Технологии, применяемые в современных увлажнителях и осушителях воздуха

За последние несколько лет увлажнители и осушители из сложных и капризных устройств превратились в привычные приборы, которые можно переносить из комнаты в комнату и включать одним нажатием на кнопку. Заметно расширились и их функциональные возможности.

Речь пойдет об увлажнителях разных типов — бытовых ультразвуковых и промышленных увлажнителях для приточных вентиляционных агрегатов, а также об осушителях для дома и для бассейнов — двух наиболее распространенных категориях данного вида техники.

Ультразвуковые увлажнители

На рынке увлажнителей для домашнего применения явным лидером стала технология ультразвукового увлажнения. К ее преимуществам относят низкое потребление электроэнергии и способность эффективно вырабатывать так называемый холодный пар.

В отличие от паровых увлажнителей в ультразвуковых устройствах вода не нагревается и не кипятится. Образование пара происходит за счет вибрации специальной мембраны. Мембрана колеблется примерно 20 000 раз в секунду. Столь высокая частота позволяет разбить капли воды на мельчайшие частицы, образуя густой холодный туман. При помощи вентилятора туман продувается через обеззараживатель и подается в помещение.

Основной акцент — дизайн



Конструкция ультразвуковых увлажнителей уже хорошо отработана и не вызывает вопросов. На первый план выходят вопросы дизайна и функциональности: типовой увлажнитель впишется далеко не в каждый интерьер. Именно поэтому в компании Ballu разработали линейки увлажнителей, сходных по производительности, но абсолютно разных по дизайну (рис. 1). Более того, в большинстве случаев устройства с одинаковым внешним видом выпускаются в различных цветовых решениях.

Управление увлажнителями осуществляется с передней панели. Некоторые модели имеют беспроводной пульт. Из полезных функций выделим также вращение распылителя для равномерной раздачи увлажненного воздуха в разные части помещения, контроль уровня воды в устройстве, фильтрацию распыляемой воды.

Проблема фильтрации

Ультразвуковой увлажнитель распыляет именно ту воду, которая была залита в бак, включая все примеси и соли, содержащиеся в ней. Для качественной работы увлажнителя подходит только чистая, дистиллированная вода, иначе на всех горизонтальных поверхностях помещения образуется налет. Необходимость следить за качеством воды — главный недостаток ультразвуковых увлажнителей.

Большинство солей и загрязнителей могут быть удалены только химическими методами. Впрочем, производители увлажнителей работают в этом направлении, постоянно разрабатывая новые методики очистки воды. В числе последних — умягчающие фильтры на основе ионов серебра Ag+, специальные стержни с серебряным напылением (рис. 2), деминерализующие картриджи.

Скорости подачи пара

Как правило, вентиляторы, встроенные в ультразвуковые увлажнители для создания воздушного потока, имеют небольшую мощность. Это объясняется тем, что аэродинамическое сопротивление в увлажнителе минимально, расход воздуха также невелик, сильная дальнобойность не нужна.

Однако некоторые увлажнители имеют достаточную производительность для обслуживания помещений площадью до 50 квадратных метров и выше. В частности, рекомендуемая площадь помещения для увлажнителя PUH 7005 TFD компании Polaris (рис. 3) составляет 60 квадратных метров. С целью эффективного и равномерного увлажнения воздуха во всем объеме помещения инженерами компании предусмотрено три скорости подачи пара. Каждая скорость оптимальна для определенной площади помещения и исходной относительной влажности воздуха.

Детские ультразвуковые увлажнители

Компания Ballu совместно с японской компанией Sanrio разработали серию устройств Ballu Kids. Они отличаются меньшим объемом бака для воды и, соответственно, меньшими габаритами, а также меньшей производительностью. Однако увлажнители Ballu Kids имеют яркий и привлекательный дизайн — устройства выполнены в виде героев различных мультфильмов (рис. 4).

Не только увлажнитель

Большинство ультразвуковых увлажнителей выполняют функции термометров и гигрометров. Ряд устройств компании Electrolux способны работать также в режиме метеостанции и тренажера для дыхательной гимнастики. Функция часов конечного пользователя уже не удивляет.

Кстати, в компании Electrolux позаботились, чтобы пользователи могли самостоятельно прочищать мембрану ультразвукового увлажнителя. Для этого предусмотрена специальная щеточка (идет в комплекте), а в корпусе прибора сделан отсек для ее фиксации и хранения.

Еще одна тенденция на рынке бытовых увлажнителей — ​оснащение устройства функцией ароматизации. Речь идет о добавлении специальных аромамасел в исходящий поток увлажненного воздуха для создания благоприятной атмосферы в помещении.

