Системы канального увлажнения воздуха для вентиляции помещений

Автор: Петр Балицкий

В данной статье рассмотрены различные варианты создания климатической системы (на базе вентиляционного оборудования Swegon Gold различных типоразмеров), ключевой функцией которой является поддержание необходимых значений относительной влажности.

Материалы статьи созданы на основе предпроектного технико-экономическое предложения, суть которого заключается в представлении заказчику, который является хозяином бизнес-центра, возможных вариантов оборудования для создания системы канального увлажнения воздуха в уже созданной системе вентиляции бизнес-центра с использованием различных вентиляционных агрегатов Swegon Gold.

Мы предлагаем ознакомиться с кратким обзором 4-х типов систем канального увлажнения (достоинства и недостатки, особенности конструкции, функционирования и монтажа), а в сводной таблице — с основными техническими характеристиками и ценами на это оборудование.

Увлажнитель адиабатического типа с распылением по зонам не относится к системам канального увлажнения и представлен в данном обзоре для дополнительного рассмотрения возможностей реализации влажностного микроклимата.

1. Сотовый увлажнитель
2. Паровой увлажнитель
3. Ультразвуковой увлажнитель
4. Увлажнитель с водяным распылением

• Увлажнитель адиабатического типа с распылением по зонам
• Сравнительная таблица технических данных и цен на системы канального увлажнения
• Поскольку работа всех предлагаемых систем увлажнения напрямую связана с использованием воды, для обеспечения работы всех возможных вариантов систем увлажнения на объекте рассмотрен вопрос реализации системы водоподготовки.

Исходные данные

Ориентировочный подбор оборудования был произведен исходя из следующих исходных данных:

• расчетная температура наружного воздуха в холодный период года: -28°С;
• расчетная температура внутреннего воздуха: +22...24°С;
• желаемый уровень относительной влажности воздуха в приточном воздуховоде: 40–60%;
• данные о параметрах теплоснабжения (кВт), водоснабжения (м³/ч), электроснабжения (кВт) и возможности их использования отсутствуют.

Задача

Требуется система канального увлажнения воздуха в составе системы вентиляции Swegon Gold.

Установленные на объекте вентиляционные установки серии Gold RX-C фирмы Swegon оборудованы высокоэффективными рекуператорами энергии, т. е. большая часть тепловой и холодильной энергии удаляемого воздуха передается приточному. Данное решение позволяет добиться минимального потребления энергоресурсов. При дооснащении вентиляционных установок данного типа системами увлажнения и достижения относительной влажности в вытяжном канале выше 30% будет наблюдаться обмерзание ротора, что в свою очередь приведет к аварийной остановке вентиляционных установок (без возможности автоматической перезапуска).

Обмерзание рекуператора происходит вследствие того, что влажный, теплый вытяжной воздух встречается с холодным, сухим приточным на роторном рекуператоре, где и происходит конденсация влаги, которая незамедлительно замерзает.

То есть состоят из приточно-вытяжной моноблочной установки, водяного калорифера и водяного охладителя.

Для того, чтобы обеспечить работу существующей системы вентиляции с системами увлажнения, необходимо дооснастить вентиляционные установки калориферами предварительного подогрева.

Калорифер предварительного подогрева позволяет подавать в вентиляционную установку уже нагретый воздух, что и позволяет исключить риск выпадения конденсата. Все предложенные ниже варианты систем увлажнения включает в себя калориферы предварительного подогрева и его аксессуары.

Мы предлагаем к рассмотрению следующие четыре варианта решений для системы увлажнения: 1, 2, 3, 4. Более детальная проработка вопроса может быть произведена при разработке проекта или монтажной схемы на систему вентиляции с увлажнением, выбранную заказчиком.

Вариант №1 — сотовый увлажнитель

Сотовые увлажнители реализуют процесс адиабатного увлажнения воздуха в холодный период года. Так же они могут быть использованы в теплый период года для снижения нагрузки на систему кондиционирования, так как в них реализуется прямое и косвенное охлаждение воздуха.

Сотовый увлажнитель состоит из следующих основных элементов:

• кассеты сотового увлажнителя;
• коллектор с форсунками;
• системы налива и слива;
• насос;
• автоматика;
• корпус из нержавеющей стали.

Сотовый увлажнитель выглядит следующим образом (монтируется в вентиляционной установке или вентиляционном канале):

Принцип действия таких увлажнителей основан на контактном методе, т. е. контакт воздуха и жидкости достигается смачиванием поверхности увлажнителя при его орошении. Воздух проходит через соты увлажнителя и контактирует с влагой, которая пропитывает пористую поверхность насадки. Этим и достигается процесс увлажнения воздуха.

