Использование сорбционных осушителей воздуха на сооружениях Водоканала

• Комплексы очистки питьевых и сточных вод,

• Насосные станции Водоканала, щитовые

• Аварийные протечки воды

• Подвальные помещения зданий

Избыточная влага является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий, особенно в российских условиях. В холодный период года работает «тепловой насос» - поток тепла и влаги направляется из здания наружу. При этом влага проникает в стены, замерзает и разрывает материал, в результате чего бетон и кирпичная кладка подвержены растрескиванию, что приводит к преждевременному выходу сооружений из строя.

Одной из основных причин развития различных видов биоповреждений строительных конструкций являются конденсационные процессы.

Конденсат может образовываться как на поверхности стен, так и внутри паропроницаемых материалов (кирпич, цемент и т.д.). В паропроницаемых частях стены водяные пары всегда стремятся переместиться из зоны высокого в зону пониженного парциального давления водяного пара. Это перемещение тем интенсивнее, чем больше температурный перепад и чем больше влажность воздуха. Если температура паропроницаемой стены опускается до температуры конденсации пара (точки росы), то пар конденсируется не только на поверхности стены, но и внутри нее. Конденсация пара на поверхности тем выше, чем выше парциальное давление пара и ниже температура поверхности. В силу инерционности тепловых процессов и наличия градиента температуры по толщине стены конденсат внутри паропроницаемой стены будет сохраняться намного дольше, чем на её поверхности, что в конечном итоге приводит к переувлажнению стены.

Из за воздействия влаги внутри стены могут развиваться различные виды плесневых грибов, которые с течением времени могут появиться на поверхности стен. В то же время существует и другой процесс. На поверхности конструкций могут развиваться до 37-50 различных видов грибов и микроорганизмов, подавляющее число которых является активными биодеструкторами разрушающими бетон, далее проникает влага, за ней грибы и т.д. Происходит ослабление опор в результате деструкции бетона.

Известны случаи, когда страховым компаниям приходилось выплачивать суммы 36 млн. долларов при страховой стоимости здания 6 млн. долларов. Причина таких выплат состоит в том, что страховая компания не разрешали проводить ремонт до конца длительного обследования здания после протечек, что приводило к полному заражению всего здания плесневыми грибками, заболеваниям людей связанными с потерей памяти, резким ослаблением интеллекта, поражением дыхательной системы и т.д.

 Биогенная и химическая коррозия резко усиливается с увеличением влажности. Пусковой механизм любого разрушения – это высокая влажность.

При низкой относительной влажности значительно замедляется или останавливается активность биодеструкторов разрушающих материалы  и конструкций.

На станциях очистки воды и насосных станциях и подстанциях возникают проблемы связанные с конденсацией водяного пара на механизмах, контрольно – измерительном оборудовании и элементах конструкций здания. В особенности эти проблемы обостряются в переходные периоды года и летом с увеличением абсолютного влагосодержания воздуха.

В первую очередь это:

•  коррозия металлов,

• электронная коррозия, увеличение частоты отказов контрольно – измерительного оборудования и автоматики, вероятности возникновения аварийной ситуации,. Исследования показали резкое падение сопротивления (на несколько порядков) изоляции кабелей различных видов при увеличении относительной влажности, что может привести к их пробою и выходу оборудования из строя (аварии).

• значительное увеличение эксплуатационных расходов и расходов на ремонт оборудования и конструкций,

• уменьшение срока службы оборудования.

• конденсат образует многочисленные очаги интенсивного развития плесени и бактерий, что приводит к осложнению санитарно – гигиенической ситуации, в особенности на станциях очистки воды.

 Для выбора наиболее экономичного варианта системы подержания требуемой влажности воздуха в помещениях, в частности, Водоканала, рассмотрим основные понятия влажности воздуха.

Относительная влажность – это отношение двух давлений: % = 100 х Р/Ps, где Р – парциальное давление водяного пара, присутствующего в анализируемой среде и Ps – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре анализируемой среды. 

Температура точки росы влажного воздуха при температуре Т, давлении Pb и отношении смеси r – это температура, до которой должен быть охлаждён воздух, при котором он становится насыщенным по отношению к поверхности воды (жидкой фазы).

 Удельная влажность (также известная как массовая концентрация или абсолютное влагосодержание влажного воздуха) - это отношение массы Mv водяного пара к массе (Mv + Ma) влажного воздуха в котором содержится масса водяного пара Mv.

