Odvlhčování pomocí adsorbční technologie DST Seibu Giken
Nároky na udržení specifických podmínek v náročných výrobních prostorách ve farmaceutickém, potravinářském a elektrotechnickém průmyslu přivedly na trh novou kategorii adsorpčních odvlhčovacích zařízení, která jsou schopna dosahovat výrazně nižších hodnot vlhkosti, než při použití kondenzačního principu odvlhčení.
Možnosti použití těchto zařízení jsou podstatně širší i díky schopnosti provozu i za nižších teplot oproti kondenzačnímu odvlhčení. Tím jsou umožněny aplikace v chladírnách, tělesech vodních děl, tubusech větrných elektráren, při skladování vojenské techniky, v archivech a depozitářích.
Kondenzace nebo adsorbce?
Rozsah použití kondenzačních a adsorpčních odvlhčovačů v h-x diagramu
Adsorpční odvlhčování není alternativní metodu kondenzačního principu. Odvlhčení na studeném povrchu chladiče nebo výparníku klimatizačního zařízení nebo odvlhčovače je nejběžnější metodou pro teploty vzduchu nad cca 16°C a hodnoty relativní vlhkosti cca nad 35% r.v.. Provoz při nižších teplotách znamená výraznou ztrátu účinnosti, dosažení nižších vlhkostí by bylo možné pouze snižováním teploty chladicího média, které by postupně vyvolávalo namrzání výměníku. Metoda vymražování vzduchu se používá v některých aplikacích (např. vymražovací sušičky na výstupu stlačeného vzduchu z kompresorů), pro běžné tlaky a objemy vzduchu používané v klimatizační technice není tato metoda v porovnání adsrobcí ekonomicky výhodná.
Adsorpční princip odvlhčování umožňuje provoz i při podnikových teplotách s možností dosažení měrné vlhkosti až na teplotu rosného bodu okolo -40°C. Účinnost adsorpčního principu paradoxně klesá s rostoucí teplotou, navrhování těchto zařízení pro trvalý provoz nad 30°C prakticky nemá význam bez zařazení předchladiče.
Adsorpční a kondenzační princip se tedy doplňují v rozsahu a účinnosti odvlhčení a správná volba metody závisí i informovanosti investora o požadavcích na provoz zařízení (obr.1).
Adsorpce nebo absorpce?
Drobné gramatické okénko je nanejvýše nutné. Absorpcí je míněna chemická vazba aktivní látky (např. čpavkový cyklus chladicích zařízení). Adsorpce je jev ryze fyzikální bez chemické reakce. V případě silikagelu použitého pro odvlhčování adsorpčním principem se jedná zachycení molekul vodní páry v mikrostruktuře povrchu. Uvolnění molekul vody z povrchu silikagelu nastává vlivem horkého vzduchu v regeneračním režimu. (obr.2)
Entalpické rotory s přenosem tepla a vlhkosti
Rekuperační rotační výměníky pro zpětné získávání tepla jsou komponentem, který se v klimatizační technice používá několik desítek let s mimořádnou úspěšností, která je dána minimálními nároky na prostor, spolehlivostí a vysokou účinností. Pokud je na nosnou strukturu nanesen aktivní materiál silikagelu, lze rotor použít i pro přenos vlhkosti. Schopnost zachytit a opětovně uvolnit vlhkost z materiálu silikagelu závisí z velké části rozdílu teplot odvlhčovaného a regeneračního vzduchu.
Obr.2 - Funkční schéma adsorpčního odvlhčovače. Zapojení Recusorb umožňuje
lepší využití regeneračního tepla a nižší výstupní teplotu suchého vzduchu.
Rotory DST Seibu Giken SSC-R
Princip adsorpčního odvlhčování se rozvíjí od 60. let minulého století, kdy se jako aktivní materiál používal litiumchlorid. Kromě nižší účinnosti, samovolného vypuzování vody při přesycení a malé stálosti byla největším problémem agresivita materiálu, který vyvolával korozi ve vysoušeném prostoru a nežádoucí hygienické problémy.