Одновременно с увлажнением происходит процесс поглощения теплоты воздуха при испарении влаги с поверхности сот. Для компенсации потерь тепла приточного воздуха после увлажнителя в холодный период года необходимо воздух повторно нагреть, т. е. осуществить второй нагрев (первый нагрев осуществляется в основном калорифере вентиляционный установки, и он уже установлен на объекте).

Так же второй подогрев необходим для реализации системы управления влажностью по методу «точки росы». Этот метод заключается в воздействии на водяной регулирующий клапан или блок управления электрического воздухонагревателя и позволяет достигать точности поддержания относительной влажности в канале приточного воздуха на уровне ±1–2%.

Основные преимущества сотового увлажнителя

• Малое энергопотребление (энергия тратится только на работу насоса — 50–270 Вт).
• Высокое значение коэффициента эффективности процесса тепломассообмена.
• Компактная конструкция и малые размеры, так как нет капель воды и нет необходимости в камере для испарения капель.
• Малое аэродинамическое сопротивление.
• Более высокие допустимые скорости воздуха.
• Простое техническое обслуживание.
• Оборудование можно использовать без водоподготовки (в зависимости от качества воды).
• Очищает воздух от запахов и грязи (грязь оседает на сотах, а потом сливается в поддон).

Основные недостатки сотового увлажнителя

• Возможность образования в поддоне микроорганизмов (при регулярном обслуживании риск исключается и это подтверждается сертификатом).
• Высокое сопротивление воздуха, возникающее в камере увлажнения.

Вариант №2 — паровой увлажнитель

Паровые увлажнители реализуют процесс изотермического (при постоянной температуре) увлажнения воздуха в холодный период года. Увлажнитель состоит из следующих основных элементов:

• парораспределительный коллектор;
• паровой цилиндр с электродами;
• системы налива и слива;
• автоматика;
• корпус из нержавеющей стали;
• паропроводы.

Пароувлажнители монтируются на стене рядом с вентиляционной установкой, парораспределитель врезается в воздуховод.

Принцип действия таких увлажнителей основан на нагреве воды, находящейся в паровом цилиндре, до кипения и образовании пара. Пар отводится по паропроводам к парораспределительному коллектору, который равномерно распределяет пар в потоке приточного воздуха.

Так как процесс увлажнения проходит без изменения температуры (в отличии от остальных вариантов), поэтому здесь нет необходимости во втором подогреве воздуха. Поддержание заданной относительной влажности в канале приточного воздуха осуществляется путем изменения количества подаваемого пара. Точность поддержания значения влажности составляет ±1%.

Основные преимущества парового увлажнителя

• Обеспечение высокого качества обрабатываемого воздуха по гигиеническим требованиям.
• Меньший расход теплоты в воздухонагревателях (нет второго подогрева).
• Гибкое и точное управление.
• Простое техническое обслуживание.
• Высокая надежность.
• Можно использовать без водоподготовки (в зависимости от качества воды).

Основным недостатком парового увлажнителя является высокое электропотребление (превышает все другие варианты).

Вариант №3 — ультразвуковой увлажнитель

Ультразвуковые увлажнители реализуют процесс адиабатного увлажнения воздуха в холодный период года. Увлажнитель выглядит следующим образом (монтируется в сеть воздуховодов в специальной секции):

Ультразвуковой увлажнитель состоит из следующих основных элементов:

• внешний щит автоматики;
• модуль затуманивания с вибраторами (из нержавеющей стали);
• внешняя гидравлическая часть.

Принцип действия таких увлажнителей основан на сверхзвуковом «затуманивании». В блоке автоматики с помощью трансформатора создается переменный ток с низким напряжением и высокой частотой. Этот сигнал подается на установленной в ванне вибратор, который преобразует сигнал в высокочастотные колебания.

Благодаря этому образуется «туман» (аэрозоль), который отбирает у воздуха теплоту и переходит из жидкого состояния в газообразный. При этом приточный воздух увлажняется.

Так как одновременно с увлажнением происходит процесс поглощения теплоты воздуха, то необходимо воздух повторно нагреть, т. е. осуществить второй нагрев (первый нагрев осуществляется в основном калорифере вентиляционный установки, и он уже установлен на объекте).

Поддержание заданной относительной влажности в канале приточного воздуха осуществляется блоком автоматики. Точность поддержания значения влажности составляет ±1%.

Основные преимущества ультразвукового увлажнителя

• Реализуется управляемый процесс адиабатного увлажнения, обеспечивающий экономию воды и электроэнергии.
• Малое энергопотребление.
• Высокое качество обрабатываемого воздуха, исключено образование микроорганизмов.
• Высокая точность поддержания заданного значения влажности.

