Системы увлажнения воздуха.

 Приветствую, коллеги,

Проработав много лет в области автоматизации с.х., мне часто приходилось работать с микроклиматом. Так, в теплице важными параметрами являются поддержание стабильной комфортной температуры, влажности, состава воздуха. В принципе, тоже самое важно и применительно к жилому и офисному пространству.

Вернувшись в эксплуатацию гражданских объектов, я вижу большой пробел в системах поддержании влажности. Если температуру и воздухообмен мы контролируем (системы вентиляции и кондиционирования), то с влажностью эти системы работают только в сторону уменьшения.

Хочу не предложить решение, но дать пищу для размышления.

Немного интересной теории.

Почему в зимнее время не хватает влажности воздуха в квартире? При разной температуре воздух имеет разную "влагоёмкость", т.е. разную способность поглощать воду. Чем ниже температура, тем меньше воды может удержать в себе воздух. Поэтому при одинаковой абсолютной влажности (т.е. количестве водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воздуха, в г/м³), относительная влажность (отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре, %) в комнате будет в разы меньше, чем на улице.

Для нас самих, нашей мебели, дорогого паркета, сигар, гитар и роялей важным параметром комфорта является именно относительная влажность. Комфортная для человека влажность - 45-60%. В реальности влажность в квартире зимой может составить всего 15%. Поэтому необходимо искусственно доувлажнять воздух. Вопрос - как?

Увлажнение высокого давления.

В овощехранилищах и теплицах самым эффективным способом увеличения влажности является распыление воды через форсунки под давлением 90-150 Атм. Конструкция форсунки и давление создают туман с размером капли порядка 5 микрон. Такой туман легко растворяется в воздухе. 

В последнее время установки высокого давления можно часто встретить на летних верандах ресторанов, так как при испарении тумана воздух не только увлажняется, но и охлаждается. Кстати, по моим наблюдениям, в большинстве случаев установки настроены неверно.

Думаю, такую систему можно применить в офисе, установив форсунки в каналах воздуховодов, после вентилятора. Однако, в квартире такую систему использовать невозможно, так как сложно создать высокие скорости потока воздуха и большие каналы, в противном случае туман не будет успевать испаряться, и будет оседать на стенках воздуховодов, образуя лужи конденсата, разводя сырость и бактерии. Насосы высокого давления - довольно шумные устройства (по звуку сравнимы с мойками Кёрхер), аккумулировать такое давление сложно, поэтому обычно система работает без гидроаккумулятора, насос включается очень часто. Большой проблемой также является жесткая вода, которая образует отложения в каналах форсунок, постепенно блокируя их. В с.х. эту проблему решают предварительным смягчением воды азотной кислотой.

Ультразвук.

Наиболее распространенным способом увлажнения воздуха в квартире является ультразвук. Способ технически прост, энергоэффективен, и беззвучен. Туманообразование происходит поднятием микрокапель с поверхности излучателя. Этим же способом изредка пользуются в овощехранилищах (малоэффективен).

Самым красивым прибором с ультразвуковым увлажнителем является электрокамин. Водяной пар создает там иллюзию горения углей.

Основным недостатком метода является полное "испарение" жидкости, со всеми солями и загрязнениями. Это предъявляет повышенные требования к качеству воды. От водопроводной воды на всех предметах в квартире образуется белесый налет. Частично проблему решает фильтрация воды фильтрами с ионнообменной смолой. Идеальное решение - использование дистиллированной воды.

Испарение нагреванием.

Метод, применяемый только в бытовых устройствах. Это так называемый паровой увлажнитель. Испаряющими элементами служат электроды, погруженные в воду, к которым подводится напряжение. Через воду течёт ток, вода кипит и испаряется.

Недостатки очевидны - самое простое техническое решение, но самое энергозатратное. 

Однако, если подумать, мы заметим, что дистилляция для предыдущего метода, и есть кипячение. Т.е. воду испаряют нагревом (оплачивая электроэнергию по тарифу вдвое больше, чем население), потом конденсируют, потом продают нам (с прибылью), потом мы ее снова испаряем ультразвуком. С этой точки зрения, по сравнению с ультразвуковой, система увлажнения нагревом уже не кажется столь затратной.

Испарение с поверхности  потоком воздуха.

Главное преимущество метода - испаряется только вода, все соли остаются в емкости.

В теплицах это системы pad&fan, предназначенные не только для увлажнения, но прежде всего для охлаждения воздуха в летнее время. С одной стороны монтируется стена-"матрас" (pad). Это толстая пачка из полимерных волокон, на которую сверху равномерно подают воду. Вода пропитывает "матрас". Одновременно на другой стене включают большие вытяжные вентиляторы (fan), которые создают разряжение внутри теплицы. Воздух начинает всасываться сквозь "матрас", насыщаясь влагой и остывая.

Бытовой разновидностью такой системы является традиционный механический  увлажнитель - вентилятор прогоняет воздух через влажный тканевый или бумажный фильтр. Вода либо пропитывает неподвижный фильтр снизу, либо фильтр в виде ленты прокручивается двигателем. Как правило, фильтр нужно менять каждые пару месяцев. Зато воздух не только увлажняется, но и очищается.

И, наконец, как я писал в другой теме, есть интересное решение с тонкими перфорированными пластиковыми дисками. Диски наполовину погружены в воду, наполовину находятся в воздухе. Двигатель вентилятора медленно вращает диски, а поток воздуха испаряет воду с дисков.

Одновременно такой увлажнитель очищает воздух - частицы пыли оседают на дисках и смываются в резервуар. Именно такая система кажется мне самой привлекательной для автоматизации (автодолив, встраивание в интерьер или в систему канального кондиционирования). Основные проблемы - шумная работа (по сравнению с ультразвуковыми моделями), большие габариты. 

___________________

Как я уже писал, в идеале создать канальный автоматический увлажнитель. Насколько знаю, никто в мире пока не додумался до малогабаритного, надежного, эффективного и бесшумного устройства. Приглашаю всех к обсуждению этой темы.