W procesie przygotowania powietrza w centrali wentylacyjno- -klimatyzacyjnej wilgotność względna jest parametrem trudnym do utrzymania. Jednocześnie zarówno inwestorzy, jak i projektanci systemów HVAC zwracają coraz większą uwagę na zachowanie jej prawidłowych wartości zarówno w klimatyzacji komfortu, jak i przemysłowej. Dlatego też coraz bardziej rośnie zainteresowanie rynku nawilżaczami do instalacji HVAC. 

FOT. ALFACO 

Wilgotność względna powietrza ma wpływ zarówno na komfort użytkowników pomieszczeń, jak i prawidłowość procesów w budynkach przemysłowych, np. produkcyjnych czy magazynowych. Zależnie od przeznaczenia pomieszczenia oraz panującej w nim temperatury, wilgotność względna powinna zawierać się w przedziale 40÷65% (np. zgodnie z prawem dla pomieszczeń przeznaczonych do pracy przy komputerach wilgotność względna powinna być wyższa od 40%, zaś zimą zaleca się wilgotność nie większą niż 50%).

W Polsce, ze względu na warunki klimatyczne, problem z niedoborem wilgotności występuje głównie zimą. Jeśli powietrze przygotowane w centrali nie zachowuje wymaganych parametrów, należy zastosować jego nawilżanie. W instalacjach klimatyzacyjnych powietrze nawilża się za pomocą aerozolu wodnego (mgły) lub pary wodnej. Wodę lub parę wodną można wprowadzać do powietrza: 

• centralnie, z zastosowaniem sekcji (komory) nawilżania w centrali klimatyzacyjnej lub poprzez urządzenie kanałowe montowane za centralą; 
• lokalnie, przez urządzenie pracujące bezpośrednio w danym pomieszczeniu.

Nawilżacze powietrza nie mogą stanowić zagrożenia higienicznego. Muszą być więc użytkowane tak, by nie powstawały zastoje wody wykorzystywanej do nawilżania oraz by zapewnić jej parametry ograniczające możliwość rozwoju bakterii. Nawilżacze muszą być też zabezpieczone przed zanieczyszczeniami znajdującymi się w powietrzu zewnętrznym za pomocą fi ltra o odpowiedniej klasie.

Nawilżacze wodne

Procesy nawilżania wodą prowadzone są adiabatycznie – powietrze jest nawilżane i chłodzone praktycznie bez zmiany entalpii (woda łączy się z powietrzem, umożliwiając parowanie dzięki oddawaniu ciepła „utajonego”). Wykorzystuje się dwa podstawowe zjawiska fizyczne: 

• parowanie dyfuzyjne z powierzchni wody, z wykorzystaniem komór lub złóż zraszanych; 
• rozpylanie z wykorzystaniem dysz rozpraszających wodę pod odpowiednim ciśnieniem.

Nawilżacze wykorzystujące parowanie (wyparne, kontaktowe) oparte są o złoża zraszane, wykonane z materiału higroskopijnego. Konstrukcja złoża zapewnia, że podawana na nie w procesie zraszania woda ma dużą powierzchnię odparowania. Wśród nawilżaczy wyparnych można wyróżnić: 

• nawilżacze o złożu swobodnym (miękkim) z materiałów takich jak wióry drewniane czy włóknina syntetyczna. Woda do nawilżania jest pompowana na złoże i rozlewana po nim, zaś nadmiar odprowadzany jest na tacę ociekową, skąd woda jest zawracana i ponownie podawana na złoże; 
• nawilżacze o złożu sztywnym, działające na podobnej zasadzie, ale cechujące się bardziej rozbudową strukturą złoża, tworzącą kanały wodne i powietrzne, co zwiększa efektywność procesu zraszania (mniejsza ilość wody nadmiarowej). Złoża te wykonuje się z celulozy, papieru woskowanego, tworzywa sztucznego lub włókna szklanego; 
• nawilżacz rotacyjny, składający się z sekcji nawilżania (woda rozpraszana jest przez wirujący dysk) i nawiewnej. Krople porywane są przez powietrze, a ich nadmiar nawilża warstwę złoża. Wymaga dostarczenia więcej energii elektrycznej do obrotu dysku, ale zapewnia większą sprawność procesu;
• nawilżacz z wirującym rotorem – złoże nawilżane jest podczas zanurzania rotora w wodzie. Większe zużycie energii elektrycznej jest częściowo kompensowane przez brak systemu obiegowego wody i natryskowego.

