CC BY
57
благоприятная среда жизнедеятельности человека
Мембранные системы регулировки влажности воздуха
Е.В. Левин, А.Ю. Окунев
В современных условиях строительство гражданских и промышленных объектов предполагает все более широкое использование наукоемких технологий. Сюда относятся строительные конструкции как таковые, которые должны удовлетворять повышенным механическим и теплофизическим требованиям, так и инженерно-техническое оснащение строительных объектов, включающее кроме всего прочего внутренние коммуникации для обеспечения продолжительного устойчивого существования сложной инфраструктуры.
Одними из перспективных наукоемких технологий в строительной промышленности являются современные технологии переработки газов и жидкостей, которые должны частично или полностью заменить существующие и обладающие рядом существенных недостатков. Например, традиционные системы поддержания влажности в помещениях являются мало энергоэффективными, поскольку требуют энергию на конденсацию или испарение воды. Системы поддержания нормализованной дыхательной атмосферы в помещениях связаны с использованием энергетически малоэффективного принципа вентиляции [1]. Кроме того, вентилирование атмосферным воздухом самостоятельно не позволяет регулировать влажностный режим из-за различий влагосодержания в наружной атмосфере и требуемой влажности внутри помещения. В зимнее время в помещении происходит переосушка, а в летнее часто имеет место переувлажнение воздуха.
Для решения указанных задач вполне конкурентными, технически и экономически обоснованными могут оказаться мембранные разделительные технологии, которые нашли и постоянно расширяют круг своих применений в различных отраслях науки и техники. В предыдущей работе [2] были показаны некоторые области применения мембранных методов в строительных технологиях. В настоящей работе приводится более широкое описание этих методов для решения задач регулирования влажности с расчетом проведения в ближайшей перспективе конкретных детальных исследований.
Уровень влажности в помещении, допускающем пребывание в нем людей, обычно определяется абсолютной влажностью окружающей среды и оборудованием по его регулировке. Так, например, если на улице 25°С и относительная влажность 60%, при поддержании в помещении температуры 18°С в помещении относительная влажность оказывает-
ся близкой к 100%. Наиболее комфортным для жизнедеятельности человека является относительная влажность на уровне 40-60%.
Кроме помещений для пребывания людей, уровень влажности имеет большое значение также в строительных конструкциях и во многих других помещениях производственно технического назначения. Требования снижения энергопотребления вызывают потребности использования специальных конструктивных элементов — теплоизолирующих навесных ограждающих фасадов, которые по своей сути являются элементами относительно хорошо проницаемыми для паров воды. Паропроницае-мость строительного материала сама по себе не представляет опасности для эксплуатации наружного ограждения, если существует выход пара в атмосферу. Однако с учетом конкретных температурно-влажностных параметров окружающей среды и теплофизических свойств материалов могут наступить условия для конденсации влаги и возможности влагонакопления.
Условия прогрессирующего влагонакопления -условия непригодности конструктивного элемента, определяемое нарушением теплозащиты, ухудшением экологических свойств (образование плесени, грибков и т.д), разрушением капиллярно-пористой структуры при замораживании и оттаивании и, в конечном итоге, к снижению срока эксплуатации всего здания [3]. В ограждающих конструкциях современных зданий перенос тепла и влаги происходит по многомерной схеме. Углы, откосы, сложные крепежные элементы приводит к трехмерным полям и локализации влаги [4].
Высокие требования к влажностному режиму существуют, например, при организации архивов документов. В частности, согласно [5], Фото- и видеодокументы рекомендуется хранить при температуре от 8 до 18 0С и при относительной влажности воздуха от 45 до 65%; согласно [6], кино- и фотодокументы и микрофильмы рекомендуется хранить при относительной влажности воздуха 40-50%. Перед размещением документов в хранилище их необходимо подвергнуть акклиматизации в открытой упаковке при температуре (20±3)0С и относительной влажности воздуха (25 ±5)% для цветных кино- и фотодокументов и (35 ±15)% для черно-белых документов. В соответствии с [7] хранение документов следует осуществлять при температуре 18±2 °С и влажности 55±5%, а докумен-
благоприятная среда жизнедеятельности человека
ты, выполненные на пергаменте и коже, при влажности 60±5%. Таким образом, поддержание необходимой влажности в архивном хранилище является довольно сложной задачей, и требует высокой точности. При этом, уровень влажности должен поддерживаться в узких пределах вне зависимости от времени года и погоды.
