Автор: технически отдел на Mycond
Въведение: последици от непълното отчитане на източниците на влага
Една от най-разпространените проектни грешки в областта на климатичното оборудване е отчитането само на 1–2 очевидни източника на влага при проектиране на системи за изсушаване и игнорирането на останалите. Тази непълнота на изчисленията води до сериозни физически и икономически последици: образуване на конденз по студени повърхности, ускорена корозия на метални елементи, преразход на енергия поради постоянно претоварване на оборудването, аварийно износване на климатичните системи и поява на плесен в помещенията.
За правилното проектиране на системите за вентилация и изсушаване е необходимо да се отчитат всички седем категории източници на влага: инфилтрация през ограждащите конструкции, влаговиделяне от хората, постъпване на влага през отворени врати и портали, влаговиделяне от продукти и материали, изпарение от водни повърхности, влагопостъпване от приточната вентилация и технологични процеси.
Физични основи на масопреноса на водна пара
За да се разберат процесите на влагопренос, е необходимо да се работи с ключовите психрометрични параметри. Най-важните от тях са влагосъдържанието (г/кг), което показва масата водна пара на килограм сух въздух, относителната влажност (в проценти) и температурата на точката на оросяване, при която започва кондензацията.
Движещите сили на масопреноса на водна пара са: разликата във влагосъдържанието между зоните, температурният градиент и скоростта на движение на въздуха. Интензивността на процеса на пренос на влага пряко зависи от температурата (по-висока температура — по-активно изпарение), скоростта на обтичане на повърхността и разликата в парциалните налягания на водната пара в различните части на пространството.
Източник 1: инфилтрация на влажен въздух през ограждащите конструкции
Механизмът на проникване на външен влажен въздух се осъществява през фуги, неплътности и неизолирани отвори в ограждащите конструкции на сградите. Особено критично е проникването на влажен въздух през топлия период на годината при влажен климат, характерен за крайбрежните зони на България.
Методиката за изчисление на влагопостъпленията от инфилтрация се базира на формула, при която масовият разход на инфилтрационния въздух се умножава по разликата във влагосъдържанието на външния и вътрешния въздух. Интензивността на инфилтрацията зависи от ветровия напор, температурната разлика, която създава ефект на тягата, и класа на плътност на сградата.
При влажен климат през лятото инфилтрацията може да дава 40–60% от общите постъпления на влага, което я прави критично важен фактор за курортните зони на Варна и Бургас.
Източник 2: влаговиделяне от хора
Физиологичният механизъм на отделяне на влага от хората включва два основни процеса: дишане, при което се издишва въздух, наситен с водна пара, с температура около 37°C, и потоотделяне, чиято интензивност варира според активността.
Нормативните стойности на влаговиделянето зависят съществено от физическата активност (покой, лека работа, интензивно натоварване), температурата в помещението и вида облекло. Методиката на изчисление се различава за различните типове помещения: офиси, спортни зали, производствени цехове, търговски зали.
Уделното влаговиделяне на човек варира в диапазона от 40 до 300 г/ч и трябва да се уточни за конкретния обект при проектиране на системи за изсушаване в София или Пловдив.
Източник 3: отворени врати и портали
Механизмът на масопренос през отворени врати и портали включва два основни процеса: свободна конвекция, възникваща при разлика в плътността на въздуха, и принудителен въздухообмен, който се случва при движение на хора и транспорт през отворите.
Методиката за оценка на постъпленията на влага се базира на изчисляване на обема въздух, който прониква при едно отваряне, умножен по разликата във влагосъдържанието на външния и вътрешния въздух и по честотата на отваряне за час.
За складови портали с площ 10–20 м² и продължителност на отваряне 2–5 минути алгоритъмът за изчисление включва определяне на площта на отвора, оценка на честотата на отваряне и изчисляване на масата на влагата, постъпваща за час. Тези изчисления са особено важни за логистични центрове в Русе и Стара Загора.
Източник 4: влажни продукти и материали
Влаговиделянето се осъществява от различни категории материали: хранителни продукти (зеленчуци, плодове, месо, риба), строителни материали (пресен бетон, мазилка), текстил и хартия. Всеки от тези материали има собствен режим на влаговиделяне.
Методите за оценка на влаговиделянето включват: определяне на промяната на масата на продукта при съхранение, използване на емпирични коефициенти на влаговиделяне и изчисление по кинетика на сушене. Интензивността на процеса зависи от температурата на съхранение, скоростта на обтичане от въздух и началната влажност на продукта.
За специализирани помещения като зеленчукохранилища, хладилни камери и складове за строителни материали изчисленията се извършват индивидуално, тъй като стойностите силно зависят от конкретните условия на експлоатация.
Източник 5: открити водни повърхности
Физиката на изпарението от открити водни повърхности се състои в масопренос на водна пара от повърхността на водата към въздуха. Този процес е особено интензивен в закрити басейни, които са популярни във всички големи градове на България.
