اصول کنترل رطوبت و رطوبت گیری در سیستم تهویه مطبوع

برای آشنایی با اصول کنترل رطوبت ابتدا باید با مفاهیمی مانند رطوبت هوا آشنا شوید. در ادامه این مقاله علاوه بر آشنایی با مفاهیم اولیه بهترین نکات درباره کنترل رطوبت و رطوبت گیری در سیستم تهویه مطبوع را به شما خواهیم گقت.

آشنایی با رطوبت هوا

رطوبت هوا به طور کلی میزان بخار آب موجود در هوا را نشان می دهد. برای اندازه گیری این پارامتر از مقیاس های مختلفی استفاده می شود. اما مهم ترین مقیاس، کمیت رطوبت نسبی (Relative Humidity) است.

رطوبت نسبی برابر است با نسبت مقدار رطوبت هوا به حداکثر رطوبتی که ممکن است در همان فشار و دما (شرایط اشباع) در هوا وجود داشته باشد. هر چقدر دمای محسوس هوا بیشتر شود، مقدار رطوبت نسبی کاهش خواهد داشت.

در برخی از موارد نیز رطوبت هوا را با کمیت نسبت رطوبت (Humidity Ratio) نشان می دهند که این کمیت نشان دهنده نسبت جرم بخار آب موجود به جرم هوا است. رطوبت نسبی و نسبت رطوبت را می توان در نمودار سایکومتریک مشاهده کرد.

نسبت رطوبت با خط عمودی در سمت راست شکل زیر، و رطوبت نسبی با خطوط منحنی شکل نشان داده شده که پایین ترین منحنی، میزان 10 درصد و بالاترین منحنی میزان 100 درصد را نشان می دهد.

با استفاده از این نمودار، می توان ناحیه آسایش افراد را مشخص کرد. این ناحیه در دماهای مختلف متفاوت بوده، اما به طور کلی در دمای 20 الی 26 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 30 الی 60 درصد تعیین می شود.

تنظیم شرایط آسایش هدف اصلی در طراحی سیستم های تهویه مطبوع مسکونی، اداری، و … است؛ از این رو کنترل رطوبت یکی از مهم ترین جنبه های فراهم کردن آسایش برای ساکنین محسوب می شود. ( درباره چیلر تهویه مطبوع و قیمت آن بیشتر بدانید )

روش های کنترل رطوبت در سیستم تهویه مطبوع

برای تغییر رطوبت روش های متعددی وجود دارد که با کاهش یا افزایش رطوبت موجب نزدیک شدن به شرایط هوا به ناحیه آسایش می شود. به طور کلی سعی می شود تا در فصل تابستان همراه با فرایند سرمایش فرایند رطوبت گیری، و در فصل زمستان، همراه با گرمایش عملیات رطوبت زنی انجام شود. در ادامه انواع رایج روش های رطوبت زنی و رطوبت گیری شرح داده شده است.

• کاهش رطوبت (رطوبت گیری)

رطوبت گیرها یا سیستم های کاهش رطوبت، رطوبت هوای یک اتاق را با گرفتن بخار آب اضافی موجود، کاهش داده و در نتیجه شرایطی فراهم می کنند که اولا زمانی که رطوبت هوا زیاد است، از مقدار آن کاسته شده تا شرایط آسایش فراهم شود، و ثانیا مانع از رشد قارچ ها، کپک ها و سایر ارگانیسم های آلرژی زا می شود.