На сегодняшний день самым распространенным способом снижения влажности является метод конденсации при охлаждении. Метод заключается в охлаждении воздуха до определенной температуры, удалении части паров воды в виде конденсата и последующем нагреве воздуха до необходимой температуры. Метод может быть использован в системах регулирования влажности, в которых параллельно используются увлажнители, например, парового типа. Данный способ надежен и прост в исполнении, но является весьма энергоемким. Причем доля энергии, затрачиваемая непосредственно на конденсацию влаги соизмерима с общими энергозатратами на охлаждение воздуха.
Другими, используемыми на практике, способами регулировки влажности являются сорбционные способы, которые применяются в основном только для глубокой осушки воздуха. Процесс организуется в адсорбционных колоннах с твердым сорбентом или в абсорбционных колоннах с жидким сорбентом [8]. Процесс является более энергоэффективным, чем метод конденсации при охлаждении, поскольку на стадии сорбции энергозатраты малы. Однако энергоэффективность ограничена тем, что для организации непрерывности процесса требуется десорбция воды из сорбентов, что осуществляется их продувкой горячим воздухом. Использование сорбционных методов для регулировки влажности воздуха (осушка с последующим увлажнением) на практике почти не используется.
Рассмотрим теперь возможности мембранных технологий при решении задач регулировки влажности. Основные принципы, используемые в мембранном газоразделении, приведены в работе [2] и основываются на том, что различные газы (в т.ч. и пары воды) имеют различную проницаемость через поверхность мембраны.
Получение осушенной азотной атмосферы. В
настоящее время все больше развивается технология строительства высотных зданий с двойным остеклением. При этом, в воздушном зазоре между слоями остекления реализуется температура промежуточная между уличной и комнатной, что часто приводит к конденсации и кристаллизации влаги. Данная проблема может быть решена с применением мембранных технологий.
Простейшим способом мембранной осушки воздуха является откачка части потока воздуха через мембрану. При этом в проникшем потоке обогащаются пары воды, а также кислород и углекислый газ и этот поток сбрасывается на улицу, либо подвергается переработке и подается в помещение (например, для компенсации потерь кислорода в помещениях). Непроникший через мембрану поток обогащается азотом и является сухим (осушку можно производить до температур, гораздо ниже 0 0С). Поток осушенной атмосферы и поток, обогащенный кислородом, могут создаваться одновременно на одном мембранном модуле.
В табл. 1 представлены результаты расчета одномодульного мембранного осушителя с применением ПВТМС мембраны [2] при давлении на входе в модуль 8 атм. Начальная точка росы (-10 °С), приведенная к нормальному атмосферному давлению, определяется тем, что для мембранного разделения воздух подвергают сжатию и из него отводится выпавший при сжатии конденсат. В строке энергопотребление приведены энергозатраты на сжатие газа, отнесенные к выходному потоку. Величины энергопотребления являются оценочными и не учитывают КПД компрессора.
Под долей целевого потока в таблице 1 понимается отношение расходов газа в непроникшем потоке (осушенного азота) к потоку питания. Нетрудно видеть, что при доле целевого потока равной 0,8 генерируемая атмосфера остается пригодной для дыхания, но обладает столь низкой точкой росы, что образование конденсата в ограждающей конструкции практически исключено в широком диапазоне температур. Более глубокая осушка и соответствующее снижение содержания кислорода также представляет определенный интерес. Такая атмосфера перспективна для подачи в кабельные системы [9] и другие изолированные
Доля целевого потока 1 0,8 0,6 0,4 0,2
Концентрация кислорода, %(об.) 21 16 12 7 2
Точка росы, °С -10 -30 -50 -75 -100
Энергопотребление, Вт*ч/нм3 63,7 79,6 106,1 159,2 318,4
Таблица 1. Расчетные разделительные характеристики мембранного генератора осушенного азота на основе ПВТМС мембраны.
благоприятная среда жизнедеятельности человека
потока приводит к возможности создания системы поддержания относительной влажности на выходе установки в широком диапазоне: от 0,1% до 100%.
Данная система не требует баллонного газа и гигроскопичных химических реактивов и может с успехом применяться для решения ряда задач строительной физики, например, для использования в установках измерения изотерм сорбции паров воды в пористых материалах, в климатических камерах и для другого испытательного/исследовательского оборудования.
