Увлажнение воздуха в вентиляции: как это работает и как правильно реализуется
Увлажнение воздуха в вентиляции — это инженерная задача, напрямую связанная с физикой воздуха и принципами его обработки. Приточные вентиляционные системы обеспечивают воздухообмен, но одновременно с этим почти всегда приводят к снижению относительной влажности в помещениях. Особенно заметно это в отопительный сезон, а также при больших расходах приточного воздуха.
Чтобы поддерживать нормативный и стабильный микроклимат, в вентиляционные системы интегрируют автоматические форсуночные системы адиабатического увлажнения, которые компенсируют потерю влаги и позволяют управляемо поддерживать заданные параметры воздуха.
Свежий наружный воздух, поступающий в вентиляцию, после нагрева резко теряет относительную влажность.
Например, воздух при 0 °C и относительной влажности 100 % содержит около 4,9 г воды на 1 м3. После нагрева до +22 °C без добавления влаги относительная влажность снижается примерно до 20–25 %. Это уже сухой воздух, который негативно влияет на микроклимат и самочувствие людей.
Поэтому при работе вентиляции увлажнение воздуха становится не дополнительной опцией, а обязательной частью системы.
Для понимания принципа увлажнения достаточно двух параметров.
Абсолютная влажность — это фактическое количество воды в воздухе, г/м3.
Относительная влажность — это отношение фактической влажности к максимально возможной при данной температуре, %.
Если W — фактическая абсолютная влажность, а Wmax — максимальная возможная при данной температуре, то относительная влажность определяется так:
phi = (W / Wmax) × 100 %
Например, при температуре +22 °C воздух содержит 8 г/м3 влаги, а максимально возможное содержание — около 19 г/м3.
Как работает форсуночное адиабатическое увлажнение в вентиляции
Форсуночное увлажнение основано на испарении мелкодисперсной воды непосредственно в воздушном потоке.
Принцип работы следующий:
вода проходит многоступенчатую очистку;
насос высокого давления подаёт её в распределительную магистраль;
через форсунки вода распыляется в вентиляционном канале в виде микрокапель;
капли полностью испаряются, повышая влажность воздуха.
Процесс называется адиабатическим, так как испарение происходит за счёт тепла воздуха. Температура воздуха может незначительно снижаться, но его внутренняя энергия при этом не увеличивается.
При корректном проектировании в вентиляционный канал не попадает жидкая вода — только водяной пар, образованный в процессе испарения.
Как рассчитать потребность в увлажнении для вентиляции
Для подбора оборудования важно определить, какое количество воды необходимо испарить.
Если:
V — расход приточного воздуха, м3/ч;
Wstart — абсолютная влажность воздуха на входе, г/м3;
Wtarget — требуемая абсолютная влажность, г/м3,
то требуемая масса воды в час рассчитывается так:
DeltaM = V × (Wtarget − Wstart)
Пример.
Приточный воздух: 4000 м3/ч.
Влажность на входе: 6 г/м3.
Требуемая влажность: 10 г/м3.
DeltaM = 4000 × (10 − 6) = 16 000 г/ч, то есть 16 кг воды в час.
Ключевые параметры увлажнения воздуха в вентиляции (инженерная таблица)
Параметр
Что означает
Почему важен
Что учитывают на практике
Расход воздуха, м³/ч
Объём приточного воздуха
Определяет требуемую производительность увлажнения
Берут максимальный рабочий режим вентиляции
Абсолютная влажность на входе, г/м³
Фактическое содержание влаги в притоке
От неё зависит расчёт массы воды
Определяется по температуре и RH наружного воздуха
Требуемая влажность, г/м³
Целевое содержание влаги
Формирует уставку системы
Обычно соответствует 40–60 % RH в помещении
Масса воды, кг/ч
Сколько воды нужно испарить
Ключевой параметр подбора системы
Рассчитывается по формуле ΔM
Давление в системе, бар
Рабочее давление насоса
Влияет на качество распыла
Для форсунок — десятки бар
Размер капли
Диаметр распыла
Определяет полноту испарения
Чем мельче капля, тем быстрее испарение
Качество воды
Содержание солей и примесей
Влияет на ресурс форсунок
Используется фильтрация и водоподготовка
Расположение форсунок
Зона установки в канале
Исключает конденсацию
Учитывают скорость и температуру воздуха
Автоматика
Датчики и управление
Обеспечивает стабильность
Контроль влажности и защитные алгоритмы
Регламент обслуживания
Частота сервисных операций
Определяет срок службы
Промывка, контроль фильтров и форсунок
Что критично для надёжной работы системы
Качество воды.
Форсунки чувствительны к примесям, поэтому система требует многоступенчатой фильтрации и стабильных параметров воды.
Интеграция в вентиляцию.
Важно обеспечить достаточное время испарения и исключить попадание капель на элементы канала.
Автоматика.
Увлажнение работает по сигналам датчиков влажности и корректно реагирует на изменение режимов вентиляции.
Эксплуатация.
Регулярное обслуживание делает систему прогнозируемой и надёжной.
снижение сухости воздуха и статического электричества;
защиту материалов и оборудования;
стабильную работу вентиляционной системы.
Вывод
Увлажнение воздуха в вентиляции — это полноценная инженерная система, основанная на физике воздуха и управляемом испарении воды. Форсуночное адиабатическое увлажнение позволяет эффективно поддерживать нормативную влажность при любых расходах воздуха, если система правильно рассчитана, интегрирована и обслуживается.
Именно такой подход применяется в автоматических системах форсуночного увлажнения воздуха, используемых в современных вентиляционных установках жилых, коммерческих и промышленных зданий.