رطوبت گیری معمولا به دو طریق انجام می شود که عبارت است از استفاده از سیستم تبرید و بکارگیری مواد شیمیایی، که در ادامه بیان شده است. ( مقاله سیکل تبرید چیست ؟ آشنایی با انواع آن و نحوه عملکرد را برای آگاهی بیشتر بخوانید )

• رطوبت گیری با استفاده از چرخه تبرید

از بین روش های کاهش رطوبت، روش مبتنی بر تبرید، مشهورترین و پر استفاده ترین روش است. طرز کار رطوبت گیری مبتنی بر تبرید بر پایه رسیدن دمای هوا به نقطه شبنم است. این موضوع مشابه تشکیل شدن قطره های آب بر روی یک لیوان سرد در روزهای گرم است. به عبارت دیگر در این روش از چگالیده شدن بخار آب استفاده می شود. از این روش معمولا در تابستان استفاده می شود.

ابتدا هوای گرم و مرطوب که برای ساکنین، آزاردهنده است، توسط یک فن وارد سیستم تهویه مطبوع می شود. این هوا به قسمت اواپراتور وارد شده و از روی کویل هایی که توسط مبرد سیستم تبرید، خنک می شوند، عبور می کند.

از آنجا که در این فرایند دمای محسوس کاهش می یابد، باعث می شود تا بخار آب در سطح کویل ها به خط اشباع یا همان نقطه شبنم برسد. بنابراین بخار آب در این قسمت چگالیده شده و به صورت مایع تبدیل می شود و توسط تمهیدات اندیشیده شده از سیستم خارج می شود. ( درباره فن کویل و انواع آن بیشتر بدانید. )

اما همانطور که گفته شد این فرایند اغلب در فصل تابستان و هنگام استفاده از سیستم های سرمایش تبریدی مانند کولر گازی انجام می شود. در حالی که اگر قصد رطوبت گیری هوا بدون سرمایش را داشته باشیم نمی توان از این سیستم به شکل فعلی استفاده کرد.

یکی از راه های موجود استفاده از دستگاه های رطوبت گیر همانند شکل زیر است. در واقع این دستگاه سیکل تبریدی همانند قبل داشته، با این تفاوت که یونیت داخلی (اواپراتور) و یونیت خارجی (کندانسور) آن در یک واحد یکتا و در داخل اتاق قرار می گیرد.

این موضوع باعث می شود که گرمای جذب شده در قسمت اواپراتور توسط کندانسور مجددا به هوا بازگردانده شود. لذا تنها رطوبت هوا گرفته شده و از دستگاه خارج می شود.

• رطوبت گیری با استفاده از ماده جاذب

علاوه بر روش قبل، نوع دیگری از این سیستم ها وجود دارد که رطوبت هوا را با استفاده از یک ماده شیمیایی مانند سیلیکاژن که توانایی بالایی در جذب و نگه داشتن آب دارد، استفاده می شود.

در این روش، هوای مرطوب از داخل اتاق یا بیرون از ساختمان توسط یک فن وارد بخش رطوبت گیر شده و از داخل یک چرخ بزرگ دوّار که از ماده جاذب آب ساخته شده، عبور می کند. رطوبت هوا با عبور از این چرخ، کاهش یافته و هوا با رطوبت پایین به اتاق منتقل می شود.

قسمت مرطوب چرخ پس از دوران از کانالی دیگر عبور می کند که در این کانال، هوا با استفاده از یک هیتر، گرم می شود. هوای گرم شده، رطوبت کمتری داشته و توانایی جذب آب بیشتری از هوای اتاق دارد و به همین دلیل، آبی که در ماده جاذب ذخیره شده را جذب می کند.

اکنون، ماده جاذب مجددا می تواند رطوبت هوای اتاق را جذب کند. هوای مرطوب گرم نیز به بیرون از ساختمان فرستاده می شود. با تکرار این فرایند، سیستم های مبتنی بر جذب رطوبت می توانند رطوبت گیری یک فضا را انجام دهند.

• افزایش رطوبت (رطوبت زنی)

برخلاف فرایندهای رطوبت گیری، افزایش رطوبت هوا بسیار ساده است. برای این کار، تنها کافی است که آب به صورت بخار و یا قطرات بسیار ریز در هوا پخش شود.