Системы регулировки влажности дыхательных атмосфер. Осушка воздуха путем пропускания части потока через мембрану под действием перепада давлений приводит к снижению содержания кислорода и углекислого газа в воздухе, что, при глубокой осушке приводит к тому, что воздух становится непригоден для дыхания и его поступления (например, за счет негерметичности ограждающей конструкции здания) в жилые помещения нежелательны. Решение данной проблемы может быть осуществлено несколькими путями: в первом случае организуется рециркуляционная схема (рис. 1) [10] с возвратом проникшего потока на вход в модуль. При этом пары воды конденсируют и выводят из системы специальным устройством. Остальные газовые компоненты (кислород, азот, углекислый газ и др.) в такой замкнутой системе сохраняются, и на выходе установки производится осушенный атмосферный воздух.
В табл. 2 приведены расчетные характеристики рециркуляционных мембранных пароот делителей. Температура окружающей среды и входящего воздуха принята равной 20°С, Рассмотрены две температуры охладителя 20 и 5°С. В первом случае в
N Отношение целевого потока к рециркуляционному Вакуумная схема Компрессорная схема
20°С 5°С 20°С 5°С
Точка росы, °С Энерго- затраты, Вт-ч/нм3 Точка росы, °С Энерго- затраты, Вт-ч/нм3 Точка росы, °С Энерго- затраты, Вт-ч/нм3 Точка росы, °С Энерго- затраты, Вт-ч/нм3
1 100 8,79 1.4 8,58 1,5 -4,08 53,3 -16,48 59,2
2 10 5,17 13,9 3,59 14,4 -8,30 58,5 -20,45 64,3
3 5 1,43 27,4 -1,56 28,1 -12,55 63,8 -24,46 69,8
4 2 -8,21 67,0 -13,14 67,7 -22,95 79,5 -32,93 86,0
5 1 -20,04 130,2 -26,49 130,9 -33,63 112,3 -45,08 113,1
6 0,5 -34,85 257,5 -42,85 256,3 -50,66 153,0 -62,09 167,9
7 0,2 -61,90 630,1 -71,29 631,5
Таблица 2. Разделительные характеристики рециркуляционной мембранной системы для осушки воздуха
3 2010 507
Рисунок 1. Принципиальные схемы рециркуляционных
мембранных пароотделителей:
а) — компрессорного типа; б) —вакуумного типа
объемы инженерных систем. Уменьшение содержания паров воды и кислорода приводят к уменьшению коррозии, в том числе, за счет биологических факторов.
Системы прецизионной регулировки влажности. Описанная система генерирования осушенного азота обладает еще одним преимуществом. Путем изменения рабочего давления и потока воздуха на входе легко производить достаточно точную регулировку влажности осушенного азота, имея в качестве верхней границы влажность атмосферного воздуха. Оснащение данной системы термостатированным устройством сброса конденсата на выходе компрессора и увлажнением части выходного
благоприятная среда жизнедеятельности человека
качестве охладителя выступает теплообменник с окружающей средой. Исходная точка — влажность воздуха 50%(отн.) (т.р. 9,32 °С). В компрессорной и вакуумной схемах отношение давлений до и после мембраны принято одинаковым и составляет 5 раз. В качестве мембраны выбрана непористая ПВТМС мембрана. Энергозатраты приведенные в таблице являются оценочной величиной и не учитывают КПД насосов, компрессоров, также не учитывается энергопотребление компрессора низкого давления (рис. 1б). Холодильный коэффициент охладителя принят равным единице, при этом, потери энергии направлены как на охлаждение газового потока, так и на конденсацию паров воды.
Из таблицы можно видеть, что компрессорная схема в целом является менее энергоемкой, и кажется более простой в исполнении (имеется только один компрессор и нет вакуумного насоса). Тем не менее, вакуумная схема более устойчива и более просто регулируема путем выставления расхода на выходе.
Как уже указывалось, рассмотренные рециркуляционные схемы пароотделителей имеют то преимущество, что позволяют получать на выходе осушенный воздух, по содержанию кислорода пригодный для дыхания. Теми же качествами обладают метод конденсации при охлаждении и абсорбционный метод за счет выбора соответствующего абсорбирующей жидкости, практически не поглощающей ни кислород, ни азот и др. газы. Преимущество данного метода состоит в более высокой энергетической эффективности.