Q = Mv / (Mv + Ma)

Q = p mw / (p mw + (Pb - p) ma)

Q [г/кг] = 1000 p / (1/6078 Pb - 0.6078 p)

Например: относительной влажности 45% при температуре 5ºС соответствует абсолютная влажность 2.5 г/кг.

 Специфическими особенностями помещений Водоканала является наличие открытых поверхностей воды, с которых происходит испарение нежелательной влаги. А также наличием труб подачи воды, с температурой поверхности в переходные периоды года и летом температурой ниже, чем температура наружного воздуха. Данная температура и является критическим значением, определяющим величину температуры точки росы при которой начинается конденсация. В переходные периода года (осень, весна) эта температура порядка + 5 ˚С (С Петербург).

Какую величину относительной влажности воздуха необходимо поддерживать для сооружений Водоканала?

Для прекращения процессов коррозии и биоразрушения элементов конструкций в городских условиях необходимо поддерживать относительную влажность 45-50%, что при температуре 5˚С соответствует величине абсолютной влажности воздуха 2.5 г/кг. Как это можно сделать ? 

Рассмотрим два основных метода.

Ассимиляция. Метод основан на физической способности теплого воздуха удерживать большее количество водяных паров по сравнению с холодным. Указанный метод реализуется средствами вентиляции с предварительным подогревом свежего воздуха. Данный метод эффективен в том случае, когда наружный воздух суше внутреннего воздуха, т.е. в течение 3 зимних месяцев и недостаточно эффективен при влажном воздухе. Однако в этом случае необходимо нагревать воздух от –30 ˚С до +5 ˚С, что приводит к большим энергетическим затратам.

Данный метод в нашем случае является недостаточно эффективным в силу трех причин:

При наличии в консервируемом объеме значительного количества конденсата, особенно с большой поверхностью зеркала испарения, подогретый воздух может не только не оказывать защитного воздействия на оборудование, но и способствовать мощному образованию пленки в результате выпадения росы.

Рассматриваемый метод характеризуется повышенным энергопотреблением в связи с наличием безвозвратных потерь явного (расходуемого на подогрев приточного воздуха) и скрытого тепла (содержащегося в удаляемых с воздухом парах воды). Следует отметить, что скрытая часть тепла составляет значительную долю общих потерь. При этом для обеспечения требуемой влажности необходимо нагревать весь подаваемый  наружный воздух от 23˚ (при температуре наружного воздуха 10 ˚С) до 33 ˚С (при 20 С) и выше!

Способность поглощения воздухом водяных паров ограничена и не постоянна, будучи зависима от времени года, температуры и абсолютной влажности атмосферного воздуха. В переходной период года эта система не сможет контролировать влажность, в летний период года не сможет контролировать температуру.

Сорбционное осушение

Ротор состоит из большого числа узких, параллельных каналов, изготовленных из композитного материала, который высокоэффективен в притяжении и удержании паров воды. Поперек через ротор проходят два потока воздуха, которые изолированы друг от друга уплотнениями. Ротор вращается медленно и в это время часть ротора, обращенная к обрабатываемому воздуху поглощает влагу из воздуха, а сам воздух выходит из ротора сухим.

Проходя сквозь малый сектор ротора в направлении, противоположном направлению обрабатываемого воздуха, воздух реактивации удаляет из ротора влагу и выбрасывается в атмосферу в виде влажного воздуха. Ротор идеально подходит для относительно низкотемпературного осушения (от-40 ˚С до +40˚С) и точного достижения условий, характеризующихся низкой точкой росы (до - 70 ˚С)

Эта компактная и эффективная технология в сочетании с таким простым методом работы обеспечивает высокие эксплуатационные качества и надежность оборудования, особенно для условий температурно - влажностного режима помещений Водоканала.

Использование сорбционных осушителей на объектах Водоканала является стандартной процедурой как в Западной, Центральной, так и в Восточной Европы.

 

 

 

 

 

На рисунке представлено типовое помещение, где установлен сорбционный осушитель обеспечивающий защиту элементов конструкций здания, оборудование и трубопроводы против конденсации. Температура воды в зимнее время составляет + 3 ˚C и летом + 13 ˚C.

 

Home | Вверх

© 2004 Центр Контроля Влажности
Дата изменения: 11.01.2007