Увлажнители воздуха для приточных систем

Увлажнители воздуха для приточных систем вентиляции называют также канальными увлажнителями, поскольку они функционируют не самостоятельно (как, например, ультразвуковые), а являются элементом более масштабной системы. Как правило, канальные увлажнители отличаются большей производительностью и способны обслуживать не одно помещение, а множество и даже все здание целиком.

В приточных установках применяют увлажнители трех основных видов: пароувлажнители, камеры орошения и кассетные увлажнители воздуха.

Пароувлажнители

Паровые увлажнители воздуха используют изотермический способ увлажнения. К баку с водой подводится электроэнергия, с помощью электродов осуществляется кипячение воды, а получаемый пар подмешивается в воздух. Данный вид увлажнения не изменяет температуру потока воздуха, однако требует значительных энергозатрат на выпаривание воды.

Одной из проблем пароувлажнителей является образование накипи с последующим ухудшением рабочих характеристик устройства. Во избежание этого в увлажнители Condair встроена запатентованная система защиты от накипи, препятствующая отложению частиц на нагревательных элементах. Элементы накипи сбрасываются в специальный бак, который может быть снят и очищен вручную без демонтажа самого увлажнителя или каких-либо его частей.

Для смешивания пара с потоком воздуха производителем разработана система парораспределения Condair Esco. Она представляет собой парораспределительные трубки с форсунками специальной формы, подающими в воздуховод пар только из центральной части трубки. Такое решение предотвращает образование конденсата при увлажнении и сохраняет воздуховоды сухими. Сама система, как отмечают в компании Condair, отличается повышенной герметичностью, продуманными креплениями и удобством монтажа.

В пароувлажнителях компании Carel используются оцинкованные электроды. Их применение позволяет снизить количество осадка. Кроме того, устройство оборудовано специальным фильтром на дне бака с водой для очистки от накипи.

Как известно, при определенных условиях при кипении образуется пена — этот процесс зависит от химического состава воды. Образование пены в пароувлажнителе крайне нежелательно, поэтому инженеры Carel разработали Anti Foaming System — систему анти­вспенивания. Факт наличия пены определяют два регистрирующих электрода в верхней части бака. При этом происходит замена воды в баке или даже его автоматическая промывка.

Оросительные камеры

Оросительные камеры используют адиабатный метод увлажнения воздуха — распыление воды с последующим поглощением потоком воздуха. При этом одновременно происходит увлажнение и охлаждение воздуха.

Эффективность камер орошения в приточных установках зависит от качества распыления и распределения воды. При этом ряд производителей обращают внимание и на более тонкие детали.

Так, в оросительных камерах компании KORF предусмотрены два ряда форсунок для распыления воды как в направлении потока воздуха, так и против него. По данным компании, подобная методика позволяет увеличить эффективность увлажнения воздуха до 95%. С целью равномерного увлажнения воздуха по сечению канала приточной установки на входе в оросительную камеру предусматривается выравниватель потока воздуха.

Кассетные увлажнители воздуха

Основой кассетных увлажнителей воздуха является специальный материал, способный пропитываться водой и одновременно пропускать воздух. От качества материала напрямую зависит эффективность увлажнения.

Традиционно в качестве материала для сотовых кассет увлажнителей используется целлюлоза. Однако со временем были найдены более удачные химические составы.

Так, в компании Munters используют материалы Celdek и Glasdek (рис. 6), причем Celdek состоит из целлюлозы, а в материале Glasdek к целлюлозе добавлено стекловолокно. Важно отметить, что оба материала негорючи и весьма стойки к воздушной среде в процессе эксплуатации. Кроме того, материал препятствует передаче загрязнений из воды в воздух.

Схожую классификацию, но более широкую линейку продукции имеет компания HuTek, выпускающая материалы CelPad, GlasPad, PadPlus и другие. PadPlus представляет собой смесь поливинилхлорида (ПВХ) с композиционными материалами. Данный состав отличается повышенной стойкостью к неблагоприятным погодным условиям. Кроме того, для жестких условий модернизированы увлажнители на основе сот из целлюлозы. Новый материал получил название CelPad Black+.

Осушители воздуха

Наиболее востребованные на рынке категории осушителей воздуха — устройства для дома и для бассейнов. Первые отличаются компактностью и зачастую мобильностью, но при этом меньшей производительностью. Для вторых характерны настенный монтаж и более высокая производительность.

Осушители конденсационного типа работают на базе парокомпрессионного холодильного цикла, удаляя влагу из воздуха путем ее конденсации. Бытовые осушители практически не используются в постоянном режиме, поскольку они весьма быстро снижают относительную влажность в помещении.

Так, в домашних условиях снижение влажности с 80 до 50% достигается за 2–4 часа. В дальнейшем прибор будет включаться изредка, поддерживая комфортный уровень влажности. В связи с этим одна из задач производителей заключается в том, чтобы максимально реализовать энергоэффективный режим работы осушителя при его непостоянной работе. Помимо этого инженеры работают над дизайном оборудования, дополнительными функциями, долговечностью.

