Сравнительный анализ различных типов увлажнителей

Сравнительный анализ различных типов увлажнителей

Для более осознанного и обоснованного выбора типа увлажнителя предлагаем Вам ознакомиться со сравнительным анализом различных типов увлажнителей: адиабатический (поверхностный) увлажнитель, порогенератор, форсуночный увлажнитель. 

Анализ проведен по ключевым параметрам:

 Энергопотребление
 Расходные материалы
 Ключевые достоинства
 Основные недостатки
 Экономическое обоснование 



Отдельно произведен расчет эксплуатационных затрат на паровое и адиабатическое увлажнение.



Адиабатический (поверхностный) увлажнитель

Парогенератор

Форсуночный увлажнитель


1. Принцип увлажнения


Поверхностное испарение. Нет перенасыщения воздуха влагой и является наиболее естественным «природным» способом увлажнения


Принцип «кипятильника». Вода кипятится в бойлере. По паропроводу влага подается в секцию вентмашины, где смешивается с воздушным потоком.


Мелкодисперсное распыление воды через форсунки высокого давления 70 атм. (атомайзеры)


2. Энергопотребление различных типов увлажнителей


  • Не зависит от производительности установки, энергия тратится только на подачу воды из поддона на испарительные кассеты.
  • до 0.3 кВт (циркуляционный насос)

  • Зависит от производительности установки
  • Постоянное энергопотребление 10 кВт на каждые 1 000 м3/час расхода воздуха.
  • Зависит от производительности установки
  • От 1 до 12 кВт (насос высокого давления)


3. Расходные материалы


  • Увлажнительный материал

  • ТЭНы бойлера.

  • Форсунки высокого давления.


4. Достоинства различных типов увлажнителей


  • Минимальные начальные затраты
  • Самые низкие эксплуатационные расходы
  • Не требуется водоподготовка
  • Исключена возможность перенасыщения воздуха влагой
  • Простой монтаж
  • Умеренные эксплуатационные затраты


5. Недостатки различных типов увлажнителей


  • Значительные начальные затраты
  • Огромное энергопотребление и высокие эксплуатационные расходы
  • Требуется дорогостоящая система водоподготовки (обратный осмос) для защиты ТЭНов
  • Существует возможность перенасыщения воздуха влагой и ее конденсации на воздуховодах..
  • Самые большие начальные затраты
  • Требуется дорогостоящая система водоподготовки (обратный осмос)
  • Существует возможность перенасыщения воздуха влагой и ее конденсации на воздуховодах.


6. Экономическое обоснование выбора типа увлажнителя *


Затраты на электроэнергию за один сезон для вентустановки 10 000 м3/час (расчетные значения).  

Потребляемая мощность (кВт) х Кол-во рабочих часов (час) х тариф 4,5 руб/кВт ч.)

81 730 руб.

489 888 руб.

98 300 руб.


Стоимость оборудования (для вентустановки 10 000 м3)

3 528 евро

6 844 евро

8 350 евро





Эксплуатационные затраты на паровое и адиабатическое увлажнение.

Основной статьей эксплуатационных затрат, определяющей экономическую целесообразность выбора того или иного типа увлажнителя, является энергопотребление.

В холодный период (в центральной России это 6 месяцев в году), уличный воздух имеет крайне низкое влагосодержание (близкое к 0). После прохождения воздухонагревателя (и достижения температуры 23С0) относительная влажность его составляет не более 5%. Для создания комфортных условия приточный воздух должен иметь относительную влажность не менее 50% или влагосодержание 9-10 гр. воды на 1 кг воздуха.

 

Испарение влаги (фазовый переход воды из жидкого в газообразное состояние) – энергоемкий процесс.

На испарение 1 кг воды тратится 2256 кДж (0,63 кВт*ч) энергии.

Для увлажнения приточного воздуха расходом 10 000 м3/час необходимо передать потоку воздуха:

120 кг. воды/час.
= 
10 000 м3/час
(Расход воздуха, м3/час)
Х 
1,2 кг/м3
(Плотность воздуха кг/м3)
Х 
10 гр./кг
(Влагосодержание, гр/кг)





В пароувлажнителях испарение воды происходит за счет кипячения в бойлере.

Мощность источника энергии для этого процесса составляет:

75,6 кВт 
= 
120 кг/час
(Расход воды, кг/час)
Х 
0,63 кВт*час/кг
(Удельная теплота фазового перехода 0,63 кВт*час/кг)




Итого энергозатраты на увлажнение за холодный период года при работе 8 часов в день составляют:

108 864 кВт*ч 
= 
75,6 кВт
(Мощность, кВт)
Х 
(8 х 30 х 6) час
Время работы, час (часов х дней в месяце * месяцев)




Затраты на увлажнение при помощи пароувлажнителя за сезон (при тарифе 4,5 руб./кВт*ч) составят:

489 888 руб.
=
108 864 кВт*ч
Х
4,5 руб./кВт*ч

 





В адиабатических увлажнителях испарение происходит «естественным» путем – сухой воздух контактирует со смоченной поверхностью испарительного материала и насыщается влагой. Процесс этот сопровождается понижением температуры воздуха, т.к. именно сухой воздух затрачивает энергию, необходимую для фазового перехода (испарения воды). Т.е. для того, чтобы получить на выходе из увлажнителя воздух с относительной влажностью 50% и температурой 23 С0, нам необходимо перегреть воздух на входе в увлажнитель до 43С0 (см. I-d диаграмму)

Необходимая мощность на перегрев рассчитывается по формуле:

240 000 кДж/час (66 кВт)
= 
1 кДж/кг*К
(Теплоемкость воздуха)
Х 
20 С0
(Dt, С0)
Х 
12 000 кг/ч
(Массовый расход воздуха, кг/ч)

Где, Теплоемкость воздуха = 1 кДж/кг*К

Dt = 43 С0 – 23 С0 = 20С0

Массовый расход воздуха = 10 000 м3/час x 1,2 кг/м3 = 12 000 кг/час


Итого энергозатраты на увлажнение за холодный период года при работе 8 часов в день составляют:

95 040 кВт*ч
= 
66 кВт 
(Мощность, кВт)
Х
(8 х 30 х 6) час 
Время работы, час (часов х дней в месяце * месяцев)

  

 

Нагревать воздух перед адиабатическим увлажнителем целесообразно водяным калорифером. Переводим энергозатраты из кВт*ч в удобные для расчета затрат на теплоноситель Гкал (1 кВт*ч = 0,00086 Гкал):

95 040 кВт*ч = 81,73 Гкал



Затраты на увлажнение при применении адиабатического увлажнителя за сезон (при тарифе 1 000 руб/Гкал):

81 730 руб.
=
81,73 Гкал
Х
1 000 руб. /Гкал