Autor: departamentul tehnic Mycond
Introducere: consecințele luării în calcul incomplete a surselor de umiditate
Una dintre cele mai frecvente greșeli în proiectarea sistemelor de climatizare și dezumidificare este luarea în calcul doar a 1-2 surse evidente de umiditate, ignorându-le pe celelalte. O astfel de subestimare a aporturilor de umiditate conduce la consecințe fizice și economice serioase: formarea condensului pe suprafețe reci, dezvoltarea coroziunii structurilor metalice, consum excesiv de energie pentru dezumidificare suplimentară, uzură accelerată a echipamentelor din cauza funcționării continue în regimuri extreme și apariția mucegaiului și ciupercilor.
Pentru proiectarea corectă a sistemelor este necesar să se ia în calcul toate cele șapte categorii de surse de umiditate: infiltrația prin elementele de închidere ale clădirii, degajarea de umiditate de la oameni, aportul prin uși și porți deschise, evaporarea din produse și materiale umede, suprafețe de apă deschise, ventilația de introducere și procesele tehnologice. Doar o abordare complexă asigură un calcul precis al aporturilor de umiditate și eficiența sistemului de dezumidificare.
Bazele fizice ale transferului de masă al vaporilor de apă
Pentru înțelegerea corectă a aporturilor de umiditate este necesară cunoașterea principalilor parametri psihrometrici. Cei cheie sunt conținutul de umiditate (cantitatea de grame de umiditate la kilogram de aer uscat), umiditatea relativă (procentul de saturație a aerului cu vapori de apă) și temperatura punctului de rouă (temperatura la care aerul atinge saturație 100% și începe condensarea).
Forțele motrice ale transferului de masă al vaporilor de apă în clădiri sunt diferența conținutului de umiditate între zone, gradientul de temperatură și viteza de mișcare a aerului. Intensitatea transferului de umiditate depinde semnificativ de temperatură (la o creștere cu fiecare 10°C viteza de evaporare crește aproximativ de 1,5–2 ori), de viteza aerului deasupra suprafeței umede și de diferența presiunilor parțiale ale vaporilor de apă în aer și la suprafața de evaporare.
Sursa 1: Infiltrația aerului umed prin elementele de închidere ale clădirii
Mecanismul pătrunderii aerului umed exterior are loc prin fante, neetanșeități și goluri neizolate din elementele exterioare de închidere ale clădirii. Aceste căi pot fi greu vizibile, dar influențează semnificativ balanța totală de umiditate, mai ales în climat umed.
Pentru calculul aporturilor de umiditate din infiltrație se utilizează formula: debitul masic al aerului infiltrat (kg/h) înmulțit cu diferența conținutului de umiditate dintre aerul exterior și cel interior (g/kg). Intensitatea infiltrației depinde de presiunea vântului, diferența de temperatură (care creează efectul de tiraj) și clasa de etanșeitate a clădirii.
Atenție deosebită trebuie acordată variației sezoniere. În climat umed, vara, infiltrația poate reprezenta 40–60% din aporturile totale de umiditate, în timp ce iarna acest indicator scade semnificativ. Influența exactă depinde de condițiile climatice concrete și de particularitățile proiectului.
Sursa 2: Degajarea de umiditate de la oameni
Mecanismul fiziologic al degajării vaporilor de apă de către oameni constă din două procese principale: respirația, la care se expiră aer practic saturat cu vapori de apă la o temperatură de aproximativ 37°C, și transpirația, care asigură termoreglarea organismului.
Valorile normative ale degajării de umiditate de la oameni variază semnificativ în funcție de activitatea fizică (de la repaus la efort intens), temperatura încăperii și tipul de îmbrăcăminte. Pentru proiectarea corectă este necesară aplicarea unor metodologii de calcul care iau în considerare specificul obiectului concret – birouri, săli de sport, secții de producție sau centre comerciale.
Degajarea specifică pe o persoană poate varia în intervalul 40–300 g/h, în funcție de condiții. De exemplu, o persoană în repaus la o temperatură de 22–24°C degajă aproximativ 40–50 g de umiditate pe oră, la activitate ușoară – 60–100 g/h, iar la efort fizic intens – 200–300 g/h și mai mult.
Sursa 3: Uși deschise, porți, rampe de încărcare
Aporturile de umiditate prin uși și porți deschise apar datorită a două mecanisme de transfer de masă: convecție liberă la diferențe de densitate a aerului și schimb forțat de aer cauzat de mișcarea persoanelor și a mijloacelor de transport. În spațiile de depozitare și producție această sursă este adesea subestimată.
Metodologia de evaluare a aporturilor de umiditate prin goluri se bazează pe formula: volumul de aer care pătrunde la o singură deschidere, înmulțit cu diferența conținutului de umiditate dintre aerul exterior și cel interior și cu frecvența deschiderilor pe oră. Pentru porți de depozit cu suprafața de 10–20 m² și durată de deschidere de 2–5 minute, aceste aporturi pot fi foarte semnificative.
