Осушитель - Dehumidifier

Типичный «портативный» осушитель воздуха можно перемещать на встроенных колесиках.

А осушитель является Электроприбор что снижает и поддерживает уровень влажность в воздухе, обычно для здоровья или комфорта, или для устранения затхлого запах и предотвратить рост плесень путем извлечения воды из воздуха. Его можно использовать для домашнего, коммерческого или промышленного применения. Осушители воздуха большого размера используются в коммерческих зданиях, например, в помещениях. ледовые катки и бассейны, а также производственные предприятия или складские помещения.[1]

Обзор

Осушители удаляют воду из воздуха, проходящего через установку. Осушители бывают двух типов - конденсатные и адсорбционные.

Осушители конденсата используют холодильник для сбора воды, известной как конденсат, что обычно серая вода но иногда может быть повторно использован в промышленных целях. Некоторые производители предлагают фильтры обратного осмоса для превращения конденсата в питьевую воду.[2] Некоторые конструкции, такие как осушители с ионной мембраной, утилизируют воду в виде пара, а не жидкости.

Осушитель осушители (известные также как абсорбционные осушители) связывают влагу с гидрофильными материалами, такими как силикагель. В дешевых бытовых приборах есть одноразовые картриджи с гидрофильными веществами, гель и порошок. В более крупных коммерческих помещениях имеются системы рекуперации горячего воздуха для удаления влажного воздуха из помещения.

В энергоэффективность осушителей воздуха могут быть разными.

История

Первый осушитель воздуха создал американский изобретатель. Уиллис Кэрриер в 1902 году для осушения Бруклин типография.[3] Кэрриер назвал это открытие более поздним мотивом для дальнейших открытий в области кондиционирования воздуха.[4]

Термическое конденсационное осушение

Эти методы основаны на прохождении воздуха через холодную поверхность. Поскольку давление насыщенного пара воды уменьшается с понижением температуры, вода в воздухе конденсируется на поверхности, отделяя воду от воздуха.

Холодильное (электрическое)

Электрические холодильные осушители являются наиболее распространенным типом осушителей. Они работают, втягивая влажный воздух над охлажденный испаритель с вентилятором. Есть 3 основных типа испарителей. Они представляют собой спиральную трубу, ребро и трубу, и микроканал технологии.

Холод змеевик испарителя холодильного устройства конденсирует воду, которая удаляется, а затем воздух повторно нагревается змеевик конденсатора. Осушенный, нагретый воздух выпускается в комнату. Этот процесс наиболее эффективно работает при более высоких температурах окружающей среды с высокой точка росы температура. В холодном климате процесс менее эффективен. Наивысшая эффективность достигается при температуре выше 20 ° C (68 ° F) и относительной влажности 45%. Этот относительная влажность значение тем выше, если температура воздуха ниже.[нужна цитата ].

Этот тип осушителя отличается от стандартного кондиционера тем, что испаритель и конденсатор расположены на одном и том же воздушном пути. Стандартный кондиционер передает тепловую энергию из комнаты, потому что его змеевик конденсатора отдает тепло наружу. Однако, поскольку все компоненты осушителя находятся в одно и тоже помещение, тепловая энергия не отводится. Вместо этого электрический мощность потребляемые осушителем, остаются в комнате в виде тепла, поэтому комната фактически нагретый, так же как электрический нагреватель который потребляет такое же количество энергии.

Кроме того, если вода конденсируется в комнате, количество тепла, ранее необходимое для испарения этой воды, также повторно выделяется в комнате ( скрытая теплота испарения ). Процесс осушения противоположен добавлению воды в комнату с испарительный охладитель, а вместо этого выделяет тепло. Следовательно, осушитель воздуха в помещении всегда будет нагревать комнату и косвенно снижать относительную влажность, а также напрямую снижать влажность за счет конденсации и удаления воды.