به همین دلیل در سیستم های کنترل رطوبت، اضافه کردن این بخش، ساده تر و کم هزینه تر خواهد بود. در ادامه، روش های مختلف پیاده سازی این فرایند مورد بررسی قرار گرفته است.

• رطوب زن تبخیری

رطوبت زن تبخیری یا مرطوب کننده های تبخیری جزو مرطوب کننده های خنک به حساب می آیند؛ بدین معنی که بخار آبی که از این مرطوب کننده ها به هوا وارد می شود، همدما با آن یا سرد تر از آن است.

مکانیسم این نوع از مرطوب کننده ها بر اساس سرعت بخشیدن به فرایند تبخیر طبیعی است. در این روش با استفاده از یک فن، هوای اتاق از یک فیلتر مرطوب عبور داده می شود که باعث تبخیر آب موجود در آن شده و افزایش رطوبت هوا را در پی خواهد داشت.

نمونه شناخته شده این روش، همان کولر آبی است که در بسیاری از مناطق ایران استفاده می شود. نکته قابل توجه در این روش توجه به اقلیم منطقه است. در صورتی که هوای محیط بیرون دارای رطوبت بالایی باشد، تبخیر آب دشوارتر خواهد شد، از این رو استفاده از این سیستم در مناطق مرطوب مانند شمال ایران مناسب نخواهد بود.

اما در مناطقی که دارای آب و هوای گرم و خشک هستند (مانند مناطق مرکزی ایران)، استفاده از این سیستم توجیه پذیر است.

• رطوبت زن التراسونیک

رطوبت زن یا مرطوب کننده های التراسونیک نیز از مرطوب کننده های خنک به حساب می آیند. این مرطوب کننده ها با استفاده از ارتعاشگرهای صوتی با فرکانس بالا یا یک نبولایزر (Nebulizer)، آب را به قطرات بسیار ریز تبدیل کرده و سپس با استفاده از یک فن یا سایر مکانیسم ها به هوای اتاق وارد می کند.

این مرطوب کننده ها معمولاً به فیلتر نیاز نداشته و کیفیت عملکرد آن ها بیشتر از مرطوب کننده های تبخیری است. از آنجا که مکانیزم این روش نیز از نوع تبخیری است، لذا برای مناطق گرم و خشک پیشنهاد می شود.

• رطوبت زن بخار گرم

رطوبت زن یا مرطوب کننده های بخار گرم بر خلاف دو نوع قبلی از نوع مرطوب کننده های خنک نیستند. این مرطوب کننده ها، آب را جوشانده و آن را از فاز مایع به فاز بخار تبدیل می کنند. این بخار به هوای اتاق وارد شده و باعث افزایش رطوبت نسبی آن می شود.

از آنجا که مرطوب کننده های بخار گرم، رطوبت را به صورت بخار و به طور مستقیم وارد هوا می کنند، لذا سرعت بیشتری در رطوبت زنی نسبت به دو نوع قبل داشته و در زمان هایی که نیاز به رطوبت زنی و گرمایش همزمان وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرد.

جمع بندی

رطوبت هوا یکی از پارامترهای مهم در مشخصات هوا بوده که در تعیین شرایط آسایش افراد اهمیت دارد. در صورتی که میزان رطوبت نسبی از مقدار مشخصی (30 الی 60 درصد) بیشتر و یا کمتر شود، باعث ایجاد نارضایتی، ایجاد بیماری، و رشد قارچ و باکتری خواهد شد.

بنابراین کنترل رطوبت اهمیت ویژه ای پیدا کرده و به کمک روش های مختلف رطوبت زنی و رطوبت گیری می تواند شرایط مساعد را با توجه به اقلیم منطقه مورد استفاده تنظیم کرد. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره در مورد سیستم های کنترل رطوبت می توانید با کارشناسان شرکت فراسرد توسط شماره تلفن 11-6693810-021 تماس حاصل فرمایید.

سوالات متداول