Контакторные системы регулировки влажности дыхательных атмосфер. Рециркуляционные схемы пароотделителей, как и абсорбционные схемы
обладают тем недостатком, что могут только снижать влажность дыхательного воздуха. Вариантом регулирования влажности воздуха в широких пределах являются мембранно-контакторные схемы. Мембранные контакторы отличаются от традиционной абсорбционной колонны тем, что мембрана выступает границей раздела фаз, устраняя традиционные недостатки колонн: нестабильность рабочих параметров за счет возможности захлебывания и усадки, необходимость строго вертикального расположения, сложность управления и масштабирования и другие [11]. Для применения контакторных систем в качестве регулятора влажности обязательным является использование принципа влагообмена между уличным и комнатным воздухом, который осуществляется путем абсорбции паров воды в специально подбираемой жидкости и последующей десорбции. В одном из вариантов реализации данной системы один мембранно-контакторный блок располагается на улице, а другой в помещении. Если в помещении необходимо снижение влажности, то в качестве абсорбера используется внутренний блок, а в качестве десорбера — наружный, и наоборот. Десорбцию производят «сдувкой» из абсорбента потоком воздуха паров воды. Процесс влагообмена реализуется за счет разницы температур между абсорбционным и десорбционным блоком. Взаимное расположение блоков в системе приводит к тому, что реализуется заметный энергосберегающий эффект за счет того, что градиент температуры между комнатным и уличным воздухом в большинстве случаев соответствует необходимому направлению влагопереноса (из улицы в помещение или наоборот).
Для данного варианта проведены оценочные расчеты эффективности системы по поддержанию
N Температура на улице, °С Относительная влажность на улице, %(отн.) Расход воздуха в наружном, м*/ч Температура в помещении, °С Влажность в поме-ще-нии, %(отн.) Расход воздуха во внутрен- нем блоке, м3/ч Расход жидко- сти, л/ч Выходная влажность воздуха во внутреннем блоке, %(отн.) Температура наружного блока, °С Температура во внутреннем блоке, °С
1 -20 80 19000 20 30 1000 290 50 -20 25
2 0 40 5000 20 20 1000 400 50 0 30
3 20 25 2000 20 60 1000 200 50 20 20
4 20 90 1000 20 80 1000 200 50 40 20
5 30 60 700 20 90 1000 200 50 40 20
6 40 30 500 20 90 1000 200 50 40 20
Таблица 3. Параметры потоков рециркуляционной мембранной контакторной системы поддержания влажности.
508 З 2010
благоприятная среда жизнедеятельности человека
N Нагрев сдувочного воздуха, Вт Нагрев комнатного воздуха, Вт Нагрев жидкости, Вт Скрытое тепло в комнатном блоке, Вт Скрытое охлаждение или нагрев внутреннего блока Работа на перекачку жидкости, Вт Работа на прокачку воздуха, Вт Итого, Вт
1 0 1200 3600 1000 Охл. <100 11100 16900
2 0 2400 5600 1600 Охл. <100 3300 12900
3 0 0 0 500 Нагрев <100 1700 2200
4 2400 0 1100 1600 Нагрев <100 1100 6300
5 800 0 1100 4300 Нагрев <100 900 7100
6 0 0 0 4300 Нагрев <100 800 5100
Таблица 4. Энергопотребление рециркуляционной мембранной контакторной системы поддержания влажности.
влажности в помещении при различных климатических условиях (табл. 3, 4). Принятые заданными в расчетах значения в табл. 3 выделены серым фоном. Оценочные расчеты рабочего режима проводились без детального моделирования всех конструктивных параметров контакторных блоков. В частности, расходы сдувочного воздуха в уличном блоке существенным образом зависят от параметров мембранных модулей и производительности использованных мембран и определены с точностью на уровне 50%. Расходы жидкости зависят от того, какой жидкий абсорбент был выбран. Расчетные значения на приведенном в таблицах уровне соответствуют применению триэтиленгликоля.
Энергопотребление системы приведено в табл.
4. В расчетах принято, что жидкостной насос увеличивает давление жидкости до 1 атм, КПД равен
0,5. Энергопотребление, связанное с прокачкой газовых потоков, рассчитано исходя из сжатия газа до 0,01 атм, КПД принят также равным 0,5.
