W poprzednim wpisie pokazałem, jak na wykresie Molliera przebiega zjawisko nawilżania adiabatycznego. Tym razem zajmiemy się procesem odwrotnym jakim jest osuszanie powietrza przez centralę klimatyzacyjną. We wpisie przedstawię również uproszczony schemat układu sterowania osuszaniem powietrza.
Osuszanie powietrza – przykładowa konfiguracja centrali
Wykroplenia nadmiaru wilgoci z powietrza dokonuje się zwykle przez jego oziębianie. Wizualizację 3D przykładowej centrali klimatyzacyjnej, która może posłużyć do osuszania powietrza nawiewanego pokazałem poniżej.
W centrali takiej chłodnica (wodna lub freonowa) jest zasilana czynnikiem o temperaturze znacznie niższej niż temperatura rosy powietrza przed czerpnią. Powietrze przepływając pomiędzy lamelami chłodnicy oziębia się, czemu towarzyszy wykraplanie się wody. Krople kondensatu, wyłapywane przez odkraplacz znajdujący się za chłodnicą, spływają do wanny ociekowej, skąd za pośrednictwem rur odprowadzane są do kanalizacji. Osuszone i oziębione powietrze podawane jest na następny element systemu – nagrzewnicę. Tutaj następuje ogrzanie powietrza do zadanej przez użytkownika temperatury po linii stałej wilgotności bezwzględnej. Cały przebieg procesu pokazany jest na wykresie i-x poniżej.
Jak możemy odczytać z wykresu, powietrze na wlocie do centrali ma wilgotność względną ok. 47% i temperaturę 30°C co odpowiada 13,5g zawartości pary wodnej w każdym kilogramie powietrza. W wyniku kontaktu z chłodnicą następuje ochłodzenia powietrza i wykroplenie ok. 5,5g wody z każdego kilograma powietrza. Następnie powietrze jest ogrzewane przez nagrzewnicę bez zmiany wartości wilgotności bezwzględnej. Przedstawiony proces można w centrali klimatyzacyjnej zrealizować za pomocą powietrznej pompy ciepła. W takim układzie parownik będzie pełnił funkcję chłodnicy natomiast skraplacz – nagrzewnicy.
Automatyka sterująca procesem osuszania powietrza
Jak widzimy, w powyżej omawianym procesie kontrolujemy dwie wielkości – temperaturę i wilgotność powietrza nawiewanego. Za właściwą wartość temperatury odpowiedzialna jest nagrzewnica natomiast za wilgotność – chłodnica. Jak się nietrudno domyśleć, zmiany nastaw jednej z wielkości powodują zakłócenia w drugiej. Uproszczony schemat układu sterowania osuszaniem powietrza pokazałem poniżej.
Jak widzimy, występują tutaj dwie pętle sterowania. Na schemacie S1 i S2 oznaczają odpowiednio czujnik temperatury i czujnik wilgotności względnej, R1 i R2 są regulatorami w pętlach sterowania temperaturą i wilgotnością. Wielkości z indeksem „R” są wielkościami zadanymi dla obu pętli.
