Задача поддержания необходимой относительной влажности внутреннего воздуха φв в помещениях жилых и общественных зданий является одной из основных составляющих общей проблемы по обеспечению комфортности внутреннего микроклимата. В ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» значения φв для большинства помещений нормируются как в тёплый, так и в холодный период года, причём оптимальные диапазоны оказываются достаточно узкими.
В то же время обеспечение необходимой φв в наиболее часто встречающихся зданиях жилого назначения с естественной вытяжной вентиляцией без специальной обработки приточного воздуха связано со значительными трудностями, особенно в холодный период года, при очень низком влагосодержании наружного воздуха. В качестве одного из способов решения этой проблемы можно использовать индивидуальные пароувлажнители, расположенные непосредственно в жилых помещениях, при условии их оборудования соответствующей автоматикой, обеспечивающей подачу пара при снижении φв с её выходом за допустимые или оптимальные пределы и, соответственно, прекращение подачи при превышении максимального уровня φв.
Однако для надлежащей оценки происходящих при этом процессов и определения режима работы увлажнителя необходим учёт общего влажностного режима помещения, который является достаточно сложным из-за переменного характера влагопоступлений и потерь влаги. Это связано как с непостоянной загрузкой помещения, так и с колебаниями поступления наружного воздуха и его влагосодержания.
Кроме того, в полной постановке данной задачи следовало бы учитывать также влагообмен на поверхностях ограждений и процессы влагопередачи в окружающую среду. Однако, поскольку они являются существенно более инерционными, в первом приближении ими можно пренебречь и исследовать только переменные режимы, в каждый момент времени описываемые уравнениями мгновенно-стационарного баланса влаги.
Вопросами расчёта и оценки влажностного режима помещений и способами его достижения занимался целый ряд исследователей, как в нашей стране, так и за рубежом. Среди последних работ в этой области можно отметить, в частности, [1, 2], в которых речь идёт главным образом о естественном влажностном режиме, а также [3–6], посвящённые соответствующим способам подготовки притока в механических системах вентиляции и кондиционирования воздуха и оценке их энергопотребления.
Анализ современного состояния нормативной базы Российской Федерации, касающейся обеспечения внутреннего микроклимата, в том числе и поддержания относительной влажности, рассмотрен в публикации [7], а общие вопросы организации энергоэффективных схем обработки воздуха — в работе [8] и весьма обширной монографии [9].
Следует, однако, заметить, что к жилым зданиям это всё же относится в меньшей степени, и именно потому, что до настоящего времени активные способы поддержания внутреннего микроклимата в подобных объектах находятся на уровне экспериментальных разработок и массового применения не нашли. Поэтому рассматриваемая задача является весьма актуальной, а её предлагаемое решение может при соответствующих условиях пополнить набор сравнительно малозатратных и быстроокупаемых инженерных решений по обеспечению комфортности внутренней среды помещений.
В настоящей работе было выполнено экспериментальное исследование влажностного режима жилого помещения, оборудованного автоматизированным пароувлажнителем. При этом использовался режим двухпозиционного регулирования, когда увлажнитель включается и выключается по достижении определённого уровня в, при этом паропроизводительность устройства является постоянной. Рассматривались различные режимы работы увлажнителя и изменения влаговыделений в помещении.
Результаты соответствующих замеров показаны на рис. 1–3.
В настоящее время большое распространение приобрели увлажнители, работающие по принципу ультразвукового распыления, в ходе которого образуются микрокапли воды, которые, испаряясь, насыщают воздух водяными парами. Положительной стороной работы таких устройств является то, что увлажнение воздуха в помещении происходит быстрее по сравнению с большинством увлажнителей других типов. Это позволяет осуществить быстрое регулирование.
Модели средней ценовой категории часто имеют функцию дистанционного управления по инфракрасному каналу с пульта. Это даёт возможность построить систему автоматизации таких аппаратов, которая будет простой и эффективной. Она позволит менять режим работы увлажнителя в широких пределах и будет в этом случае очень простой, включающей всего четыре элемента: плату управления, датчик влажности, блок питания и инфракрасный излучатель. Настройка системы предполагает следующие этапы:
а) запись в контроллер кодов команд для управления конкретным увлажнителем по инфракрасному каналу;
б) задание алгоритма автоматизации.
Следует заметить, что серьёзной проблемой ультразвуковых увлажнителей и увлажнителей других типов является то, что измерение влажности воздуха внутренним датчиком производится только в непосредственной близости к корпусу устройства. Эту проблему можно устранить, разместив датчики влажности данной предлагаемой системы автоматизации на некотором удалении от аппарата.
Выводы
Результаты проведённых исследований показывают, что в рассматриваемых условиях система автоматизации увлажнителя работает эффективно, позволяет контролировать относительную влажность в помещении с высокой точностью и быстро реагировать на изменение влаговыделений в помещении.
