В прогнозе погоды мы всегда слышим о таком показателе, как влажность воздуха, но редко задумываемся, что эти цифры означают для нашего комфорта. Пришло время это исправить.
В этой статье мы разберём физику влажности и её влияние на жизнь человека. Сравним разные способы увлажнения воздуха и выясним, как добиться наиболее благоприятного микроклимата в доме.
Абсолютная влажность воздуха
Абсолютная влажность — это количество водяного пара, содержащегося в одном кубическом метре воздуха при определённой температуре. Измеряется в г/м³.
Допустим, в одном кубическом метре воздуха 10 грамм водяного пара. Значит, 10 г/м³ — это и есть абсолютная влажность.
Важно! Если воздух нагреется или охладится, объём водяного пара в нём останется прежним, то есть показатель абсолютной влажности не изменится.
Относительная влажность воздуха
Относительная влажность — это отношение абсолютной влажности к предельно возможному количеству водяного пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре. Измеряется в %.
Например, при температуре +20°C воздух может удерживать максимум 17,3 г/м³. Если в воздухе 8,65 грамм водяного пара, то относительная влажность составит 50%.
Важно! Если температура воздуха изменится, то его способность удерживать водяной пар также изменится. При повышении температуры относительная влажность будет понижаться, а при похолодании — расти.
Предположим, что при температуре +25°C количество пара по-прежнему 8,65 грамм. Тогда относительная влажность составит уже около 35%, потому что в более тёплом воздухе максимальное содержание пара выше.
Таким образом, относительная влажность всегда зависит от температуры, а абсолютная — только от количества пара в воздухе. Как правило, когда говорят об уровне влажности, то имеют в виду именно относительную.
Измерение уровня влажности
Оптимальная влажность воздуха для человека находится в диапазоне от 30% до 60%. Значительные отклонения в обе стороны могут вызвать неприятные симптомы и последствия.
Для измерения уровня влажности используется специальный прибор — гигрометр. Именно благодаря гигрометрам мы можем перевести субъективные ощущения «духоты» или «сухости» в точные цифры, выраженные в процентах относительной влажности.
Гигрометры бывают разных типов и отличаются не только внешним видом, но и механизмом работы. Сегодня наиболее распространены в быту электронные гигрометры — за счёт своей компактности, простоте считывания показаний и дополнительным функциям (измерение температуры, барометр, часы).
А теперь поговорим о проблемах, которые появляются при критических уровнях влажности.
Высокая влажность в помещении
В тёплом помещении относительная влажность более 60% создаёт идеальные условия для роста грибка, плесени и размножения бактерий. В свою очередь, их появление влечёт за собой проблемы:
1. Со здоровьем:
- Аллергические реакции и обострение астмы.
- Повышенная утомляемость, головные боли, нарушение концентрации. Эти симптомы проявляются из-за недостатка кислорода в «тяжёлом» влажном воздухе.
2. Бытового характера:
- Повреждение деревянных конструкций, образование коррозии на металлических предметах.
- Ускоренный износ книг, документов и текстильных изделий.
Точка росы
Отдельного упоминания заслуживает такое понятие, как точка росы. Это значение температуры, при котором содержащийся в воздухе пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться, превращаясь в капли росы.
Насыщенным называется пар, который находится в равновесии со своей жидкостью и не может удерживать больше молекул воды. Иными словами:
- Если понижать температуру воздуха, то относительная влажность будет расти.
- Когда относительная влажность достигнет 100%, станет образовываться конденсат.
- При дальнейшем понижении температуры выпадение конденсата усилится, а относительная влажность сохранится на уровне 100%.
Классический пример из быта — «плачущие» окна. Внутри дома воздух тёплый и влажный, а окно — особенно старое, с одинарным стеклопакетом — это всегда самое холодное место в помещении. Соответственно, когда водяной пар достигает стекла, то охлаждается ниже точки росы и конденсируется на нём.
Подробнее о высокой влажности и осушении воздуха читайте в этой статье.
Низкая влажность в помещении
Относительная влажность менее 30% чаще всего наблюдается зимой.
Бытует мнение, что
отопительные приборы сушат воздух в помещении, однако это не совсем корректно.
Батареи не извлекают влагу из воздуха, а лишь повышают его температуру, в результате чего увеличивается его влагоёмкость. При этом абсолютная влажность сохраняется на прежнем уровне, а относительная снижается, отчего мы и чувствуем, что воздух стал сухим.
Низкая влажность приводит к следующим проблемам:
1. Со здоровьем:
- Слизистые носа и горла пересыхают, из-за чего снижается иммунитет.
- Увеличивается риск респираторных заболеваний, таких как бронхит и ОРВИ.
- Кожа становится сухой и начинает шелушиться.
2. Бытового характера:
- Электростатическое напряжение усиливается, что приводит к неприятным ударам током от бытовых предметов.
- Мебель и паркет могут рассыхаться и деформироваться.
