Do usuwania wilgoci z powietrza wykorzystywane są głównie dwie metody:

Osuszanie w procesie sorpcji
Adsorpcja pary wodnej zawartej w powietrzu na powierzchniach higroskopijnych (rotor z żelem krzemionkowym). W niniejszej broszurze opisane są wyłącznie procesy usuwania wilgoci i osuszania w urządzeniach wolnostojących, w związku z tym nie ma w niej wzmianek o usuwaniu wilgoci przy wykorzystaniu zasilanych zimną wodą urządzeń do chłodzenia powierzchniowego, stosowanych na przykład w urządzeniach HVAC.

Usuwanie wilgoci w procesie kondensacji
Strumień powietrza opływa zimną powierzchnię wymiennika ciepła (parownik obiegu chłodzącego) i schładza wilgotne powietrze do temperatury poniżej punktu rosy.

Kondensacyjny osuszacz powietrza
Kondensacyjne osuszacze powietrza są często stosowane jako gotowe do pracy agregaty w obiektach przemysłowych i mniejszych obiektach firmowych, a także do usuwania wilgoci na pływalniach. Kondensacyjne osuszacze powietrza są efektywnym energetycznie i ekonomicznym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie względna wilgotność powietrza wynosi od 45 do 60%. Osuszacze powietrza przeznaczone na pływalnie są specjalnymi wersjami kondensacyjnych osuszaczy powietrza. Za pomocą odpowiednich środków (np. powłoka wymiennika ciepła) są one chronione przed chlorem zawartym w powietrzu. Mogą też zostać wyposażone w dodatkowe wymienniki ciepła do ogrzewania pomieszczeń, kondensatory wody basenowej itp.

Czynniki, które ograniczają możliwy do uzyskania stopień usuwania wilgoci, to przede wszystkim właściwości zastosowanego czynnika chłodniczego (ciśnienie, temperatura) oraz konstrukcja parowego wymiennika ciepła (współczynnik obejścia, tzw. by-pass faktor). Ogólnie zakłada się, że sensowne jest korzystanie z kondensacyjnych osuszaczy powietrza w temperaturze od ok. +5 do +36°C, przy możliwej do uzyskania względnej wilgotności powietrza wynoszącej ok. 45%.

Sposób działania kondensacyjnego osuszacza powietrza
Podstawą każdego kondensacyjnego osuszacza powietrza jest zamknięty obieg chłodzący, który działa na zasadzie pompy ciepła. Wentylator zasysa wilgotne powietrze z otoczenia. Przepływa ono najpierw przez filtr, zainstalowany w celu ochrony wymiennika ciepła, a następnie jest kierowane do parownika. Na jego zimnej powierzchni następuje schłodzenie powietrza do temperatury poniżej punktu rosy i skondensowanie większości zawartej w nim pary wodnej.

Skondensowana woda gromadzi się w zainstalowanej pod parownikiem wanience zbiorczej na kondensat, a stamtąd jest kierowana bezpośrednio do odpływu lub odpowiedniego zbiornika. Strumień osuszonego powietrza przepływa następnie przez skraplacz, w którym jest ono ogrzewane przez ciepło kondensacji obiegu chłodzącego. Przepływający przez osuszacz strumień powietrza pobiera również część ciepła odprowadzanego przez wentylator i sprężarkę. Dzięki temu, doprowadzane do pomieszczenia, osuszone powietrze jest zawsze cieplejsze niż przed wlotem do osuszacza.

Osuszacz adsorpcyjny
Osuszacze adsorpcyjne są stosowane wszędzie tam, gdzie kondensacyjne osuszacze powietrza napotykają na swoje granice fizyczne i gdzie wymagane jest utrzymanie bezwzględnej wilgotności powietrza lub zawartości pary wodnej na minimalnym poziomie. Zawartość pary wodnej podaje się w przypadku tej technologii nie w % wilgotności względnej, lecz zawsze jako wartość bezwzględną x w g/kg suchego powietrza lub jako odpowiednią temperaturę punktu rosy w °C.

Zasada sorpcji opiera się na właściwości niektórych materiałów, polegających na wiązaniu wody na ich powierzchni. Powierzchnia wewnętrzna tego typu materiałów to wielkość rzędu od 600 do 1000 g/m2. W bezpośrednim środowisku tych substancji chemicznych panuje wyjątkowo niskie ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Zgodnie z zasadami termodynamiki, para wodna dyfunduje ze środowiska o wyższym ciśnieniu cząstkowym (w tym przypadku z powietrza otoczenia) do miejsc o niższym ciśnieniu cząstkowym (środek sorpcyjny, pochłaniacz wilgoci).

