Technologie nawilżania

Nawilżacze z elektrodami izotermicznymi

Nawilżacze z elektrodami izotermicznymi, poprzez napięcie podane na elektrody zanurzone w wodzie z sieci, podgrzewają ją (dzięki efektowi Joule’a) do zagotowania, wytwarzając parę. Ilość wytworzonej pary jest proporcjonalna do prądu elektrycznego, który jest z kolei proporcjonalny do poziomu wody.

Stosowany prąd elektryczny mierzony jest za pomocą transformatora: zmieniając poziom wody za pomocą zaworu elektromechanicznego i pompy spustowej, prąd, a zatem i ilość wytwarzanej pary mogą być regulowane.

W wyniku parowania, poziom wody obniża się i musi być uzupełniany. Ponieważ para nie przenosi soli mineralnych, stężenie soli wzrasta do momentu, gdy woda może potencjalnie sprzyjać korozji; zaawansowany system kontroli utrzymuje to stężenie na odpowiednim poziomie, umożliwiając kompromis między oszczędnością wody i energii, jak i żywotności nawilżacza. Z czasem wytwarza się osad kamienia, który przykrywa część cylindra, ale może też być łatwo usunięty.

W porównaniu z nawilżaczami grzałkowymi czy gazowymi, nawilżacze z izotermicznymi elektrodami:

• są tańsze w zakupie;
• pracują z wodą z sieci (nie demineralizowaną i nie zmiękczaną);
• wymagają okresowej wymiany (lub czyszczenia) cylindra;
• umożliwiają regulację odpowiednią dla mniej wymagających zastosowań w pomieszczeniach czy w przemyśle.

Nawilżacze grzałkowe

Nawilżacze grzałkowe podgrzewają wodę do momentu zagotowania przenosząc ciepło z elementu gorącego (grzałka elektryczna) na ciecz. Urządzenia te mogą pracować z wodą demineralizowaną, jako że nie wykorzystują przewodności elektrycznej wody, dlatego konieczność okresowych przeglądów może być znacząco ograniczona dzięki minimalnemu osadzaniu się kamienia.

Z drugiej strony, elementy opornikowe muszą myć stale całkowicie zanurzone w wodzie, by uniknąć ich przegrzewania, dlatego niezbędne są czujniki kontrolujące poziom wody. By precyzyjnie regulować objętość strumienia pary, stosuje się elementy (przekaźniki półprzewodnikowe) by dostarczać zmienną moc zasilającą.

Te właściwości sprawiają, że te nawilżacze są urządzeniami bardziej skomplikowanymi niż ich odpowiedniki wykorzystujące elektrody, jednak ich praca nie zależ od właściwości wody i umożliwiają one znaczenie dokładniejszą regulację wydajności. Dodatkowo, ponieważ nawilżaczom grzałkowym grozi przegrzewanie, niezwykle istotne są jakość projektu urządzenia i stosowanie systemów bezpieczeństwa zapewniające niezawodną pracę z upływem czasu.

Nawilżacze grzałkowe, uzupełniając działanie nawilżaczy z elektrodami izotermicznymi, stają się coraz powszechniejsze w zastosowaniach, w których:

wymagana jest dokładna kontrola wilgotności (muzea, laboratoria, pomieszczenia czyste);

jakość woda zmienia się lub stanowi problem (na przykład na statkach);

częstotliwość okresowych przeglądów musi być minimalna (zastosowanie wody demineralizowanej).
 

Nawilżacze gazowe

Nawilżacze gazowe wykorzystują lokalny system z palnikiem/wymiennikiem ciepła w celu wytwarzania pary, łącząc niskie koszty pracy typowe dla procesów spalinowych z prostotą, pod względem instalacji, urządzeń wolnostojących.

Problemy z instalacją, utrzymaniem i nadzorem związane z instalacją gazową są podobne do tych spotykanych w domowych kotłach podgrzewających wodę, które wykorzystują te same urządzenia.