Použití voštinových rotorů se supersilikagelovým materiálem SSCR je bezesporu nejsilnější zbraní odvlhčovačů DST. Mezi jejich přednosti patří:
- mimořádná účinnost
- vysoká životnost
- okamžitá účinnost bez nutnosti náběhu
- hygienická nezávadnost
- extrémní kapacita bez rizika přesycení a samovolného odlučování vody
- mechanická odolnost umožňující mokré čištění rotorů bez ztráty účinnosti
- "nízká" regenerační teplota
Aktivní povrch SSCR pracuje na principu molekulových sít ryze na fyzikálním principu bez chemické reakce. Díky tomuto principu lze použít materiály SSCR nejen pro odlvhčování, ale ve speciální modifikaci na zakázku i pro odlučování organických látek s nízkým bodem varu. Zde je ale zároveň kritické místo pro aplikaci adsorpčních materiálů: při použití v prostředí obsahující některé specifické látky, jako především organické sloučeniny s vysokým bodem varu, může docházet ke snížení účinnosti aktivního materiálu. Vysoká odolnost rotorů DST však ve většině případů umožňuje speciálním postupem provést jejich regeneraci bez ztráty účinnosti. Nevratné změny na účinnosti rotorů však může způsobit silně alkalické prostředí nebo koncentrované páry kyselin. Proto je vždy pro stanovením optimální koncepce projektu nutná spolupráce projektanta a technologa (obr.3).
Obr.3 - Adsorpční odlvhčovače DST Seibu Giken se standardně dodávají od odvlhčovacích
výkonů 0,5 kg/h až po 95 kg/h. Individuálně návrh zařízení zahrnuje rotory až do průměru
4m pro průtok vzduchu 120 000m3/ při odvlhčovacím výkonu cca 850 kg/h.
Jednou z výhod materiálu SSCR v odvlhčovačích DST je relativně "nízká" regenerační teplota. Pro dosažení maximální účinnosti se pracuje s teplotou omezenou hranicí 145°C. Ve srovnání s jinými typy silikagelových materiálů při srovnatelném výkonu je tato hodnota výrazně nižší (např. oproti systémům, které využívají volně ložené silikagelové granule v horizontálně uloženém bubnu).
Další rotory DST pro speciální aplikace
Kromě standardních odvlhčovacích rotorů SSCR nabízí DST Seibu Giken dvě nová provedení rotorů pro speciální aplikace, které vznikly na základě požadavků zákazníků. Vysoká účinnost, trvanlivost a další pozitivní vlastnosti rotorů jsou samozřejmě zachovány.
Baktericidní rotory SSCR-H
Odvlhčovaní rotory s použitím aktivních stříbrných iontů Ag+, které brání růstu bakteriálních kultur. Použití těchto rotorů je určeo především pro farmaceutický a potravinářský průmysl.
Rotory bez silikonu SSCR-CI
Pro použití v lakovnách, farmaceutickém a elektronickém průmyslu je nutno použít zařízení a komponenty bez použití silikonu. Pro tyto případy dodává DST řadu rotorů SSCR-CI s vyloučením silikonových tmelů, které jsou nahrazeny teflonem.
Aplikace adsorpčního odvlhčování
Potravinářský průmysl
Stále větší obliba polotovarů, instantních pokrmů a mražených potravin klade nároky i na podmínky výroby a balení těchto výrobků, kde vyšší vlhkost snižuje kvalitu a trvanlivost finálního výrobku. Zvláštní kapitolou je výroba cukrovinek a bonbónů, které se ve vlhké vzduchu slepují. Výroba čokolády při vyšší vlhkosti přináší problémy s namrzáním dochlazovací linky a vytváří bělavý povlak na povrchu výrobků.
Farmaceutický a chemický průmysl
Stejně jako u výroby cukrovinek dochází při vyšší vlhkosti ke slepování kapslí. Nízká vlhkost je rozhodující pro přesné dávkování práškových farmak. Rovněž výroba šumivých tablet s vitamíny a potravinovými doplňky vyžaduje minimální úroveň vlhkosti. Podobné podmínky platí i pro chemický průmysl.
Výroba elektrotechniky, plastů a skla
Při výrobě kondenzátorů a některých dalších speciálních komponentů pro mikroelektroniku je výstupní kvalita přímo závislá na nízké úrovni vlhkosti, stejně jako při zpracování plastů. Rovněž výroba lepených autoskel je možná pouze za podmínek minimální vlhkosti.
