Nawilżanie wodne
Nawilżanie wodne jest realizowane poprzez rozpylanie wody w strumieniu przepływającego powietrza za pomocą dysz (nawilżacze dyszowe, komory zraszania) lub przez kontakt powietrza z mokrą powierzchnią złoża o dużej powierzchni (złoża zraszane, nawilżacze z wypełnieniem).
W komorze zraszania pomiędzy powietrzem i wodą zachodzi wymiana ciepła na drodze konwekcji (jako konsekwencja różnicy temperatury) oraz wymiana masy (różnica ciśnienia cząstkowego pary wodnej w powietrzu i ciśnienia nasycenia). Wykorzystuje się energię podgrzanego powietrza do odparowania wody.
Przeczytaj także: Metody nawilżania powietrza w systemach klimatyzacyjnych. Wiadomości ogólne >>
Istotnym czynnikiem wpływającym na intensywność procesu jest silnie rozwinięta wielkość powierzchni kontaktu obu faz (co jest szczególnie istotne ze względu na bardzo krótki czas kontaktu – ok. 1–2 sekundy), względna prędkość kropel oraz powietrza.
W trakcie nawilżania wodnego w komorach zraszania mogą być realizowane dwa rodzaje przemian stanu powietrza [13, 19]:
- proces adiabatyczny – gdy temperatura wody kontaktującej się z powietrzem jest równa temperaturze wilgotnego powietrza;
- proces politropowy – gdy temperatura wody kontaktującej się z powietrzem jest różna od temperatury wilgotnego powietrza: po dostateczne długim czasie temperatury wody i powietrza będą dążyły do wyrównania się, a powietrze zbliży się do stanu nasycenia parą wodną.
Zatem kierunek przemiany (nawilżanie i ochładzanie lub osuszanie i ochładzanie) zależy przede wszystkim od temperatury wody i powietrza. Do realizacji procesu adiabatycznego stosowane są mniejsze ilości wody, o drobniejszych kroplach, a tym samym inny rodzaj dysz niż dla procesu politropowego [13].
Z tych dwóch rozwiązań obecnie najczęściej stosowana jest komora zraszania pracująca w cyklu adiabatycznym. Podczas nawilżania wraz ze wzrostem zawartości wilgoci pojawia się jednocześnie chłodzenie powietrza. Także w złożach zraszania wykorzystywany jest proces adiabatyczny, gdy zasilane są one wodą obiegową o temperaturze równej temperaturze powietrza mierzonej termometrem mokrym.
Przy zasilaniu złoża wodą z sieci proces nawilżania przebiega podobnie, gdyż temperatura wody jest tylko nieznacznie niższa od temperatury powietrza mierzonej termometrem mokrym [2].
Aż do pojawienia się na rynku zmodernizowanych wersji komory zraszania, ze względu na swoje liczne wady (duże wymiary, zanieczyszczenie wanny cząstkami stałymi wytrącanymi z przepływającego strumienia powietrza oraz drobnoustrojami wymuszające częste czyszczenie i dezynfekcję), były niechętnie stosowane przez projektantów na korzyść droższych podczas eksploatacji, ale bezpieczniejszych z punktu widzenia zdrowia użytkowników klimatyzowanych pomieszczeń nawilżaczy parowych.
Obecnie jednak nowoczesne nawilżacze wodne nie tylko charakteryzują się większą efektywnością działania, mniejszym zużyciem energii elektrycznej, ale także czystością i możliwością precyzyjnej regulacji wilgotności powietrza (±5%) [25].
Większa czystość powietrza jest także uzyskiwana przez zastosowanie specjalnych nienasiąkliwych złóż ceramicznych oraz dodawanie jonów srebra do wody zasilającej. Jony srebra, wnikając w strukturę komórek bakterii, blokują ich rozwój, zapobiegając w ten sposób ich rozprzestrzenianiu się w systemie nawilżania i wentylacji [10]. Dodatkowo ilość wody spływająca do wanny ociekowej jest minimalna [25].
Komora zraszania
Komora zraszania jest elementem (sekcją) centrali klimatyzacyjnej. Głównymi elementami komory zraszania wykonanymi z materiałów odpornych na korozję są:
- kierownica na wlocie powietrza,
- obudowa i zbiornik wody (wanna ociekowa),
- odkraplacz stanowiący barierę dla porywanych przez powietrze kropelek wody,
- kolektory z zespołem dysz rozpylające wodę i doprowadzające ją rurami,
- pompa wodna, filtr, spust wody,
- przyłącze wody z zaworem pływakowym do uzupełniania wody w systemie służące do utrzymywania stałego poziomu wody w wannie, dodatkowo montowany jest czujnik poziomu wody zabezpieczający pompę,
- wodoszczelne drzwi inspekcyjne,
- oświetlenie.
Zbiornik wody i obudowa wykonywane są najczęściej ze stali nierdzewnej lub tworzyw sztucznych (np. żywic epoksydowych). Przez obudowę przepływa powietrze z prędkością 1–4 m/s. Woda jest rozpylana przez dysze w ilości 4–6 dysz/m2 powierzchni przekroju komory.
Ciśnienie wody zawiera się w zakresie 0,1–3,5 bara. Nadmiar wody wykrapla się na specjalnych odkraplaczach. Dla poprawienia efektywności nawilżania stosowane są dwa rzędy dysz pracujących przeciwprądowo w stosunku do kierunku przepływu powietrza. Dodatkowo dla ochrony bakteriologicznej stosuje się środki dezynfekcyjne lub lampy UV [14, 10].
Komory zraszania powinny być odpowiednio długie (od 1,5 do 3,5 m, zależnie od liczby rzędów dysz), by wszystkie niewykorzystane podczas nawilżania kropelki wody mogły opaść [16].