Таким образом, энергопотребление системы составляет порядка 2-17Вт • ч на м3 воздуха, что существенно ниже, чем для традиционных мембранных систем (см табл. 1, 2). Если ориентироваться на обеспечение необходимым уровнем влажности помещения объемом 60 м3 при двукратном воздухообмене в час энергопотребление системы будет составлять 240Вт-1кВт. При этом 1 кВт соответствует «тяжелому» режиму увлажнения комнаты за счет отбора паров воды с улицы. Самую существенную часть энергопотребления в данном режиме составляют затраты на перекачку воздуха, которые могут быть уменьшены за счет увеличения пропускной способности модуля в уличном блоке.
Для сравнения. Традиционная система осуше-
ния воздуха производительностью 1000 м3/ч для снижения влажности воздуха с 80%(отн.) до 50% (отн.) при температуре 20°С требует охлаждения воздуха мощностью 2,5 кВт, 3,4 кВт скрытого тепла — итого 5,9 кВт, при значении холодильного коэффициента равном единице. На практике охладитель мощностью 5,9 кВт требует порядка 20 кВт затрат электроэнергии. Контакторная система для решения данной задачи требует около 6 кВт.
Таким образом, описанная контакторная система, не только позволяет обеспечить регулировку влажности с ее увеличением или уменьшением, но и реализует существенный энергосберегающий эффект, по сравнению традиционными системами.
Развитие альтернативных методов осушки воздуха перспективно также тем, что совмещение предварительной осушки и последующего увлажнения воздуха позволяет реализовать компактную систему, обеспечивающую снижение температуры и регулировку абсолютной влажности, как вверх, так и вниз от уличной и/или комнатной.
Осушители воздуха, основанные на мембранной газовой абсорбции, не требуют большой компрессии газа или жидкости [12], поэтому являются довольно компактными и могут быть использованы в автомобилях, обеспечивая тем самым регулировку влажности, и в сочетании с увлажнителями — регулировку температуры в салоне.
Как показано выше, мембранно-абсорбционная система регулировки влажности воздуха может осуществлять не только осушку, но и увлажнение воздуха, в отличие от других систем.
Исследование тепло- массопереноса в строительных материалах. Ограждающая конструкция
З 2010 509
благоприятная среда жизнедеятельности человека
здания, как правило, основана на многослойной структуре из различных пористых материалов, обеспечивая при том теплоизоляцию помещений, определенный уровень воздухообмена и шумоизоляцию. При этом на каждом элементе ограждающей конструкции возникают перепады температуры, влажности и давления, что вызывает сложные процессы тепло- массопереноса внутри стены, включая фасадную систему и внутреннюю отделку. В соответствии с этим становится актуальной задача правильной характеризации свойств и транспортных характеристик пористых (в т.ч. волокнистых материалов) с целью достоверного моделирования тепло- массопереноса, более точного прогнозирования долговечности, теплозащитных и иных интегральных свойств.
На данный момент существуют методики определения базовых свойств строительных материалов: изотерм сорбции паров воды; пористости; распределения пор по размерам; плотности; прочности, и интегральных свойств: приведенного сопротивления теплопереносу; воздухопроницаемости.
Набора указанных характеристик зачастую не достаточно, чтобы правильно разобраться, какие процессы и в какой степени происходят в строительном материале в процессе эксплуатации. Одним из скрытых процессов, который сложно проанализировать на основании существующих методик является образование конденсата в объеме пористого материала за счет перепада температуры и влажности.
При исследовании процесса теплопереноса является важным установить, по каким механизмам переносится тепло в материале, осуществляется ли перенос тепла вместе с движением воздуха, оказывает ли существенное влияние на теплопе-ренос проводимость тепла непосредственного самого материала стены, от каких параметров зависят получаемые интегральные характеристики по теплозащите.
В качестве дополнительного инструмента исследований тепло- массопереноса в строительных материалах могут выступать мембранные технологии. Помимо, уже описанной задачи поддержания влажности на заданном уровне, с помощью мембранных технологий может быть исследован механизм массопереноса воздушной газовой смеси через пористую структуру строительного материала. Для этого достаточно в климатической камере [13] в один из объемов подавать воздух, обогащенный или обедненный азотом. Если при этом, будет обнаружено, что состав воздуха в другом объеме отличается от подаваемого в первый, то можно констатировать факт наличия диффузионного механизма
транспорта через конденсированную среду, т.е. о наличии слоя конденсированной влаги и/или о существенных транспортных характеристиках непосредственно самого строительного материала.