Algoritmul de calcul include determinarea suprafeței golului, evaluarea frecvenței și duratei deschiderilor și calculul masei de umiditate care pătrunde pe oră. Valorile exacte depind întotdeauna de obiectul concret și de regimul de exploatare.
Sursa 4: Produse și materiale umede
O sursă semnificativă de umiditate este evaporarea din diverse produse și materiale: produse alimentare (legume, fructe, carne, pește), materiale de construcții (beton proaspăt, tencuială), textile și hârtie. Aceste surse sunt deosebit de importante în depozite, camere frigorifice și pe durata lucrărilor de construcții.
Pentru evaluarea degajării de umiditate se pot utiliza trei metode principale: măsurarea schimbării masei produsului în timpul stocării, utilizarea coeficienților empirici de degajare de umiditate sau calculul pe baza cineticii uscării. Intensitatea degajării depinde semnificativ de temperatura de stocare, viteza curgerii aerului și umiditatea inițială a produsului.
De exemplu, legumele proaspete pot degaja 20–40 g de umiditate pe kilogram de produs pe zi, betonul proaspăt — până la 500 g/m² pe zi în primele zile de întărire. La proiectarea sistemelor de dezumidificare pentru depozite de legume, camere frigorifice sau depozite de materiale de construcții este necesar să se ia în considerare aceste aporturi specifice.
Sursa 5: Suprafețe de apă deschise
Suprafețele de apă deschise — piscine, rezervoare, băi tehnologice — sunt surse puternice de umiditate. Fizica evaporării se bazează pe transferul de masă al vaporilor de apă de la suprafața apei către aer și depinde semnificativ de parametrii termici și de mișcarea aerului.
Pentru calculul intensității evaporării se aplică formule empirice care iau în considerare dependența de temperatura apei, temperatura și umiditatea aerului, precum și viteza aerului deasupra suprafeței apei. Algoritmul de calcul include: determinarea suprafeței oglinzii de apă, măsurarea temperaturii apei și a aerului, calculul diferenței presiunilor de vapori saturați și aplicarea formulei corespunzătoare de evaporare.
Evaporarea este deosebit de intensă în piscine cu temperatura apei de 26–30°C, băi galvanice și echipamente de spălare. De exemplu, pentru o piscină cu suprafața de 100 m², temperatura apei de 28°C, la temperatura aerului de 24°C și umiditate relativă de 60%, aporturile de umiditate pot fi de 30–40 kg/h.
Sursele 6 și 7: Ventilația de introducere și procesele tehnologice
Aporturile de umiditate din ventilația de introducere apar atunci când aerul exterior este introdus fără o tratare suficientă (dezumidificare). În acest caz, ventilația aduce umiditate proporțional cu debitul masic de aer și cu diferența conținutului de umiditate. Calculul se face cu formula: debitul masic al aerului introdus (kg/h) înmulțit cu diferența conținutului de umiditate dintre aerul exterior și cel interior.
Procesele tehnologice, precum spălarea echipamentelor, spălătoria, uscarea industrială, fierberea și aburirea, sunt de asemenea surse semnificative de umiditate. Evaluarea degajării lor se face pe baza consumului de apă sau abur, ori pe baza bilanțului termic al procesului tehnologic.
Metodologia de inventariere a surselor tehnologice de umiditate include: întocmirea unei liste a tuturor proceselor care degajă umiditate, evaluarea consumului de apă sau abur pentru fiecare proces și conversia acestor indicatori în masă de vapori de apă pe oră. Pentru obiective industriale, aceste surse pot reprezenta până la 70–80% din toate aporturile de umiditate.
Aporturi totale de umiditate: metodologie de calcul și erori tipice de proiectare
Algoritmul de determinare a aporturilor totale de umiditate include cinci etape cheie: inventarierea tuturor surselor posibile de umiditate, calculul aporturilor de la fiecare sursă separat, însumarea tuturor componentelor, adăugarea unei rezerve de 10–20% pentru factorii neincluși (în funcție de gradul de incertitudine) și verificarea rezultatelor obținute în raport cu condițiile reale de exploatare.
Cele mai frecvente erori de proiectare sunt: ignorarea infiltrației (în special vara, în climat umed), utilizarea normativelor învechite de degajare a umidității de la oameni, lipsa corecției sezoniere a calculelor și aplicarea unor valori fixe fără raportare la obiectul concret.
Trebuie menționat că metodologiile standard de calcul pot să nu funcționeze în condiții extreme: în climat tropical și în zonele de coastă cu umiditate relativă de 90–100%, în procese tehnologice complexe cu degajare instabilă de umiditate și pentru obiective cu exploatare neregulată. În astfel de cazuri este necesară verificare instrumentală pentru mari complexe de depozitare cu deschidere frecventă a porților, piscine cu regim de exploatare atipic și secții de producție cu degajări tehnologice necunoscute.
