Главная / Энциклопедия / Что такое адиабатическое увлажнение воздуха? Просто о сложном.

Что такое адиабатическое увлажнение воздуха? Просто о сложном.

Для большинства районов России характерен умеренный климат с продолжительным отопительным сезоном. Сухой холодный воздух в зимнее время поступает в обогреваемые помещения и становится еще суше. Это отрицательно влияет на здоровье человека, а также на микроклимат в квартире или офисе.

Низкая влажность воздуха губительна и для многих производственных процессов. Принятые Санитарные правила и нормы (СанПиН) жестко регламентируют нормы содержания влаги в воздухе любых помещений и требуют принятия мер по доведению этого параметра до нормативных величин путем принудительного увлажнения.

 

Воздух и влага. Основные термины

Для понимания физики процесса адиабатического увлажнения воздуха можно не углубляться в основы термодинамики, достаточно понять простую терминологию и основные факторы.

  1. Абсолютная влажность воздуха — это содержание водяных паров в 1 кубометре воздушной массы при конкретной температуре воздуха:

формула абсолютной влажности

Это фактическое содержание влаги в воздухе, которое можно измерить различными способами (например, по разнице температур мокрого и сухого термометров, с использованием психрометрических таблиц). Абсолютная влажность измеряется в килограммах (граммах) воды на 1 кубометр воздуха. При определенном значении этого параметра для конкретной температуры воздуха (точке росы) влага становится избыточной, начинает конденсироваться и выпадать из воздуха в виде тумана или капель. Влагоемкость воздуха растет с повышением его температуры. Например, при 0 °С максимальная влагоемкость равна 4,9 г, а при +30 °С она составит 30,4 г водяного пара на 1 кубометр.

  1. Относительная влажность воздуха — это отношение фактической абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при данной температуре:

формула относительной влажности

 

В этой формуле относительная влажность выражена через парциальное (частичное) давление водяного пара (фактическое к максимальному). Ничего страшного, так принято.

Относительная влажность является основным параметром, который определяет комфортность и безопасность помещения для здоровья человека. Ее величина составляет от 40 до 60%. Параметр можно измерить напрямую с помощью гигрометра.

Это самые простые зависимости. На самом деле на определение влажности воздуха влияет и атмосферное давление, которое меняется в зависимости от погоды и высоты над уровнем моря. Влиянием давления можно пренебречь в первом приближенном описании процесса.

Чтобы было легче во всем этом разобраться, приведем пример. При +30 °С в помещении определили абсолютную влажность в 15 г на кубометр. Мы уже знаем, что для этой температуры максимальное содержание влаги составляет 30,4 г на кубометр. Естественно, что относительная влажность при этом равна примерно 50% (вполне комфортно).

А что произойдет, если в помещение поступает воздух с улицы при 0 °С и влажности 100% (содержание влаги 4,9 г на кубометр) и нагревается отопительными приборами до тех же +30 °С? Простой расчет: 4,9 : 30,4 × 100% = 16%. Это уже никуда не годится! Необходимо увлажнение воздуха.

 

Увлажнение воздуха: изотермическое и адиабатическое

В странах с отопительным сезоном люди всегда боролись с низкой относительной влажностью воздуха. Они заметили, как быстро сохнет белье зимой в квартире, и стали специально расставлять в определенных местах емкости с водой, раскладывать намоченную ткань и т.д. Позже появились точечные увлажнители воздуха, которые имеют небольшой радиус действия и множество недостатков.

Радикальный способ увлажнения больших по объему помещений — это насыщение их горячим водяным паром (например, четыре чайника постоянно кипят на плите!). Такой способ повышает внутреннюю энергию воздуха и влажность без изменения его температуры. Это изотермическое увлажнение воздуха. Его практически не применяют, так как затраты на испарение 1 кг воды огромны и достигают 700 Вт.

Есть и другой физический способ увлажнить большой объем воздуха без изменения его внутренней энергии, сопровождаемый резким увеличением влажности и небольшим снижением температуры, — это адиабатическое увлажнение помещений. При этом затраты на испарение 1 кг воды уменьшаются на один-два порядка!

Система проста — это известный всем автолюбителям впрыск через форсунки. Для воды в обязательном порядке требуется глубокая очистка от примесей и растворенных солей. Подготовленная вода поступает в накопители и насосом подается в магистраль высокого давления (до 50 атм. и выше). Тонкие, малозаметные пластиковые трубопроводы прокладываются под потолком (на потолочном плинтусе) по всему периметру помещения. Через определенные расстояния расположены форсунки, которые распыляют воду в виде микроскопических капель. Капли быстро превращаются в невидимый водяной пар и повышают относительную влажность воздуха до нормативных значений. Весь процесс управляется электронным контроллером, который связан с датчиками относительной влажности воздуха.

Такая система увлажнения помещений является самой передовой и востребованной на сегодняшний день, она легко интегрируется в общую систему «умного дома», экономична и эффективна.