- Комнатные растения начинают сбрасывать листья и хуже усваивать питательные вещества из почвы.
Повысить влажность в помещении можно народными методами: сушить бельё в комнате, расставить ёмкости с водой, проводить влажную уборку, установить декоративные фонтанчики и аквариумы... Проще говоря, «больше воды» в помещении — больше влажность.
Однако наиболее эффективный способ — это использование увлажнителей воздуха.
Виды увлажнителей воздуха
Для создания комфортного микроклимата в помещениях используются различные типы бытовых увлажнителей. Каждый из них работает по уникальному принципу.
Традиционные увлажнители:
- Вода из резервуара подаётся на влагопоглощающие фильтры или губки.
- Вентилятор продувает воздух через эти увлажнённые элементы.
- Происходит естественное испарение, при котором молекулы воды переходят в газообразное состояние.
Паровые увлажнители:
- Вода из резервуара подаётся в нагревательную камеру.
- Электроды или спирали доводят воду до температуры кипения.
- Образуется горячий пар, который поступает в помещение.
Ультразвуковые увлажнители:
- Вода из резервуара поступает на мембрану.
- Мембрана вибрирует на ультразвуковой частоте.
- Колебания разбивают воду на микроскопические капли, которые распыляются в виде мелкодисперсного тумана.
Ниже приведена сравнительная таблица бытовых увлажнителей. Отметим, что технические характеристики устройств варьируются в зависимости от бренда и модели, поэтому для наглядности была использована усреднённая качественная оценка.
| Параметр | Традиционные | Паровые | Ультразвуковые |
|---|---|---|---|
| Производительность | Очень низкая | Средняя | Низкая |
| Площадь увлажнения | Очень низкая | Низкая | Низкая |
| Энергопотребление | Низкое | Высокое | Низкое |
| Шум | Средний | Средний | Низкий |
| Безопасность | Высокая | Низкая | Высокая |
| Гигиеничность | Высокая | Высокая | Средняя |
| Белый налёт | Нет | Нет | Есть |
| Стоимость | Высокая | Средняя | Низкая |
Как можно видеть, разные виды имеют свои плюсы и минусы, однако их общий недостаток — низкая эффективность увлажнения.
Обычно компактные приборы рассчитаны на одну комнату, а их максимальное увлажнение составляет в среднем 0,5 кг/ч. Также важно понимать, что устройства требуют регулярного обслуживания: ручной долив воды, периодическая очистка и замена расходных материалов.
Канальные увлажнители воздуха
Канальный увлажнитель — это дополнительное оборудование для приточной или приточно-вытяжной установки, которое подключается непосредственно к воздуховодам (трубам) вентиляционной сети.
Приточно-вытяжная установка (ПВУ) представляет собой систему, которая одновременно сочетает в себе функции приточных и вытяжных установок, обеспечивая стабильный воздухообмен во всём доме. Её основные задачи:
- фильтрация уличного воздуха от загрязнителей и аллергенов
- подогрев приточного потока до требуемой температуры перед подачей внутрь
- удаление углекислого газа и контроль уровня влажности
- утилизация тепла и влаги — экономия на отоплении и кондиционировании (об этом чуть позже)
Под напором вентиляторов воздух транспортируется по сети воздуховодов, попадая в помещение через вентиляционные решётки или диффузоры. Решётки располагаются в разных комнатах, что позволяет обеспечить равномерное распределение влажного воздуха по всей территории дома.
Исходя из этого, главным преимуществом канальных увлажнителей перед бытовыми является именно эффективная площадь увлажнения. Более того, установка работает очень тихо, поскольку звуки с улицы рассеиваются, двигаясь внутри воздуховодов, а шумоглушители позволяют дополнительно блокировать гул. Управление всей климатической системой осуществляется через сенсорный пульт, мобильное приложение или «Умный дом».
Рассмотрим канальное оборудование на примере адиабатических увлажнителей Humibox.
Адиабатический увлажнитель воздуха
Увлажнители Humibox позволяют поддерживать уровень влажности в зимний период на отметке 40-45%.
Само оборудование подключается к вентиляционным установкам с водяным (жидкостным) нагревателем и состоит из двух модулей:
- Модуль (секция) испарения. Здесь происходит смачивание поверхности испарителя и увлажнение воздуха.
- Аппаратный модуль. Обеспечивает подачу воды через насос к секции испарения, а также отвод дренажа.
В секции испарения находятся компоненты, состоящие из стекловолоконного материала. Он пропитан по специальной технологии и обеспечивает отличную абсорбцию влаги, способствуя непрерывному испарительному охлаждению даже в условиях высокоскоростного воздушного потока.
Принцип работы адиабатического увлажнителя схож с традиционными приборами:
- На водораспределительную панель, ячейки которой направлены вниз, подаётся вода.
- Кассета увлажнения смачивается водой равномерно, благодаря конструкции панели.
- Воздух проходит через кассету и увлажняется, а каплеуловитель не позволяет попадать воде в систему вентиляции.
