Wytyczne dotyczące nawilżania
Zwykle stosuje się rozróżnienie między sterowaniem wilgotnością powietrza w pomieszczeniu lub powietrza wywiewanego a sterowaniem wilgotnością powietrza nawiewanego. Decyzja o wykorzystaniu określonych wariantów sterowania zależy od koncepcji całej instalacji i od realizowanego przez nią zadania.Przewodnik planistyczny: sterowanie systemami nawilżania
Sterowanie wilgotnością powietrza w pomieszczeniu i powietrza wywiewanego
Sterowanie wilgotnością powietrza w pomieszczeniu lub powietrza wywiewanego to rozwiązanie preferowane w klimatyzatorach. Czujnik kontrolny umieszcza się wtedy w samym pomieszczeniu albo w kanale wentylacyjnym, którym powietrze jest wywiewane. Duża odległość między dystrybutorem pary a czujnikiem wilgotności zapewnia zwykle, że powietrze jest odpowiednio mieszane. Tego rodzaju system sterowania charakteryzuje się dużą masą akumulacyjną i ułatwia stałe kontrolowanie trybu pracy.
Sterowanie wilgotnością powietrza nawiewanego
Sterowanie wilgotnością powietrza nawiewanego stosuje się, jeśli wymaga tego konstrukcja całego systemu. Obejmuje to na przykład nawilżanie centralne z podziałem na strefy, które muszą być ponownie nawilżane osobno. W przypadku pomieszczeń o bardzo małej kubaturze lub bardzo dużej częstości wymiany powietrza sterowanie wilgotnością powietrza nawiewanego można stosować także w systemach sterowania wilgotnością powietrza w pomieszczeniu lub powietrza wywiewanego. W tego typu systemach sterowania czujnik kontrolny umieszcza się w kanale powietrza nawiewanego, za dystrybutorem pary. Masa akumulacyjna między dystrybutorem pary a czujnikiem wilgotności jest niewielka, więc wydajność sterowanego systemu jest zwykle wysoka.
Wybór odpowiedniego systemu sterowania
Wybór systemu sterowania najlepszego w danej sytuacji zależy od typu kontrolowanego systemu, dopuszczalnej tolerancji sterowania oraz wzrostu wilgotności i temperatury powietrza nawiewanego. Oprócz klasy wydajności systemu sterowania wilgotnością, na rodzaj wybranego sprzętu sterującego, ustawienia parametrów i jakość kontroli całej pętli sterowania wpływa w dużym stopniu samo urządzenie nawilżające. Przewymiarowany nawilżacz może mieć nieodpowiednie parametry sterowania w dolnych zakresach obciążeń częściowych. W takim przypadku trzeba zagwarantować możliwość ciągłej kontroli wydajności także przy najniższych obciążeniach. Wyróżnia się dwa rodzaje procesu nawilżania: nawilżanie izotermiczne (przy użyciu pary wodnej) i nawilżanie adiabatyczne (przez atomizację, czyli rozpylanie, lub ewaporację, czyli wyparowywanie). Choć nawilżanie parowe nie jest, ściśle mówiąc, przemianą izotermiczną, związane z nim niewielkie podgrzanie powietrza pomija się przy rozważaniu zasad sterowania. Przy nawilżaniu adiabatycznym występuje zaś zauważalny spadek temperatury. Trzeba go zrównoważyć odpowiednimi parametrami nawilżacza, a więc również uwzględnić przy wyborze strategii sterowania.
Nawilżanie izotermiczne
Nawilżanie parowe zwykle charakteryzuje się jako izotermiczne. Wspomniano już, że w rzeczywistości nie jest właściwie przemianą izotermiczną w znaczeniu stosowanym w termodynamice. Wskutek dodania pary wodnej do powietrza w układzie następuje niewielki wzrost temperatury (0,12 F/kg pary). Tak niewielka wartość jest zwykle pomijana. Należy jednak pamiętać, że ciepło emitowane z dystrybutora pary także może podgrzewać powietrze w układzie. Zakres podgrzewania zależy od wybranego systemu dystrybucji pary, a w razie potrzeby należy uwzględnić go przy projektowaniu całego systemu.
Przy nawilżaniu parowym szczególne znaczenie ma odległość nawilżania. Para wodna wydobywająca się z przewodów dystrybutora pary skrapla się przede wszystkim w strumieniu powietrza, a w określonej odległości (zwanej odległością nawilżania) jest widoczna jako mgiełka. Dalej znajduje się strefa rozprężania się i mieszania, gdzie powietrze układu jest równomiernie mieszane z doprowadzoną parą. Należy to wziąć pod uwagę przy określaniu odległości nawilżania, aby zagwarantować odpowiedni poziom higieny pracy całej instalacji. Optymalne wyniki sterowania zależą od optymalnej dystrybucji wilgotności w miejscu zamontowania czujników. Odległość nawilżania zależy od różnych czynników i stanowi podstawę określania minimalnych wymaganych odległości między dalszymi częściami systemu i czujnikami.
Wyczerpujące informacje na temat odległości nawilżania i wymaganych odległości minimalnych można uzyskać u wykwalifikowanych producentów sprzętu.
Jak można skrócić odległość nawilżania?
Kondensacja powodowana jest w pewnym stopniu przez kontakt pary wodnej z chłodniejszym powietrzem układu. Jej głównym powodem jest jednak niekorzystna dystrybucja pary w przekroju przewodu wzdłuż rury doprowadzającej parę. Wymaganych odległości nawilżania nie udaje się uzyskać zwłaszcza w starszych instalacjach poddawanych modernizacji. W takich przypadkach sukces często udaje się osiągnąć dzięki zastosowaniu wielopunktowych systemów dystrybucji pary. Uzyskanie maksymalnie jednorodnej dystrybucji pary wodnej w całym strumieniu powietrza jest możliwe przy odpowiednio małych odległościach nawilżania. Przy ocenie dystrybucji pary przydatny jest łatwy do określenia współczynnik homogeniczności.
Nawilżanie adiabatyczne
Technologie nawilżania adiabatycznego oferują zasadniczo możliwość sterowania wilgotnością powietrza w pomieszczeniu lub powietrza wywiewanego oraz wilgotnością powietrza nawiewanego. Ponieważ wskutek odprowadzenia ciepła parowania z powietrza układu następuje spadek temperatury, kontrolę wilgotności można połączyć z kontrolą temperatury. Do konwencjonalnych procedur kontrolnych należą monitorowanie punktu rosy i kontrola entalpii. To, która procedura zapewni optymalne rezultaty, zależy od możliwości sterowania wykorzystywanym systemem nawilżania.
Odległość nawilżania w adiabatycznych systemach nawilżania często definiuje się za pomocą całkowitej długości nawilżacza, na podstawie jego konstrukcji. Jeśli jednak stosuje się także urządzenia rozpylające parę wodną w strumieniu powietrza, a rozpylana przez nie mgiełka osadza się w całości (np. nawilżacze wysokociśnieniowe lub ultradźwiękowe), trzeba także uwzględnić odległość nawilżania. Bez względu na aspekty higieniczne obowiązują tu same podstawowe zasady, które opisano w części 2.1.1. Ze względu na niską zawartość energii w aerozolu wodnym stosuje się jednak odległości nawilżania większe niż wykorzystywane przy nawilżaniu parowym.
Przewodnik planistyczny: sterowanie systemami nawilżania - Christian Bremer, mgr inż. budownictwa, dyrektor zarządzający, Condair GmbH