Основные недостатки ультразвукового увлажнителя

• Высокая стоимость обслуживания.
• Высокая стоимость оборудования.

Вариант №4 — увлажнитель с водяным распылением

Увлажнители с водяным распылением реализуют процесс адиабатного увлажнения воздуха в холодный период года.

Увлажнитель с водяным распылением монтируется на стене рядом с вентиляционной установкой. Рампа с распылительными коллекторами монтируется в воздуховод:

Увлажнитель состоит из следующих основных элементов:

• двухсекционный шкаф управления (электрическая часть и гидравлическая часть);
• распределительные коллекторы с форсунками;
• трубопроводы.

Принцип действия таких увлажнителей основан на распылении воды под высоким давлением через форсунки с очень малым выходным отверстием.

В шкафу управления (гидравлическая часть) устанавливается поршневой насос высокого давления, который и создает высокое давление воды перед форсунками.

Так как одновременно с увлажнением происходит процесс поглощения теплоты у воздуха, то воздух необходимо повторно нагреть, то есть осуществить второй нагрев (первый нагрев осуществляется в основном калорифере вентиляционный установки, и он уже установлен на объекте).

Поддержание заданной относительной влажности в канале приточного воздуха осуществляется изменением количества оборотов насоса высокого давления и отключением части распределительных коллекторов. Точность поддержания значения влажности в этой системе составляет ±5%.

Основные преимущества увлажнителей с водяным распылением

• Реализуется управляемый процесс адиабатного увлажнения, обеспечивающий экономию воды и электроэнергии.
• Не используется сжатый воздух.
• Высокое качество обрабатываемого воздуха, исключено образование микроорганизмов.
• Низкое энергопотребление.
• Низкие потери давления.

Основные недостатки увлажнителей с водяным распылением

• Высокое давление воды, специальные требования к системе трубопроводов.
• Высокая стоимость обслуживания.
• Высокий износ основных элементов.

Увлажнитель адиабатического типа с распылением по зонам

Увлажнитель адиабатического типа с распылением по зонам не относится к системам канального увлажнения и представлен в данном обзоре для дополнительного рассмотрения возможностей реализации влажностного микроклимата.

В общем суть работы этого увлажнителя заключается в том, что от центрального блока системы под высоким давлением в трубках подается вода к форсункам, находящимся в различных зонах, из которых вода распыляется в виде мелкодисперсной аэрозоли, представляющий собой туман (капли воды имеют размер в среднем 15–40 микрон, которые испаряются очень быстро, в пределах секунды).

Схема работы

Процесс увлажнения происходит следующим образом:

1. Водопровод подключается к микрокарбоновому фильтру.
2. Далее вода проходит модуль умягчения (опционально).
3. На выходе из модуля умягчения устанавливается микрофильтр.
4. Подготовленная вода подается на центральный модуль системы увлажнения, где производится обработка модулем ультрафиолетовой стерилизации и фильтрация по принципу обратного осмоса с последующей повторной обработкой модулем ультрафиолетовой стерилизации.
5. Центральный модуль повышает давление до 70 бар, после чего вода высокой степени очистки поступает в кольцевую магистраль, а оттуда через тройниковые отводы к клапанам форсунок.
6. При открывании клапанов форсунок вода под давлением подается в наконечники форсунок, где распыляется до образования мелкодисперсного аэрозоля — тумана.
7. Образовавшийся аэрозоль сразу испаряется в окружающем воздухе.

Основные преимущества увлажнителей с водяным распылением по помещениям:

• полная микробиологическая безопасность, защита от распространения болезнетворных микроорганизмов;
• возможность точно поддерживать влажность;
• возможность задавать различную влажность для разных помещений;
• низкое энергопотребление.

Основные недостатки увлажнителей с водяным распылением по помещениям:

• высокое давление воды, специальные требования к системе трубопроводов;
• необходимость доступа в зоны установки форсунок для периодического обслуживания.

Система водоподготовки

Для поддержания работоспособного состояния всех типов увлажнителей на объекте необходимо предусмотреть комплекс оборудования для подготовки воды. Есть предложение систему водоподготовки создавать на полупромышленном «осмосе», который может обеспечить подготовку воды очень высокого качества, что увеличит срок службы увлажнителей и упростит их техническое обслуживание.