Jako środek sorpcyjny stosuje się żel krzemionkowy, tlenki aluminium lub sita molekularne. Dalsze rozważania ograniczą się wyłącznie do adsorpcji przy wykorzystaniu żelu krzemionkowego, ponieważ jest on najpopularniejszym pochłaniaczem wilgoci stosowanym w ogrzewnictwie, wentylacji i klimatyzacji.

Zasada działania osuszacza adsorpcyjnego
Wentylator zasysa wilgotne powietrze z otoczenia (powietrze procesowe), które jest przekazywane dalej przez rotor adsorpcyjny. Jest on zbudowany z pofalowanej masy akumulującej o drobnych lamelach, dzięki czemu wykazuje nadzwyczaj dużą powierzchnię wewnętrzną, która jest pokryta silnie higroskopijnym żelem krzemionkowym. Rotor jest podzielony na całym przekroju poprzecznym na sektor osuszania o wielkości 270° i sektor regeneracji o wielkości 90°. Sektory są odizolowane od siebie.

Napędzany przez silnik rotor adsorpcyjny obraca się ciągłym, powolnym ruchem z częstotliwością ok. 5–30 obrotów na godzinę. Osuszane powietrze przez cały czas przepływa przez sektor osuszania rotora.

Zawarta w powietrzu para wodna jest wówczas prawie w całości adsorbowana. Powietrze regenerujące, ogrzane wcześniej przez grzałkę regeneracyjną do temperatury ok. 120°C, przepływa przez sektor regeneracyjny 90° rotora na zasadzie przeciwprądu. Związana w rotorze para wodna jest teraz eliminowana w procesie adsorpcji i usuwana na zewnątrz wraz ze strumieniem wilgotnego powietrza. Strumień powietrza regenerującego to około 1/3 strumienia powietrza procesowego.

Opisany wyżej proces adsorpcji/desorpcji może być powtarzany dowolną ilość razy i nie ma to istotnego wpływu na sprawność środka sorpcyjnego. Zdolność adsorpcyjna żelu krzemionkowego jest tak duża, że można bez problemu uzyskiwać temperaturę punktu rosy wynoszącą –70°C.

Po co osuszać powietrze?

Użytkownicy są konfrontowani z palącą koniecznością kontroli wilgotności powietrza głównie w sektorze przemysłowym i drobnej działalności gospodarczej, na pływalniach i w magazynach.

Zapewnienie jakości produktu
Precyzyjnie zdefiniowana wilgotność powietrza w procesach produkcji jest często warunkiem stabilnej jakości produktów. Zastosowanie urządzeń do usuwania wilgotności z powietrza oraz osuszaczy powietrza przyczynia się do ustabilizowania procesu produkcji i jego bezpieczeństwa.

Zapewnienie gotowości do pracy i zabezpieczenia przed awariami na produkcji
Rurociągi, instalacje, materiały eksploatacyjne i urządzenia techniczne są chronione przed uszkodzeniami na skutek wilgoci. Przyczynia się to do zapewnienia stałej gotowości do pracy i chroni przed dużymi kosztami napraw. Znacznie zmniejsza się niebezpieczeństwo awarii na linii produkcyjnej.

Utrzymanie wartości w magazynie i archiwum
Osuszacze powietrza stosowane w magazynach i archiwach chronią cenne dobra przed kosztownymi skutkami będącymi efektem działania wilgoci, a w ekstremalnych przypadkach nawet przed zniszczeniem.

Konserwacja podczas dłuższego przestoju
Osuszacz powietrza chroni maszyny i urządzenia, wyłączone z użytkowania na pewien okres czasu, przed uszkodzeniami z powodu korozji. Nie zmienia się wówczas ich przydatność do działania, dzięki czemu można szybko przywrócić ich gotowość do pracy.

Ochrona bryły budynku
Osuszacze powietrza zapobiegają/minimalizują dyfuzję pary wodnej przez elementy konstrukcyjne budynku; w ten sposób chronią je przez długi czas przed zniszczeniem. Pozwala to uniknąć wysokich kosztów związanych z koniecznością późniejszego remontu budynku.

Bezpieczeństwo pracy i higiena
Osady związane z powstawaniem kondensatu w przejściach zwiększają niebezpieczeństwo wypadku i namnażania się mikroorganizmów chorobotwórczych. W tym przypadku osuszacze powietrza służą do utrzymania bezpiecznego i higienicznego środowiska.

---