FAQ: Întrebări frecvente
Cum se stabilește prioritatea luării în calcul a surselor de umiditate?
Prioritatea depinde de tipul obiectului. Pentru spațiile rezidențiale, cele mai influente sunt infiltrația și degajarea de umiditate de la oameni. Pentru obiectivele industriale – procesele tehnologice și ventilația de introducere. Pentru depozite – infiltrația și ușile/porțile deschise. Pentru piscine – evaporarea de la suprafața apei. Este necesară o evaluare inițială a tuturor surselor și concentrarea pe cele 2–3 dominante.
Se pot folosi valori specifice fixe ale aporturilor de umiditate din manuale?
Valorile din manuale pot fi utilizate doar pentru o evaluare preliminară. Pentru calcule exacte este necesară adaptarea lor la condițiile concrete ale obiectului: temperatură, umiditate, regim de exploatare. De exemplu, degajarea de umiditate de la o persoană la 20°C și la 26°C diferă cu 30–40%. Utilizarea valorilor fixe fără corecție duce la erori în calculul capacității sistemului de dezumidificare.
Cum se ține cont de variația sezonieră a aporturilor din infiltrație?
Este necesar să se calculeze aporturile de umiditate pentru fiecare perioadă caracteristică a anului, folosind date climatice pentru regiunea concretă. Calculul se efectuează pentru diferite combinații de temperatură și umiditate a aerului exterior, ținând cont de direcția transferului de masă (vara, de obicei din exterior spre interior, iarna – invers). Ideal este să se efectueze calcul lunar pentru determinarea sarcinilor de vârf.
Ce metode instrumentale permit măsurarea aporturilor reale de umiditate?
Cele mai precise sunt metodele testelor de bilanț: instalarea unui dezumidificator cu capacitate cunoscută cu precizie și măsurarea nivelului stabilizat al umidității în timpul funcționării acestuia. Sunt de asemenea eficiente: măsurarea creșterii umidității într-un volum etanș într-un anumit interval de timp, utilizarea gazelor trasoare pentru determinarea infiltrației, investigațiile termografice pentru identificarea punților termice și a zonelor potențiale de condensare.
Cum se calculează degajarea de umiditate de la uși deschise, dacă frecvența deschiderii este necunoscută?
Se poate aplica metoda observației statistice (numărarea deschiderilor într-o perioadă tipică), instalarea de contoare de deschidere pe ușile/porțile principale sau utilizarea valorilor normative pentru obiecte similare cu corecții. În lipsa datelor, se recomandă prevederea frecvenței maxime posibile pentru tipul de spațiu în cauză, cu un coeficient de rezervă 1,2–1,5.
Este necesară o rezervă de capacitate a echipamentelor peste aporturile calculate?
Da, este necesară o rezervă de capacitate din următoarele motive: luarea în calcul a surselor neincluse (10–15%), posibile abateri ale condițiilor reale față de cele de proiect (5–10%), degradarea capacității echipamentelor în timp (5–10%), asigurarea rezervei dinamice pentru restabilirea rapidă a parametrilor după sarcini de vârf (10–20%). Rezerva totală ar trebui să fie de 20–30% pentru obiecte tipice și până la 40–50% pentru obiecte cu grad ridicat de incertitudine.
Care surse de umiditate sunt cel mai des ignorate de proiectanți?
Sunt cel mai des subestimate: infiltrația aerului umed vara, evaporarea din structurile de construcții în primul an de exploatare, aporturile prin uși și porți deschise, evaporarea de pe suprafețe umede la curățenie, degajări tehnologice locale de umiditate. Ignorarea acestor surse duce la capacitate insuficientă a sistemelor de dezumidificare, apariția condensului, dezvoltarea mucegaiului și ciupercilor, coroziunea echipamentelor și a structurilor de construcții.
Concluzii
Inventarierea și calculul precis al tuturor surselor de umiditate sunt fundamentul proiectării eficiente a sistemelor de dezumidificare. Principiile cheie sunt: luarea în considerare completă a tuturor celor șapte categorii de surse de umiditate, adaptarea calculelor la obiectul concret în locul utilizării valorilor tipice, luarea în calcul a sezonalității și a regimului de exploatare.
Recomandări pentru inginerii proiectanți: să efectueze o inventariere detaliată a tuturor potențialelor surse de umiditate, să nu se bazeze exclusiv pe valori din manuale, să prevadă o rezervă justificată de capacitate (20–30%) și să anticipeze posibilitatea măsurării instrumentale a aporturilor reale de umiditate în etapa de exploatare.
Calculul tehnic fundamentat al aporturilor de umiditate nu este doar o procedură formală, ci un factor cheie care determină fiabilitatea și economicitatea întregului sistem de climatizare și dezumidificare. Erorile în evaluarea aporturilor de umiditate costă de obicei mult mai mult decât cheltuielile pentru analiza detaliată și proiectarea profesionistă.