 !  Заказчику на заметку: подробный обзор системы форсуночного увлажнения AirWet

• Системы форсуночного увлажнения прямого впрыска «Влага Про» под маркой Airwet
• В нашей статье подробно рассмотрены все компоненты, входящие в систему форсуночного увлажнения AirWet:

Блок высокого давления (БВД, насос)

Электронный блок управления (ЭБУ, блок управления)

Клапанная группа (КГ)

Модуль водоподготовки (МВП, водоподготовка, блок водоподготовки, осмос)

Мембранный бак (накопительный бак, бак)

Система защиты от протечек (СЗП)

Гигростаты (контроллеры, датчики влажности)

Форсунки и удлинители

Сравнительная таблица стоимости систем канального увлажнения

Сравнительная таблица представляет собой свод основных технических данных и стоимостей представленных выше систем увлажнения. Технические данные представлены для каждой из четырех типов вентиляционных установок Swegon Gold RX30CКТ, RX40CКТ, RX60CКТ, RX80CКТ, которые установлены на объекте в разном количестве.

Обращаем внимание, что в таблице в графе цена представлены не цены отдельных увлажнителей, а стоимость комплекса оборудования, необходимого для создания климатической системы с поддержанием влажности в зимний период года (без учета трубопроводов, линий питания и управления, крепежных и расходных материалов), который включает следующие элементы и системы:

• предфильтр, калорифер предварительного подогрева, его аксессуары и автоматика,
• калорифер второго подогрева, его аксессуары и автоматика,
• общая система управления,
• система водоподготовки,
• система увлажнения.

В эту таблицу не включена стоимость монтажных работ и обслуживания систем увлажнения.

Тип увлажнителя	Потребляемая электроэнергия	Расход подготовленной воды (кг/час)	Расход моментальный технической воды (кг/мин)	Расход тепла на предподогрев и второй нагрев, кВт	Цена системы увлажнения (EUR)
Swegon Gold RX30CKT
Сотовый увлажнитель (Munters)	0,05 кВт (230 В/400 В, 50 Гц)	46,2	-	58,4	32 108
Паровой увлажнитель (Carel)	40,0 кВт (400 В, 50 Гц)	47,7	52,5	36,4	22 488
Ультразвуковой увлажнитель (Carel)	2,8 кВт (230 В, 50 Гц)	42,4	-	58,4	58 442
Увлажнитель с водяным распылением (Carel) *	0,475 кВт (230 В, 50 Гц)	51,7	-	58,4	36 409
Swegon Gold RX40CKT
Сотовый увлажнитель (Munters)	0,05 кВт (230 В/400 В, 50 Гц)	50,4	-	77,8	41 120
Паровой увлажнитель (Carel)	45,7 кВт (400 В, 50 Гц)	63,5	52,5	48,5	28 811
Ультразвуковой увлажнитель (Carel)	3,66 кВт (230 В, 50 Гц)	56,5	-	77,8	79 924
Увлажнитель с водяным распылением (Carel) *	0,275 кВт (230 В, 50 Гц)	76,2	-	77,8	42 845
Swegon Gold RX60CKT
Сотовый увлажнитель (Munters)	0,05 кВт (230 В/400 В, 50 Гц)	92,4	-	107,1	51 818
Паровой увлажнитель (Carel)	60,0 кВт (400 В, 50 Гц)	87,4	105	66,7	37 418
Ультразвуковой увлажнитель (Carel)	5,02 кВт (230 В, 50 Гц)	77,7	-	107,1	105 304
Увлажнитель с водяным распылением (Carel) *	0,475 кВт (230 В, 50 Гц)	104,8	-	107,1	53 105
Swegon Gold RX80CKT
Сотовый увлажнитель (Munters)	0,05 кВт (230 В/400 В, 50 Гц)	109,2	-	126,5	54 027
Паровой увлажнитель (Carel)	80,0 кВт (400 В, 50 Гц)	103	105	78,8	46 776
Ультразвуковой увлажнитель (Carel)	5,9 кВт (230 В, 50 Гц)	91,8	-	126,5	114 789
Увлажнитель с водяным распылением (Carel) *	0,475 кВт (230 В, 50 Гц)	123,8	-	126,5	55 481

Примечание *

Ввиду повышенного износа основных элементов увлажнителя с водяным распылением (форсунки, шланги, насос высокого давления) на объекте необходимо иметь запасные элементы.

О ценах на комплексы оборудования для систем увлажнения

Цель сравнительной таблицы — сориентировать потребителей в уровне возможных затрат на систему увлажнения.

Данная информация не является сметой и содержит данные из открытых источников (рекомендованных для продажи цен поставщиками и производителями), то есть не содержит возможных скидок на оборудование и материалы, которые всегда обсуждаются индивидуально при осуществлении поставок.

 !  Заказчику на заметку

• Системы увлажнения воздуха в системах вентиляции зданий
• Реконструкция системы увлажнения вентиляционного агрегата Веза: установка нового испарительного увлажнителя с системой оборотного водоснабжения