Адиабатические увлажнители линейки Humibox рассчитаны на подключение к установкам, чья производительность может достигать 6000 м³/ч — от квартир и частных домов до промышленных предприятий.
Максимальное увлажнение (в зависимости от модели) составляет от 4 до 42 кг/ч.
Приточно-вытяжные установки с рекуперацией влаги
Рекуператор — это теплообменник внутри вентмашины, который позволяет подогреть приточный воздух за счёт температуры вытяжного. Расход энергоресурсов на отопление при этом уменьшается, давая возможность установке со временем окупиться.
На данной картинке можно видеть, как ледяной поток с улицы (−35 °C) проходит через трёхкаскадный рекуператор, подогреваясь до положительной температуры (+11 °C) за счёт вытяжного воздуха.
Получается, мы сохраняем более 75% тепловой энергии, которую могли бы потерять после обычного проветривания. А ресурсы тратим только на догрев до заданной температуры (+24 °C) с помощью электрического или водяного (в данном случае) калорифера.
А теперь о главном!
Некоторые рекуператоры способны возвращать не только тепло, но и часть влаги. Это означает, что увлажнители можно использовать более экономично, поскольку нагрузка на системы кондиционирования снижается. Более того, даже без использования увлажнителей влага, выделяемая людьми и растениями, будет частично сохраняться в помещении, что особенно актуально зимой.
Пластинчатый рекуператор
Это устройство, внутри которого находится набор тонких пластин, параллельных друг другу. Эти пластины образуют каналы для приточного и вытяжного воздуха.
Принцип работы теплообменника следующий:
- Вытяжной воздух, покидающий помещение, проходит через одну часть каналов, отдавая своё тепло пластинам.
- Приточный воздух с улицы проходит через другую часть каналов, нагреваясь за счёт тепла, переданного пластинами.
Потоки при этом не смешиваются — нет передачи запахов и вредных частиц.
Энтальпийный рекуператор — единственный тип из числа пластинчатых, способный возвращать не только тепло, но и часть влаги.
В наших установках линеек Zenit и Criovent предусмотрен именно
такой теплообменник.
КПД возврата тепла в нём достигает 85%, а влаги — 50%.
Также скромно отметим, что мы были первой в России компанией, которая разработала и запустила в производство данный рекуператор:
- Рабочая область выполнена из полимерной мембраны, которая пропускает молекулы воды из вытяжного (влажного) воздуха и передаёт приточному (сухому).
- Смешивания вытяжного и приточного потоков в рекуператоре не происходит, так как влага пропускается через мембрану посредством диффузии.
- Вместе с переносом влаги также переносится часть неявного тепла из вытяжного воздуха приточному, благодаря чему увеличивается энтальпийный КПД рекуператора.
Роторный рекуператор
Это регенеративный теплообменник, оснащённый цилиндрическим барабаном (ротором), который состоит из тонких слоёв алюминиевых пластин. Данные пластины гофрированы, что образует матрицу из множества крошечных каналов для движения воздуха.
Принцип работы устройства цикличен и состоит из двух фаз:
- Тёплый и влажный воздух, выводимый из помещения, проходит через одну половину вращающегося ротора. Пролетая сквозь узкие пластины, вытяжной поток отдаёт им свою энергию и нагревает матрицу.
- Нагретая часть ротора, продолжая вращение, перемещается в зону приточного потока. Холодный воздух с улицы, пролетая через горячую половину, забирает накопленное тепло и поступает в помещение уже подогретым.
На рынке климатической техники представлены разные типы роторов, однако возвращать влагу могут только устройства с гигроскопичным покрытием.
В наших установках линейки Orbita применяется сорбционный тип регенератора.
КПД сохранения тепла в нём достигает 80%, а влаги — 85%.
В качестве гигроскопичного материала используется молекулярное сито 3А, способное поглощать частицы размером не более 3 Ангстрем. Нанесение такое покрытия обусловлено размером молекулы воды — 2,7 Ангстрем.
Так, сорбционный слой эффективно вбирает в себя влагу, но не поглощает более крупные частицы, включая вирусы и бактерии. Это исключает перенос опасных загрязнителей из вытяжного потока в приточный.
Какой увлажнитель воздуха лучше?
К сожалению, на этот вопрос нет универсального ответа. Всё зависит от ваших индивидуальных потребностей.
Если требуется срочное решение, то вполне может подойти и компактный увлажнитель, однако будьте готовы к тому, что такой прибор придётся переносить из комнаты в комнату и часто чистить. Бытовой увлажнитель целесообразнее использовать в качестве временной меры.
Если же вам нужно долговечное и мощное оборудование, которое позволит не только увлажнить воздух во всём помещении, но и обеспечить стабильный приток свежести, то имеет смысл обратиться к вентиляционным установкам с канальным увлажнителем.
Приточно-вытяжные установки с рекуперацией отлично впишутся в формат энергоэффективного дома и позволят создать комфортный микроклимат в любое время года.
Спасибо за прочтение!