Wymiennik ciepła wykonany jest zwykle ze stali nierdzewnej lub aluminium i umieszczony jest w zbiorniku, normalnie także wykonanym ze stali nierdzewnej, wypełnionym wodą do określonego poziomu. Wewnątrz wymiennika ciepła umieszczony jest układ spalania, wyposażony w funkcje spalania podmieszania, głowicę z włókien metalowych i czujniki płomienia.

Płomień, a tym samym wytwarzanie pary, jest stale modulowany przy pomocy kontroli prędkości wentylatora powietrza spalania.

Nawilżacze gazowe, uzupełniając działanie nawilżaczy elektrycznych, są zwykle preferowane gdy:

wymagana jest praca po wysokim obciążeniem (zastosowania o dużej wydajności)

koszt gazu jest niższy od kosztu elektryczności a koszty operacyjne muszą być ograniczane

użytkownik jest w stanie zaakceptować wyższy koszt początkowy inwestycji wybierając bieżące oszczędności po czasie

Centralne dystrybutory pary

Bezpośrednie nawilżacze parowe zaprojektowane są tak by odbierać sprężoną parę z centralnego systemu i dystrybuować suchą parę bezpośrednio do przewodów wentylacyjnych lub centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnych.

Zalety:

• Minimalna odległość absorpcji: rozpylanie pary przez szczeliny rozmieszczone na całej długości (zamiast przez dysze jak w przypadku konkurencyjnych systemów) wytwarza cienką warstwę pary wypływającą równomiernie z obu stron dystrybutora, tworząc dużą powierzchnię kontaktu z powietrzem, umożliwiając uzyskanie minimalnej odległości absorpcji (zwykle 2 razy mniejszą niż w systemach tradycyjnych);
• Minimalne straty spowodowane skraplaniem: dystrybutory pokryte są cienką warstwą zaawansowanej ceramicznej izolacji (opracowanej dla zastosowań w lotach kosmicznych), co ogranicza nawet o 90% straty spowodowane skraplaniem i ogrzewaniem otoczenia;
• Nie rozpylanie skroplin: dystrybutory pary wyłapują i zawracają wszystkie krople kondensatu z powrotem do środka rury, gdzie krople ponownie parują.

Adiabatyczne nawilżacze dla central AHU/przewodów wentylacyjnych i pomieszczeń

Nawilżacze adiabatyczne wykorzystują bezpośrednie parowanie wody w powietrzu bez udziału energii z zewnątrz, nie powodując wzrostu temperatury; ciepło potrzebne do parowania dostarczane jest z nawilżanego powietrza, które jest tym samym ochładzane.

Urządzenia te wytwarzają dużą powierzchnie kontaktu wody w stanie ciekłym z powietrzem, na której formuje się cienka warstwa nasyconej pary, z cząstkowym ciśnieniem równym ciśnieniu nasycenia w temperaturze cieczy.

Jeśli to ciśnienie jest wyższe od cząstkowego ciśnienia oparów wody obecnych w powietrzu, co ma miejsce, gdy temperatura wody jest wyższa od temperatury punktu rosy powietrza a powietrze nie jest nasycone, następuje zmiana ciśnienia, która powoduje stopniowe parowanie cieczy kosztem ciepła jawnego wody i powietrza.

Taka zasada działania wykorzystywana jest przez nawilżacze atomizujące, generujące niezwykle drobne kropelki o średnicy rzędu milionowych części metra. Te kropelki mają ogromną powierzchnię, co sprawia, że woda momentalnie odparowuje. Każdy kilogram wody rozbity na krople o średnicy 10 mikrometrów ma powierzchnię 600 metrów kwadratowych.