Схема, показывающая поток воздуха через осушитель с рекуперацией тепла

Теплый влажный воздух втягивается в установку в точке A на схеме выше. Этот воздух проходит в пластинчатый теплообменник (B) с поперечным потоком, где значительная часть явного тепла передается потоку холодного приточного воздуха. Этот процесс приближает вытяжной воздух к насыщению. Затем воздух проходит в нагнетательную камеру вытяжного вентилятора (C), где его часть может быть выброшена наружу. Количество отбракованного продукта может варьироваться и определяется либо законодательством о требованиях к свежему воздуху, либо требованием поддерживать свежую среду без запаха. Затем остаток воздуха попадает в змеевик испарителя теплового насоса, где он охлаждается, а влага конденсируется. В результате этого процесса в холодильном контуре выделяется значительное количество скрытой энергии. Затем вводится свежий воздух, чтобы заменить количество, которое было извлечено, и смесь выгружается приточным вентилятором (G) в пластинчатый теплообменник (B) с перекрестным потоком, где она нагревается вытяжным воздухом из бассейна. Этот предварительно нагретый воздух затем проходит через конденсатор теплового насоса (F), где он нагревается за счет скрытой энергии, удаляемой в процессе конденсации, а также энергии, поступающей в компрессор. Затем в комнату выходит теплый сухой воздух.[5]

Обычные кондиционеры

Обычный кондиционер очень похож на электрический осушитель воздуха и по своей сути действует как осушитель воздуха при охлаждении воздуха.[6] Однако в кондиционере воздух проходит через холодные змеевики испарителя, а затем прямо в комнату. Он не нагревается при прохождении через конденсатор, как в холодильном осушителе. Вместо этого хладагент перекачивается компрессором в конденсатор, который находится за пределами кондиционируемого помещения, а затем тепло отдается наружному воздуху. Обычные кондиционеры используют дополнительную энергию, вытягивая воздух наружу, а новый воздух может иметь больше влаги, чем требуется комнате, например, в бильярдной, где уже содержится большое количество влаги в воздухе.[7]

Вода, которая конденсируется на испарителе кондиционера, обычно направляется для удаления извлеченной воды из кондиционируемого помещения. В более новых высокоэффективных оконных блоках конденсированная вода используется для охлаждения змеевик конденсатора за счет испарения воды в наружный воздух, в то время как в старых моделях вода просто капала наружу.

Осушители спрея

Когда вода остывает ниже атмосферного точка росы, атмосферная вода будет конденсироваться на нем быстрее, чем из него испаряется.[8] Распылительные осушители смешивают струи охлажденной воды и воздуха для улавливания атмосферной влаги. Они также улавливают загрязняющие вещества, такие как пыльца, для чего их иногда называют «очистителями воздуха».

Осушители воздуха временные

Поскольку оконные кондиционеры оснащены конденсаторами и модулями расширения, некоторые из них могут использоваться в качестве импровизированных осушителей, направляя их теплоотвод обратно в ту же комнату, что и охлажденный воздух, а не во внешнюю среду. Если конденсат из охлаждающих змеевиков будет стекать из комнаты по мере того, как он капает с охлаждающих змеевиков, в результате будет воздух в помещении, который будет суше, но немного теплее.

Однако многие оконные кондиционеры предназначены для удаления конденсата путем его повторного испарения в поток отработанного воздуха, что компенсирует снижение влажности воздуха, вызванное конденсацией влаги на охлаждающих змеевиках. Чтобы быть эффективным в качестве осушителя, кондиционер должен быть спроектирован или модифицирован таким образом, чтобы большая часть или вся вода, которая конденсируется, сливалась в жидкой форме, а не испарялась повторно. Даже если конденсат сливается, модифицированный кондиционер все равно менее эффективен, чем одноцелевой прибор с конструкцией, оптимизированной для осушения. Осушители предназначены для пропускания воздуха непосредственно через охлаждающие змеевики, а затем нагревательные змеевики за один эффективный проход через устройство.

Кроме того, большинство кондиционеров управляются термостат который чувствует температуру, а не гигростат который определяет влажность и обычно используется для управления осушителем. Термостат не предназначен для контроля влажности и плохо контролирует его, если вообще контролирует.