Внешний вид и габариты осушителей

Внешний вид осушителей имеет большое значение для моделей, предназначенных как для дома, так и для бассейнов. Более того, в домашних условиях важным фактором становятся еще и габариты устройства.

Так, толщина ультратонких осушителей серии Smart Home от компании Mitsubishi Electric составляет всего 187 миллиметров, а их масса равна 13,2 килограмма.

Бытовые осушители часто приходится переносить из комнаты в комнату. Специально для этого в компании Ballu предусмотрели ручку в верхней части корпуса (рис. 8). В свою очередь, осушители серии AIR GO компании Hisense оснащены выдвижной ручкой и колесиками — их можно не носить, а катить (рис. 7).

Возможности бытовых осушителей

В Mitsubishi Electric особое внимание уделяют чистоте подаваемого воздуха. Осушители Smart Home оборудованы многоступенчатой системой фильтрации, включающей фильтр предварительной очистки и фильтр Silver Ion с ионами серебра. Серебро традиционно считается веществом, удаляющим бактерии и вирусы.

Компания Ballu предлагает использовать осушители воздуха не только для осушения воздуха в помещении, но и для сушки белья в ванной (рис. 8). В квартирах без балкона или небольших квартирах-студиях подобное решение действительно полезно, поскольку влажный воздух не будет распространяться по всей квартире.

Более того, некоторые фирмы — производители одежды рекомендуют сушить свою продукцию именно так: развесив в ванной и включив осушитель воздуха. При этом одежда не выгорает на солнце, сушка происходит быстро, но мягко и безболезненно, без порчи материалов и ухудшения внеш­него вида одежды.

Помимо сушки одежды осушители воздуха имеют и другие режимы работы — быстрое осушение, защита от плесени, низкотемпературное осушение, нагрев воздуха. На последней функции остановимся подробнее. Безусловно, осушитель не является отопительным прибором. Однако в процессе его работы выделяется тепло, примерно равное электрической мощности (для бытовых моделей — около половины киловатта). За несколько часов осушитель способен нагреть воздух в помещении на 2—5°C. Обычно осушители оснащены функциями контроля температуры воздуха.

Функция антиобледенения фактически обязательна для каждого осушителя, поскольку напрямую влияет на долговечность устройства. При низких температурах воздуха в помещении (ниже —15°C) на поверхности испарителя начинает образовываться иней. Если этот процесс не остановить, осушитель выйдет из строя. Функция антиобледенения направляет часть горячего хладагента из конденсатора в испаритель для оттаивания.

Осушители для бассейнов

Осушители для бассейнов (а иногда и спортзалов) выделяют в отдельную категорию ввиду специфики их работы — они используются в помещениях с высокой влажностью и большой площадью зеркала воды.

Для увеличения срока службы осушителей ROYAL Clima теплообменники агрегатов серии RIVIERA имеют защитное покрытие Blue Fin. Дело в том, что влажный воздух, капли воды, конденсат оказывают негативное воздействие на материалы испарителя и конденсатора, входящие в состав осушителей. Покрытие Blue Fin позволяет существенно снизить влияние этих факторов и продлить срок службы оборудования.

Как и бытовые осушители, устройства RIVIERA могут быть установлены на пол, а также перевезены на колесиках в любое удобное место. Предусмотрен и монтаж на стену — классический вариант для частных бассейнов.

Осушители воздуха относятся к тому типу оборудования, которое включает наиболее шумный элемент холодильного контура — компрессор и при этом полностью расположено внутри помещения. Именно поэтому сделать моноблочный бесшумный осушитель (в отличие, например, от кондиционеров вида «сплит-система») не представляется возможным. Однако снижение шума на каждый децибел заметно повысит уровень комфорта.

Так, осушители Dantherm серии CDP характеризуются весьма тихим режимом работы при достаточно высоких расходах воздуха (47 децибел для моделей с влагосъемом до 78 литров в сутки при расходе воздуха 680 кубометров в час). Подобных успехов удалось достичь за счет настройки режима работы компрессора и вентилятора и оптимизации траектории движения воздушного потока.

Резюме

Осушители и увлажнители воздуха стали действительно удобными и умными устройствами, способными эффективно выполнять не только свои прямые функции, но и ряд второстепенных — производить очистку воздуха, контролировать его температуру, сушить белье Устройства стали мобильными, безопасными, обрели современный дизайн и удобное управление.

На рынке промышленных увлажнителей для приточных установок не наблюдается технологических прорывов, но идет оттачивание существующего оборудования с внедрением небольших усовершенствований, повышающих эффективность и удобство эксплуатации.

Юрий Хомутский,
технический редактор журнала «Мир климата»