Główne zalety nawilżaczu atomizujących (adiabatycznych) to:

• Bardzo niskie zużycie energii: wysokociśnieniowe system potrzebują jedynie 4 watów energii na kg/h wydajności, w porównaniu z 750W dla nawilżaczy parowych
• Wysoka wydajność: wydajność waha się of kilku kg/h (na przykład humiSonic ma minimalną wydajność równą 0,5 kg/h) do tysięcy kg/h (humiFog)
• Ograniczona potrzeba konserwacji, w szczególności w przypadku stosowania wody demineralizowanej

W przeszłości, nawilżacze adiabatyczne nie były stosowane gdy wymagany był wysoki poziom higieny, głównie ponieważ używały wody recyrkulowanej. Dzisiaj, bardziej zaawansowane nawilżacze adiabatyczne mają wysoką wydajność absorpcji (stosunek wody pochłoniętej przez powietrze do ilości wody rozpylonej) i nie muszą recyrkulować wody. Dodatkowo, stosowanie wody zastanej jest unikane dzięki okresowym cyklom płukania i opróżniania, używaniu wody demineralizowanej i materiałów bakteriostatycznych. Na przykład humiFog, posiada wydany przez Berliński instytut higieny powietrza certyfikat zgodności z najbardziej surowymi standardami higieny, w szczególności VDI6022.

Nawilżacze adiabatyczne są coraz częściej stosowane gdy priorytetem jest oszczędność energii: bezpośrednie lub pośrednie chłodzenie adiabatycznego dla jednostek wentylacyjno-klimatyzacyjnych lub pomieszczeń, zużywające niewielkie ilości energii elektrycznej i zapewniające skuteczne ochładzanie powietrza z wykorzystaniem zwykłej wody.

Nawilżacze odśrodkowe

Nawilżacze odśrodkowe wykorzystują wirujący dysk w celu atomizowania wody i przekształcania jej w miliony drobnych kropel, które rozpylane przez wbudowany wentylator do pomieszczenia wyparowują w powietrzu ochładzając je.

Te systemy nawilżania są proste, oszczędne i łatwe w utrzymaniu.

Praca nawilżacza kontrolowana jest przez układ elektroniczny wewnątrz nawilżacza, który oprócz zarządzani regularnym trybem pracy urządzenia, wykonuje też cykle płukania zbiornika podczas włączania jednostki i cykle opróżniania po zakończeniu pracy. Zapobiega do używania do pracy wody zastanej.

Każdy nawilżacz odśrodkowy musi być podłączony do panelu elektrycznego, dostarczanego przez CAREL, by możliwe było zarządzanie jednym lub dwoma nawilżaczami równolegle. Mogą pracować zarówno z wodą z sieci jak i uzdatnianą (sprawdź specyfikacje techniczne).

Nawilżacze ultradźwiękowe

Przetwornik piezoelektryczny zanurzony w wodzie, przetwarza elektryczność na drgania o wysokiej częstotliwości. Woda, ze względu na swoją masę, nie jest w stanie wytrzymać takich oscylacji mechanicznych - tworzą się kolejne fale kompresji i depresji, podczas których woda ulegająca kawitacji wrze w niskiej temperaturze i ciśnieniu i powstaje wysoce rozpylona mgiełka.

Zalety:

• Bardzo niskie zużycie energii
• Praca z wodą demineralizowaną: zapobiega problemom powodowanym przez bakterie i inne zanieczyszczenia
• Podwójny efekt: nawilżanie, dzięki procesowi adiabatycznemu, zapewnia jednoczesne chłodzenie powietrza, ograniczając czas pracy sprężarki obwodu chłodniczego
• Wysoce zatomizowana woda: kropelki o średnicy kilku mikronów są łatwo i szybko pochłaniane przez powietrze

Systemy sprężonego powietrza i atomizer wody

Zasada działania systemów ze sprężonym powietrzem i atomizerami polega na atomizowaniu wody do postaci niezwykle drobnych kropel z wykorzystaniem sprężonego powietrza.

Krople spontanicznie wyparowują w powietrzu, nawilżając i ochładzając je. Właściwie, parowanie zachodzi dzięki pochłanianiu ciepła jawnego z powietrza, które jest tym samym ochładzane.

System zasadniczo składa się:

• Obudowy kontrolnej wyposażonej w kontroler;
• Specjalnych dyszy atomizujących, które mogą być instalowane w centralach AHU/przewodach lub bezpośrednio w pomieszczeniu nawilżanym/ochładzanym;
• Kolektorów instalowanych w przewodach;
• Systemu sanitarnego z lampą UV i filtrami ochronnymi.