Съществува редица емпирични формули за изчисляване на интензивността на изпарение, които отчитат зависимостта от температурата на водата, температурата и влажността на въздуха и скоростта на въздуха над повърхността. Алгоритъмът за изчисление включва определяне на площта на водната повърхност, измерване на температурата на водата и въздуха, изчисляване на разликата в налягането на наситените пари и прилагане на съответната формула за изпарение.
За басейни с температура на водата 26–30°C, галванични вани и индустриално перално оборудване изчисленията трябва да отчитат спецификата на конкретните условия на експлоатация.
Източници 6 и 7: приточна вентилация и технологични процеси
Постъпленията на влага от приточната вентилация възникват, когато външният въздух, който не преминава през надлежна обработка (изсушаване), внася влага в помещението. Изчислението се извършва чрез умножаване на масовия разход на приточния въздух (кг/ч) по разликата между влагосъдържанието на външния и вътрешния въздух.
Технологични процеси, като измиване на оборудване, пране, промишлено сушене, варене и пропарване, също са съществени източници на влага. Оценката им се прави по разход на вода и пара или по топлинен баланс.
Методиката за инвентаризация на технологичните източници на влага включва съставяне на списък на процесите, оценка на разхода на вода или пара за всеки процес и преизчисляване в маса водна пара на час, която постъпва в помещението.
Сумарни постъпления на влага: методика за изчисление и типични проектни грешки
Алгоритъмът за определяне на сумарните постъпления на влага включва: инвентаризация на всички налични източници на влага, изчисление на влаговиделянето от всеки източник поотделно, сумиране на всички съставки и добавяне на резерв 10–20% за неотчетени фактори (в зависимост от степента на неопределеност на условията на експлоатация).
Типичните проектни грешки включват: игнориране на инфилтрацията (особено през лятото при влажен климат), използване на остарели нормативи за влаговиделяне от хора, липса на сезонна корекция на изчисленията и прилагане на фиксирани стойности без обвързване с конкретния обект.
Съществуват условия, при които стандартните методики за изчисление не работят адекватно: екстремални климатични условия (тропически климат, крайбрежни зони с относителна влажност 90–100%), сложни технологични процеси с нестабилно влаговиделяне, обекти с нерегулярна експлоатация. В такива случаи е необходима инструментална проверка за големи складови комплекси с често отваряне на портали, басейни с нестандартен режим на експлоатация, производствени цехове с неизвестни технологични влаговиделяния.
FAQ: Често задавани въпроси
Как да се определи приоритетността на източниците на влага?
Приоритетността се определя чрез оценка на относителния принос на всеки източник към общия баланс на влагата. За офисни помещения най-влиятелни са хората и инфилтрацията, за басейни — изпарението от водната повърхност, за складове — инфилтрацията през портали. Първо се оценява източникът с очакван най-голям принос, след това останалите по низходяща значимост.
Може ли да се използват фиксирани стойности от справочници за всички обекти?
Справочните стойности могат да се използват само като ориентир, но не и като окончателни проектни данни. Фактическите постъпления на влага зависят от конкретните условия на експлоатация, географското разположение, сезона и особеностите на обекта. За важни обекти е необходимо индивидуално уточняване.
Как да се отчете сезонната промяна на постъпленията на влага от инфилтрация?
Необходимо е да се правят изчисления за различни разчетни периоди (зима, преходни периоди, лято), използвайки климатични данни за влагосъдържанието на външния въздух за конкретния регион на България. Изчислението се изпълнява за най-неблагоприятните условия във всеки сезон.
Кои източници на влага най-често се игнорират от проектантите?
Най-често не се отчитат: инфилтрацията през ограждащите конструкции, особено през лятото; влаговиделянето от строителни материали в нови сгради; постъпването на влага през рядко използвани врати и портали; изпарението от незабележими източници (дренажни тави, мокри повърхности след почистване). Игнорирането на тези източници води до недостатъчна производителност на системите за изсушаване.
Заключения
Точното изчисление на постъпленията на влага е основата за надеждната и икономична работа на системата за климатизация и изсушаване. Ключовите принципи включват: пълно отчитане на всички източници на влага, адаптиране на изчисленията към конкретния обект и отчитане на сезонността.
Препоръки към инженерите-проектанти: да извършват детайлна инвентаризация на всички източници на влага на обекта, да не разчитат изключително на справочни стойности, да заложат резерв на производителността на оборудването (15–20%), да предвидят възможност за инструментално измерване на фактическите постъпления на влага на етапа на експлоатация.
Правилното отчитане на източниците на влага при проектиране на системи за изсушаване осигурява оптимални условия на експлоатация на сградите, предотвратява кондензацията, развитието на плесени и корозията, както и минимизира енергийните разходи през целия жизнен цикъл на оборудването в различните климатични зони на България.