Skladové prostory bez temperování, vodní díla, přečerpávací stanice
Svoji schopnost účinného provozu za nízkých teplot osvědčí adsorpční odvlhčovače při aplikacích v netemperovaných skladech hygroskopických materiálů, zemědělských výrobků nebo například armádních skladech dlouhodobě uložené techniky a munice. Rovněž podzemní prostory vodních děl s nízkou teplotou a vysokou vlhkostí vyžadují použití adsorpčních odvlhčovačů. Pro prevenci škod na armaturách v přečerpávacích stanicích s vysokou prostorovou vlhkostí a nízkou teplotou přepravovaného média jsou rovněž tato zařízení vhodným zařízením.
Archivy, depozitáře a konzervace historických památek
Výčet možných aplikací by nebyl úplný bez využití adsorpčních odvlhčovačů pro uložení některých typů archiválií, při restaurátorských pracích a konzervaci uměleckých děl. Jako příklad může posloužit Královská hrobka v katedrále sv. Víta na Pražském hradě, kde byl použit odvlhčovač DST pro zastavení koroze měděné rakve Karla IV.
Odvlhčování zimních stadionů
Provozní problémy ledových ploch
Paradoxně největšími problémy s výskytem vlhkosti se potýkají malé a střední stadiony s relativně nízkým stropem a s objemem okolo 20-35.000 m3. Velké víceúčelové haly s velkým počtem diváků řeší otázku větrání vícezónově, přesto i zde je na správné odvlhčení třeba klást důraz.
Negativní projevy nadměrné vlhkosti v halách s ledovou plochou
Zvýšená vlhkost vzduchu má jednoznačné projevy: nad povrchem ledové plochy se vytváří mlha, na ochranných plexisklových bariérách nad mantinely se vytváří kondenzát, zároveň dochází i ke kondenzaci na stropní konstrukci a kapající vysrážená voda na povrchu ledu vytváří tzv. "krápníkový efekt". Celou situaci výrazně komplikuje uzavření ledové plochy bočním hrazením a ochranným plexisklem, které vytváří "bazén studeného vzduchu". Dalším rizikovým faktorem kvůli studenému sálání je výška stropu - čím nižší je stropní konstrukce, tím náchylnější bude k vytváření kondenzátu.
Zhoršení kvality ledu a snížení komfortu není samozřejmě jediným negativním vlivem vysoké vlhkosti. Kondenzace na stropní konstrukci může vést k poškození statiky celé budovy (obr.4).
Obr.4 - Adsorbční odvlhčování je ideálním řešením pro ledové plochy, kde nadměrná vlhkost v přechodném
období snižuje kvalitu ledu, způsobuje provozní problémy a ohrožuje stavební konstrukci.
Zdroje vlhkosti v halách s ledovou plochou
U malých a středních hal s počtem diváků kolem 300 - 500 nebývá zásadním problémem ani produkce vlhkosti od osob. Větší koncentrace návštěvníků je většinou krátkodobá a z hlediska celodenního průměru nemá podstatný vliv. Jednoznačně nejvýraznějším zdroje vlhkosti je infiltrace objektu. U rekonstrukcí stávajících objektů lze vycházet z měření rychlosti proudění ve stavebních prostupech (okna, dveře), u nových objektů je nutno pamatovat na orientaci objektu vůči převládajícím větrům. Praktické zkušenosti potvrzují u dobře provedených staveb infiltraci v rozmezí 10-15 % objemu haly.
Z hlediska prevence kondenzace je zapotřebí udržovat parametry vnitřního prostředí nad hranicí 10°C a 4-4,5 g/kg (cca 50-60% r.v.). Tuto hodnotu je však prakticky nemožné dosáhnout pomocí kondenzačního odvlhčování. Ideálním řešením pro tyto aplikace jsou adsorpční odvlhčovače, které poskytují skvělou účinnost právě v oblasti nízkých teplot (Obr.5).
Obr.5 - Odvlhčovací jednotka DST ICE byla navržena specielně pro použití v halách
s ledovou plochou. Jednotku je možno umístit i do venkovního prostoru.
Zvlhčovače parní, adiabatické. Odvlhčovače bazénové, stavební. Adsorbční odvlhčování. Klimajednotky a tepelná čerpadla pro bazény. Chladicí jednotky a přesná klimatizace. Dveřní clony. Předizolované potrubí ALP. Konvektory. Distribuční elementy pro VZT.