Скопление льда

При определенных условиях температуры и влажности, лед может образовываться на холодильном осушителе змеевики испарителя. Скопление льда может препятствовать воздушному потоку и в конечном итоге образовывать твердый блок, охватывающий змеевики. Это скопление препятствует эффективной работе осушителя и может вызвать повреждение водой, если конденсированная вода будет стекать с накопившегося льда, а не в сборный лоток. В крайних случаях лед может деформировать или деформировать механические элементы, вызывая необратимые повреждения.

Осушители более высокого качества могут иметь датчик замораживания или льда. Это выключит машину и позволит покрытым льдом змеевикам нагреться и разморозиться. После разморозки машина автоматически перезапустится. Большинство датчиков льда просты термовыключатели и не ощущают непосредственно наличие или отсутствие нароста льда. Альтернативная конструкция определяет наличие препятствий для воздушного потока и аналогичным образом отключает охлаждающие змеевики.

Термоэлектрические осушители воздуха

В термоэлектрических осушителях используется Тепловой насос Пельтье для охлаждения поверхности и конденсации водяного пара из воздуха. Его конструкция проще и тише по сравнению с осушителем с механическим компрессором. Однако из-за его относительно бедный Коэффициент производительности, эта конструкция в основном используется для небольших осушителей воздуха. Скопление льда может быть проблемой, аналогичной проблемам с холодильными осушителями.

Абсорбционное / адсорбционное осушение

Мобильный адсорбционный осушитель воздуха
Портативный адсорбция осушитель воздуха (Trotec TTK)

В этом процессе используется специальный влагопоглощающий материал, называемый осушитель, который подвергается воздействию кондиционируемого воздуха. Насыщенный влагой материал затем перемещается в другое место, где он «перезаряжается» для снижения влажности, обычно путем его нагревания. Осушитель может быть установлен на ремне или другом транспортном средстве во время рабочего цикла.

Осушители, работающие по принципу абсорбции, особенно подходят для высоких уровней влажности при низких температурах. Их часто используют в различных отраслях промышленности, чтобы достичь уровня влажности ниже 35%.

Из-за отсутствия деталей компрессора адсорбционные осушители воздуха часто легче и тише, чем компрессорные осушители. Адсорбционные осушители также могут работать при более низких температурах, чем компрессорные осушители, поскольку в агрегате не используются охлаждаемые змеевики, для которых эффективность конденсации влаги снижается при более низких температурах.

Осушение ионной мембраной

Ионная мембрана может использоваться для перемещения влаги в герметичный корпус или из него, работая на молекулярном уровне без участия видимой жидкой воды.

Мембрана с твердым полимерным электролитом (ТПЭ) - это маломощный стационарный осушитель воздуха для закрытых помещений, где обслуживание затруднено. Электролитический процесс обеспечивает производительность осушения от 0,2 грамма / день от объема 0,2 м³ (7 кубических футов) до 58 граммов / день от объема 8 м³ (280 куб футов). Системы SPE обычно не обладают высокой способностью к обезвоживанию, но поскольку водяной пар удаляется посредством электролиза, процесс не требует обслуживания. Процесс также требует очень мало электроэнергии для работы, без использования движущихся частей, что делает ионные мембраны бесшумными в работе и очень надежными в течение длительных периодов времени. Осушители SPE обычно используются для защиты чувствительных электрических компонентов, медицинского оборудования, музейных экспонатов или научных приборов от влажной среды.

ТПЭ состоит из твердого полимерного электролита с протонной проводимостью и пористых электродов с каталитическим слоем, состоящим из частиц благородных металлов.[9] Когда напряжение подается на пористый электрод, прикрепленный к мембране, влага на анод сторона (осушающая сторона) диссоциирует на ионы водорода (H +) и кислород. Ионы водорода мигрируют через мембрану и выводятся на катодную сторону (отвод влаги), где они реагируют с кислородом воздуха, в результате чего выделяются молекулы воды (пар).[10] Кислород выделяется со стороны осушения, и если большое количество воды попадает в воздухонепроницаемую оболочку, кислород может накапливаться внутри оболочки.

