Осушитель выбирают не по площади помещения, а по тому, сколько влаги он должен удалить и при каких температуре и точке росы будет работать. Конденсационная машина охлаждает воздух до выпадения воды. Адсорбционная связывает водяной пар на поверхности сорбента и выводит его отдельным горячим потоком. В теплом бассейне обе технологии могут решить задачу, но на морозильном складе их возможности расходятся принципиально.
Контроль влажности нужен не только там, где виден пар. На холодном складе теплый влажный воздух проникает через двери и превращается в иней на испарителях, полу и упаковке. В неотапливаемом цехе конденсат вызывает коррозию металла и отслаивание покрытий. В ледовом комплексе туман ухудшает видимость, а изморозь появляется на ограждениях и конструкциях. Для таких объектов важнее влагосодержание и точка росы, чем привычный процент относительной влажности.
Почему относительной влажности недостаточно
Относительная влажность показывает, насколько воздух близок к насыщению при текущей температуре. Если тот же воздух охладить, процент вырастет без добавления воды. Поэтому значение 60% при +25 °C и 60% при +5 °C соответствует разному количеству водяного пара.
Точка росы — температура, при которой начинается конденсация. Если поверхность холоднее точки росы окружающего воздуха, на ней появится вода или иней. Для склада, катка и технологической камеры проектировщик задает требуемую точку росы, притоки влаги и допустимую инфильтрацию. Затем рассчитывает производительность осушителя в килограммах воды в час при реальных параметрах входящего воздуха.
Как работает конденсационный осушитель
В компрессорной машине воздух последовательно проходит через два теплообменника. Сначала вентилятор направляет его на холодный испаритель. Температура опускается ниже точки росы, водяной пар конденсируется на ламелях и стекает в поддон. Затем воздух проходит через горячий конденсатор, где забирает тепло холодильного контура, и возвращается в помещение более сухим.
Холодильный контур включает компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель. Компрессор переносит не только тепло, отнятое у воздуха, но и собственную электрическую мощность. Скрытая теплота конденсации влаги тоже остается в помещении. Поэтому выходящий поток обычно теплее входящего. Разница 2–5 °C встречается у многих установок, но зависит от расхода воздуха, влажностной нагрузки, мощности компрессора и способа отвода конденсационного тепла.
Что происходит при понижении температуры
Чем холоднее входящий воздух, тем меньше в нем влаги и тем труднее охладить испаритель ниже точки росы без обмерзания. Лед перекрывает проход между ламелями, уменьшает расход воздуха и ухудшает теплообмен. Автоматика останавливает компрессор или включает оттайку, поэтому доля полезного времени сокращается.
Порог +12…+15 °C можно использовать как практический сигнал для проверки подбора, но не как универсальную границу. Одни бытовые и бассейновые модели заметно теряют производительность уже в этом диапазоне, другие промышленные установки с горячегазовой оттайкой рассчитаны на более холодный воздух. Эффективность не падает мгновенно до нуля: ее определяют по паспортной диаграмме конкретной модели при нужных температуре и влажности.
Конденсационный осушитель особенно уместен в отапливаемом помещении с умеренной целевой влажностью. Он сравнительно прост, собирает воду в поддон или дренаж и возвращает компрессорное тепло в комнату. В бассейне это тепло часто полезно. Но в холодной камере дополнительный нагрев и частые оттайки могут стать недостатком.
Как устроен адсорбционный осушитель
Сердце роторной машины — медленно вращающийся сотовый ротор. Его каналы образуют большую поверхность, покрытую или пропитанную твердым влагопоглощающим материалом. В промышленных роторах применяют составы на основе силикагеля и другие десиканты; конкретный материал и несущая матрица зависят от производителя. Поэтому утверждение «любой ротор сделан из стекловолокна с хлоридом лития» слишком широкое.
Корпус разделяет ротор на два сектора. Через большой сектор вентилятор пропускает технологический, или процессный, воздух. Сорбент удерживает молекулы воды на своей поверхности, а сухой воздух поступает в помещение или процесс. Ротор медленно переносит накопленную влагу во второй, меньший сектор.
Через сектор регенерации идет отдельный поток. Электрический, паровой или газовый нагреватель повышает его температуру, горячий воздух вытесняет влагу из сорбента и уходит наружу по воздуховоду. Освободившаяся часть ротора возвращается в процессный сектор. Осушение и регенерация идут непрерывно, хотя происходят на разных участках колеса.
