Techniki ewaporacyjne w wentylacji i klimatyzacji

W technice wentylacyjno-klimatyzacyjnej, ze względu na energochłonność i złożoność niektórych rozwiązań zapewniających odpowiednie warunki cieplno-wilgotnościowe, od wielu lat eksploruje się możliwości skutecznego wykorzystania zjawisk naturalnych, co ma służyć nie tylko obniżeniu kosztów eksploatacyjnych, ale i uproszczeniu procesów. Istotne miejsce zajmuje tu wykorzystanie zjawisk towarzyszących parowaniu wody w technikach ewaporacyjnych (wyparnych).

Techniki ewaporacyjne opierają się na zjawisku przekształcania ciepła jawnego w utajone w procesie odparowania wody z odpowiednio dużej powierzchni, czego efektem jest obniżenie temperatury powietrza i zwiększenie jego wilgotności względnej. Odparowanie 1 kg wody wymaga dostarczenia z powietrza 2257 kJ energii, co skutkuje zmniejszeniem temperatury powietrza. Jednocześnie proces ten zachodzi adiabatycznie, a więc energia całkowita powietrza nie zmienia się, choć z użytkowego punktu widzenia zjawisko odparowania 1 kg wody odpowiada dostarczeniu 640 W mocy chłodniczej.

Konwersja ciepła stosowana jest do chłodzenia lub nawilżania powietrza. Choć producenci nawilżaczy adiabatycznych wskazują, że ta technologia nawilżania może obniżyć temperaturę powietrza w pomieszczeniu nawet o 5°C, rozwiązania techniczne zwykle realizują tylko jeden rodzaj zadania. Drugie traktowane jest jako efekt uboczny – w zależności od zastosowania pożądany lub niekorzystny.

Zjawiska ewaporacyjne w nawilżaniu powietrza

Nawilżanie powietrza jest kwestią często powracającą przed sezonem zimowym ze względu na warunki klimatyczne powodujące niższą wilgotność względną powietrza w tym okresie (nawet do 20%). Tymczasem zarówno ze względu na komfort użytkowników, jak i przebieg procesów technologicznych wilgotność względna powinna zawierać się w przedziale 40–65% (wartość ta zależy od przeznaczenia pomieszczenia oraz panującej w nim temperatury), przy czym norma ­PN-B-03421 [2] wskazuje, że z punktu widzenia komfortu cieplnego wilgotność względna powinna wynosić 40–60% (a latem przy małej aktywności fizycznej 40–55%), gdy w instalacji są nawilżacze. Odpowiednia wilgotność ma szczególne znaczenie w przemyśle drzewnym (w tym meblarskim) i papierniczym, spożywczym i farmaceutycznych, wpływając zarówno na przebieg procesów przemysłowych (np. wiązanie kleju), jak i właściwości gotowych wyrobów (parametry papieru czy cechy leków). Odpowiednia wilgotność jest także kluczowa dla bezpieczeństwa eksponatów muzealnych lub urządzeń elektronicznych w centrach danych.

Czytaj też: Usuwanie wirusów, grzybów i bakterii z powietrza wentylacyjnego i obiegowego >>

Nawilżanie powietrza, niezbędne dla niektórych procesów technologicznych, postrzegane jest jako rozwiązanie energo- i kosztochłonne [3]. Jednocześnie nawilżacze adiabatyczne (wodne) cechują się wyraźnie mniejszym jednostkowym (odniesionym do wydajności wyrażonej w kg H₂O/h) poborem mocy niż ich parowe odpowiedniki. Według danych producentów nawilżacz adiabatyczny rozpraszający pobiera 4 W/(kg ∙ h), a parowy 750 W/(kg ∙ h).

---

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019, poz. 1065).
2. PN-B-03421:1978 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.
3. Pandelidis Demis, Pacak Anna, Nawilżanie powietrza a zużycie energii, „Rynek Instalacyjny” 5/2018, rynekinstalacyjny.pl.
4. Materiały firm: ASK, Carel, Colt, Condair, Ekonair, Klingenburg, Swegon.

[wentylacja, klimatyzacja, ewaporacyjne rozwiązania techniczne, zjawiska ewaporacyjne, nawilżanie bezpośrednie, złoża zraszane, chłodzenie bezpośrednie, adiabatyczne chłodzenie pośrednie]