Конденсат

Частично разобранный переносной осушитель воздуха (a Mitsubishi Electric Oasis), с емкостью для конденсата и белым поплавковым датчиком, видимым в центре

Утилизация

В продуктах, использующих конденсационную технологию, традиционно используется холодная поверхность, на которой конденсируется влажность в теплом воздухе. Сегодня технология теплой конденсации, основанная на концепции перенасыщенного пара внутри замкнутой среды, позволяет осушать воздух при отрицательных температурах. Это очень энергоэффективная технология, одинаково эффективная при любых температурах.

Большинство портативных осушителей воздуха оснащены приемником для сбора конденсата, обычно с датчик поплавка который определяет, когда сборный резервуар заполнен, чтобы отключить осушитель и предотвратить перелив собранной воды. В теплой и влажной среде эти ведра обычно наполняются водой за 8–12 часов, и, возможно, их придется вручную опорожнять и заменять несколько раз в день, чтобы обеспечить непрерывную работу.

Многие портативные осушители также могут быть адаптированы для подсоединения отвода конденсата непосредственно к канализации через шланг. Некоторые модели осушителей могут подключаться к водостоку или использовать встроенный водяной насос для опорожнения по мере накопления влаги. В качестве альтернативы отдельный конденсатный насос может использоваться для перемещения собранной воды в место захоронения, когда самотечный дренаж невозможен.

Центральное кондиционирование агрегаты, как правило, необходимо подключать к канализации, потому что вручную удалять объем конденсата, отводимого такими системами, в контейнеры нецелесообразно. Если конденсатная вода направляется в канализационную систему, она должна быть в ловушке для предотвращения попадания в здание септических запахов и канализационных газов. Конденсат не должен попадать в септическая система дома, потому что его не нужно рассматривать как сточные воды. Когда высота обработчик воздуха (содержащий испаритель) находится выше уровня поверхностных водостоков, используемых для дождевой воды, трубопроводы отвода конденсата часто могут быть проложены в них. Кондиционеры, расположенные ниже уровня класса, например подвале дома, возможно, потребуется использовать конденсатный насос поднять воду в канализацию.

Питьевой

Как правило, вода из осушителя считается довольно чистой серая вода: непригоден для питья, но приемлем для полива растений, но не огородных овощей.[11] Проблемы со здоровьем:[11][нужен лучший источник ]

  • Вода содержит следы металлов из теплообменника, медь и алюминий, цинк из оцинкованной стали несущей рамы и поддона. Конденсат будет подвергаться воздействию только олова и свинца. припаять в медной водосточной трубе, но вести особенно опасно. Эти следы металлов могут представлять опасность при использовании на съедобных растениях, так как они могут биоаккумулировать. Однако воду можно использовать для орошение декоративных растений и газонов.
  • Разные патогены, включая споры грибов, могут накапливаться в воде, особенно из-за ее застоя. В отличие от дистиллированная вода производства вода не кипятится, что убивает болезнетворные микроорганизмы (в том числе бактерии).
  • Как и в случае с дистиллированной водой, полезные минералы практически отсутствуют.

Пищевые осушители воздуха, также называемые генераторы атмосферной воды, разработаны для предотвращения загрязнения токсичными металлами и для поддержания чистоты всех поверхностей, контактирующих с водой. Эти устройства в первую очередь предназначены для производства чистой воды, и эффект осушения рассматривается как вторичный по отношению к их работе.

Обслуживание

Если водный конденсат обрабатывается автоматически, большинство осушителей не требуют обслуживания. Из-за большого объема воздушного потока, проходящего через прибор, необходимо удалять скопившуюся пыль, чтобы она не препятствовала потоку воздуха; многие конструкции оснащены съемными и моющимися воздушными фильтрами. Поддоны и контейнеры для сбора конденсата могут нуждаться в периодической очистке, чтобы удалить скопившийся мусор и предотвратить засорение дренажных каналов, что может вызвать утечку воды и переполнение; если собирается большое количество определенных твердых частиц или пыли, это может потребоваться более часто, чтобы избежать микробного заражения. рост.