Адсорбция выделяет тепло, а ротор переносит часть энергии из зоны регенерации. Поэтому сухой процессный воздух обычно нагревается. Если технологическому процессу нужен одновременно сухой и холодный воздух, после ротора устанавливают охладитель либо используют комбинированную схему с предварительным и последующим охлаждением.
Почему ротор работает на холоде
Адсорбционной машине не нужно охлаждать поверхность ниже точки росы и собирать жидкую воду. Влага покидает установку с потоком регенерации в паровой фазе, поэтому на рабочем элементе не образуется лед по механизму холодильного испарителя. Официальные данные Munters для отдельных серий указывают рабочую температуру процессного воздуха до −20 °C, а руководство Condair DA описывает адсорбцию в диапазоне от −30 до +40 °C. Это паспортные пределы серий, а не разрешение использовать любую машину на морозе без проверки исполнения, приводов, уплотнений и воздуховодов.
Роторная технология способна обеспечить низкую точку росы, недоступную обычному конденсационному осушителю. Значения 1–5% RH или точка росы около −60 °C достижимы в специализированных системах при соответствующей ступенчатой обработке и герметичности помещения. Их нельзя обещать по одному названию технологии: результат зависит от температуры регенерации, скорости ротора, утечек между секторами, расхода и начального влагосодержания.
На холодном складе низкая точка росы предотвращает иней при открывании дверей. В фармацевтическом или аккумуляторном производстве она поддерживает свойства гигроскопичных материалов. При консервации металла достаточно удерживать условия ниже порога коррозии, и чрезмерно глубокая сушка лишь увеличит расход энергии.
Сравнение технологий
| Критерий | Конденсационный осушитель | Адсорбционный осушитель | |---|---|---| | Физический процесс | Охлаждение ниже точки росы и сбор воды | Адсорбция пара и горячая регенерация | | Лучшие условия | Теплый и влажный воздух | Холодный воздух или низкая точка росы | | Вывод влаги | Жидкий конденсат в дренаж | Теплый влажный воздух наружу | | Тепловое влияние | Нагревает помещение теплом компрессора | Нагревает процессный воздух ротором и регенерацией | | Инфраструктура | Электропитание и дренаж | Два воздушных тракта, нагрев и выброс влажного воздуха | | Капитальные затраты | Обычно ниже в стандартных теплых помещениях | Обычно выше из-за ротора, нагревателя и воздуховодов |
Что выгоднее в эксплуатации
В теплом бассейне, прачечной или подвале с умеренной уставкой конденсационная машина часто удаляет килограмм воды с меньшими затратами. Она использует холодильный цикл, а выделяемое тепло может уменьшить потребность в отоплении. Чтобы сравнение было честным, учитывают производительность при расчетных условиях, потребление вентилятора и компрессора, оттайку, фильтры и отвод воды.
У адсорбционного осушителя основная статья расхода — нагрев воздуха регенерации. Потребность можно снизить модуляцией нагревателя, рекуперацией, использованием пара или сбросного тепла. Однако при глубокой сушке или отрицательной температуре сравнивать только киловатт-часы некорректно: конденсационная машина может не обеспечить заданную точку росы вовсе. Тогда ротор дороже при покупке, но у него нет равноценной альтернативы.
Порядок выбора
Перед подбором фиксируют не тип осушителя, а исходные данные:
- минимальную и максимальную температуру помещения;
- требуемую относительную влажность и точку росы;
- поступление влаги с продуктом, людьми, открытыми ваннами и наружным воздухом;
- частоту открывания ворот и объем инфильтрации;
- допустимый нагрев помещения;
- наличие дренажа, вытяжного канала, электричества, пара или другого тепла;
- режим работы и требования к резервированию.
Затем сравнивают кривые производительности в расчетной точке. Паспортное число «литров в сутки» при +30 °C и 80% RH почти ничего не говорит о работе при +10 °C и 60% RH. Для ротора проверяют расход и температуру регенерации, остаточную влажность сухого воздуха и допустимые утечки. Для обеих технологий считают полную годовую энергию, обслуживание фильтров, теплообменников, уплотнений и привода.
Конденсационный осушитель рационален там, где воздух достаточно теплый, требуется умеренная влажность и полезен возврат тепла. Адсорбционный выбирают для мороза, очень низкой точки росы и процессов, где конденсация на оборудовании недопустима. Правильная граница проходит не между «дешевой» и «дорогой» машиной, а между двумя физическими процессами и условиями, в которых каждый из них способен выполнить задачу.