Nawilżacze wykorzystujące rozpraszanie (rozpylanie) wody występują jako mgłowe (z dyszami niskociśnieniowym) i atomizujące (z dyszami wysokociśnieniowymi). Powstające krople – jeden z producentów podaje wielkość do ok. 10 mm – stopniowo odparowują w powietrzu. Im mniejsza jest średnica kropel (wyższe rozproszenie mgły), tym proces odparowania jest bardziej efektywny. Rozwiązanie takie stosuje się najczęściej jako moduł centrali, musi być też (szczególnie w przypadku rozwiązań niskociśnieniowych, gdzie powstają większe krople) wyposażone w łapacz kropel, zatrzymujący nieodparowane krople. Technologia ta cechuje się niskim zużyciem energii (jeden z producentów podaje 4 W/kg/h). Może zapewnić szeroki zakres wydajności.

Po stronie ograniczeń pojawia się kwestia jakości wody. Jeśli w nawilżaczu stosowana jest woda recyrkulowana, nie nadaje się on do zastosowań o wysokich wymaganiach higienicznych. W nawilżaczach tego typu stopniowo poprawiana jest wydajność absorpcji (czyli stosunek wody pochłoniętej przez powietrze do wody rozproszonej), co ogranicza konieczność recyrkulacji. Stosowane są też rozwiązania higienizujące, np. stosowanie wody demineralizowanej czy bakteriostatyków oraz cykliczne płukanie i opróżnianie, zapobiegające zastojom wody.

Rozwiązaniem wyróżniającym się ze względu na cichą pracę i małe zużycie energii jest nawilżacz ultradźwiękowy. Przetwornik piezoelektryczny zanurzony w wodzie wytwarza ultradźwięki (drgania o wysokiej częstotliwości). Powstające oscylacje mechaniczne powodują kawitację wody, zachodzi proces wrzenia w niskiej temperaturze, w wyniku którego powstaje wysoko rozproszona mgła. Ze względu na zachowanie odpowiedniej przewodności elektrycznej, stosuje się wodę demineralizowaną, co zapobiega z jednej strony rozwojowi bakterii, a z drugiej – wytrącaniu i osadzaniu zanieczyszczeń mineralnych, co pozwala ograniczyć częstotliwość prac konserwacyjnych i zwiększa żywotność urządzenia.

Rys. 1. Nawilżacz parowy Carel

Rys. 2. Nawilżacz hybrydowy Swegon Condair

Rys. 3. Nawilżacz ultradźwiękowy Stulz

Nawilżacze rozproszone i przenośne

(...)

Nawilżacze parowe

 (...)

Nowoczesny nawilżacz

Nawilżacze parowe cechują się szerokimi możliwościami regulacji, stąd producenci oferują systemy automatycznego sterowania m.in.: 

• sterowniki z interfejsami obsługiwanymi z ekranu dotykowego, 
• komunikację z nadrzędnym systemem sterowania dla różnych protokołów, 
• zdalne sterowanie przez serwer sieciowy umożliwiający np. zdalną pomoc serwisu.

Rys. 5. Nawilżacz elektrodowy Vapac, Dan Poltherm

Podobnie jak w większości rozwiązań wentylacyjno-klimatyzacyjnych, producenci w swoich konstrukcjach dążą do maksymalizacji zalet (np. nowe struktury elektrod w nawilżaczach parowych elektrodowych lub rozwój materiałów złóż w nawilżaczach wodnych kontaktowych), pracując jednocześnie nad minimalizacją ich wad swoich rozwiązań (np. ograniczenie ilości wody recyrkulowanej w nawilżaczach wodnych). Wciąż udoskonalane urządzenia, w połączeniu z możliwościami regulacji i sterowania pozwalają na dobranie optymalnego rozwiązania do każdego zastosowania.

Joanna RYŃSKA
– dziennikarka branżowa