Приложения

Большой промышленный осушитель воздуха для офиса и дома

Относительная влажность в жилищах предпочтительно должна составлять от 30 до 50%.[12]

Дома и офисы

Смотрите также: Точка росы § Отношение_к_человеческому_комфорту

Осушение в зданиях может контролировать:

  • чрезмерное потоотделение, которое не может испариться в насыщенном влагой воздухе
  • капает конденсат из труб с холодной водой
  • коробление и заедание мебели и дверей
  • плесень и плесень, из-за чего ткани, книги и мебель могут приобретать плесень.
  • платяная моль, блохи, тараканы, мокрицы, многоножки, и пылевые клещи, которые прекрасно себя чувствуют во влажных условиях (подвалы, коридоры, кухни, спальни, ванные комнаты, спа или закрытые бассейны, склады, мастерские)

Строительство

Осушители также используются на строительных площадках и при ремонте помещений для удаления избыточной влажности или плесени.

Промышленные процессы

Осушители используются в промышленных климатические камеры, для снижения относительной влажности и точки росы во многих промышленных применениях, от очистных сооружений и пресной воды до комнат для выращивания растений, где необходим контроль влажности.[13]

Некоторые отрасли включают:

  1. Печать
  2. Шлифовка и механическая обработка
  3. Упаковка для еды и обработка
  4. Литий-ионный аккумулятор производство

Размер рынка

Согласно оценке 2015 г., прогнозируемая годовая глобальная общий адресный рынок осушителей воздуха к 2022 году составит около 3,5 миллиардов долларов.[14] Это включает в себя различные типы и применения, охватывающие различные применения, такие как домашние и промышленные, и различные технологии, такие как вентиляция и осушение.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "3" (PDF). Технические правила катка. Международная федерация хоккея. Получено 13 февраля 2015.
  2. ^ Frigidaire (2009). Все об использовании и уходе за вашим осушителем. Electrolux Home Products, Inc. стр. 7.
  3. ^ Гарриман, Л. Г. III; Plager, D .; Косар, Д. (1 ноября 1997 г.). «Осушение и охлаждение вентиляционного воздуха». Журнал ASHRAE. 39 (11). OSTI  563883.
  4. ^ Нагенгаст, Бернард. «100 лет кондиционированию воздуха». CiteSeerX  10.1.1.545.9425. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ «Осушители Warm & Dry с рекуперацией тепла в осушителях». Архивировано из оригинал 24 сентября 2016 г.
  6. ^ KMC Controls. "Насколько жарко ты себя чувствуешь?". Получено 26 февраля 2016.
  7. ^ «Осушители воздуха для бассейнов - Лучшие системы и агрегаты». Dehumidifier Corporation of America. Dehumidifier Corporation of America. Получено 16 сентября 2019.
  8. ^ «Осушитель». airconditioning-systems.com.
  9. ^ «Как работает Розаль». Розаль (веб-сайт). Компания Ryosai Technica (Япония). Получено 11 августа 2011.
  10. ^ Сакума, Шуичи; Ямаути, Широ; Такай, Осаму (2010). «Оценка осушающих характеристик твердополимерного электролитического осушителя воздуха для практического применения». Журнал прикладной электрохимии. Springerlink. 40 (12): 2153–2160. Дои:10.1007 / s10800-010-0197-4. S2CID  96211880.
  11. ^ а б Лаумер, Джон (29 июля 2005 г.). "Могу ли я поливать им растения?". TreeHugger.com. Получено 15 июля 2011.
  12. ^ Основы осушителя. нас EnergyStar Программа. Проверено 15 июля 2011 года.
  13. ^ «Лучшие осушители воздуха для промышленного использования». Dehumidifier Corporation of America.
  14. ^ а б «К 2022 году объем рынка осушителей достигнет 3,54 миллиарда долларов». Новости кондиционирования, отопления и охлаждения. Сан-Франциско. 28 октября 2015 г.. Получено 16 сентября 2019.

дальнейшее чтение