холодный период года.
Увлажнитель с водяным распылением монтируется на стене рядом с вентиляционной установкой. Рампа с распылительными коллекторами монтируется в воздуховод:
Увлажнитель состоит из следующих основных элементов:
двухсекционный шкаф управления (электрическая часть и гидравлическая часть);
распределительные коллекторы с форсунками;
трубопроводы.
Принцип действия таких увлажнителей основан на распылении воды под высоким давлением через форсунки с очень малым выходным отверстием.
В шкафу управления (гидравлическая часть) устанавливается поршневой насос высокого давления, который и создает высокое давление воды перед форсунками.
Так как одновременно с увлажнением происходит процесс поглощения теплоты у воздуха, то воздух необходимо повторно нагреть, то есть осуществить второй нагрев (первый нагрев осуществляется в основном калорифере вентиляционный установки, и он уже установлен на объекте).
Поддержание заданной относительной влажности в канале приточного воздуха осуществляется изменением количества оборотов насоса высокого давления и отключением части распределительных коллекторов. Точность поддержания значения влажности в этой системе составляет ±5%.
Основные преимущества увлажнителей
с водяным распылением
Реализуется управляемый процесс адиабатного увлажнения, обеспечивающий экономию воды и электроэнергии.
Не используется сжатый воздух.
Высокое качество обрабатываемого воздуха, исключено образование микроорганизмов.
Низкое энергопотребление.
Низкие потери давления.
Основные недостатки увлажнителей
с водяным распылением
Высокое давление воды, специальные требования к системе трубопроводов.
Высокая стоимость обслуживания.
Высокий износ основных элементов.
Сравнительный анализ
Для сравнения различных характеристик применяемых увлажнителей, а также рациональности их применения, необходимо обратить внимание на исходные данные и внести коррективы относительно проектируемой системы исходя из основных задач.
Сводная таблица характеристик
Исходные данные
За основные характерные параметры можно взять следующие данные (регион Москва, Московская обл.):
расчетная температура наружного воздуха в холодный период года: - 25°С;
расчетная температура внутреннего воздуха: + 22°С ... + 24°С;
желаемое значение отн. влажности воздуха 40 – 60%.
Основные задачи
Требуется доработать/создать систему канального увлажнения воздуха в составе которой присутствует вентиляционный агрегат, для наглядности примера, можно взять приточную установку Topvex SR04 HWL-L-CAV
Данный вентиляционный агрегат оборудован высокоэффективным рекуператором энергии, т.е. большая часть тепловой энергии удаляемого воздуха передается приточному. Данное решение позволяет добиться минимального потребления энергоресурсов. При дооснащении вентиляционных установок данного типа системами увлажнения и достижения относительной влажности в вытяжном канале выше 30% будет наблюдаться обмерзание ротора, что в свою очередь приведет к аварийной остановке вентиляционных установок (без возможности автоматической перезапуска).
Стоит отметить, что обмерзание рекуператора происходит вследствие того, что влажный, теплый вытяжной воздух встречается с холодным, сухим приточным на роторном рекуператоре, где и происходит конденсация влаги, которая незамедлительно замерзает.
Калорифер предварительного подогрева позволяет подавать в вентиляционную установку уже нагретый воздух, что и позволяет исключить риск выпадения конденсата. Все предложенные ниже варианты систем увлажнения включает в себя калориферы предварительного подогрева и его аксессуары.
Зачастую для даных зон инсталляции применяют электро-калориферы (поднимая тем самым температуру до +5°С), т.к. непосредственно перед агрегатом температура в зимний период, даже при закрытой воздушной заслонке редко превышает 5°С, что близко к 0°С (кристаллизации воды).