Количественные измерения селективного переноса воздуха без избыточного давления и другие данные могут позволить определить толщину жидкого слоя, место нахождения, размер заполненных жидкостью пор, воздухопроницаемость материала. Эти данные и умение правильно их предсказывать на основе математического моделирования чрезвычайно важны при проектировании зданий для выбора оптимальной ограждающей конструкции, ее параметров и материалов.
Литература
1. И.Ф. Ливчак, А.Л. Наумов. Вентиляция многоэтажных зданий, М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. — 136 с.
2. А.Ю. Окунев. Перспективы применения мембранных технологий при эксплуатации зданий / / Academia. Архитектура и строительство, 2009, №5, 476-479.
3. А.Г. Перехоженцев, А.Г. Гриторов. Расчет влажностного состояния ограждающих конструкций зданий с учетом ветрового режима. Строительная физика в XXI веке, Материалы научно-технической конференции, М. НИИСФ РААСН 2006, стр.136-138.
4. С.В. Корниенко. Температурно-влажностный режим наружных стен с вентилируемым фасадом. Academia. Архитектура и строительство, 2009, №5, стр.389-394.
5. ГОСТ 7.68-95. Фото- и видеодокументы: общие технические требования к архивному хранению.
6. ГОСТ 7.65-92. Кинодокументы, фотодокументы и документы на микроформах. Общие требования.
7. ГОСТ 7.50-2002. Консервация документов. Общие требования.
8. Рамм В.М. Абсорбция газов, М., «Химия», 1976 г. — 656 с.
9. Русаков В.Ф., Способ для предотвращения ускоренного снижения сопротивления изоляции в кабельных линиях связи / / патент РФ № 2082238.
10. НИ. Лагунцов, Е.В. Таланцева, В.В. Тепляков. Оптимизация газоразделительных рециркуляционных мембранных установок / / Теоретические основы химической технологии, 2002, том 36, №2 , с. 170-175.
11. V.V. Usachov, V.V. Teplyakov, A. Yu. Okunev and N.I. Laguntsov. Membrane contactor air conditioning system: Experience and prospects / / Sep. and Pur. Tech., Volume 57, Issue 3, 15 November 2007, pp. 502-506.
12. Usachov V.V., Laguntsov N.I., Okunev A.Y., Teplyakov V.V., Glukhov S.D. Experimental study of
благоприятная среда жизнедеятельности человека
the membrane contactor systems for gas dehumidification // Ars Separatoria Acta. Poland. -2003. — №2. — P. 36-47.
13. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
Мембранные системы регулировки влажности воздуха*
В статье рассматриваются методы регулировки влажности с применением мембранных технологий и их сравнение с традиционными методами осушки (конденсация при охлаждении и сорбционные методы). Рассмотрено три новых способа. В первом случае, производится осушка воздуха путем отбирания части потока воздуха через полупроницаемую мембрану. В данном случае происходит также снижение содержания кислорода с получением инертных газовых атмосфер. Второй способ является модификацией первого, в нем проникший поток подается снова на вход модуля, а влага выводится благодаря устройству сброса конденсата. Данные два метода просты в исполнении и регулировке рабочего режима, а энергопотребление составляет порядка 100 Вт ■ ч/нм3 воздуха. Третий метод — мембранно-абсорбционный, с использованием абсорбционного и десорбционного блоков. Метод позволяет не только понижать, но и повышать влажность воздуха без использования каких-либо дополнительных источников кроме комнатного и уличного воздуха. Энергопотребление такой системы находится на уровне 10Вт ■ ч/нм3, что ниже традиционных систем осушки воздуха. Предложены варианты применения данных трех способов включая осушку воздуха в светопрозрачных ограждающих конструкциях, поддержание микроклимата в помещении и оборудование исследовательских стендов и климатических камер.
Membrane systems for humidity air regulation
by Yu. Okunev, E.V. Levin
The article examines the ways in humidity control with the use of membrane technologies and their comparison with traditional methods of dehydration (the condensation on cooling and absorption methods). The three new ways are considered. The first case, is air drying by taking away part of the flow of air through a semipermeable membrane. In this case there is a reduction of oxygen content with production of inert gas atmospheres. The second method is a modification of the first one. The penetrated flow is fed back to the input of the module, and the moisture is removed by a device reset condensate. These two methods are simple in execution and adjustment of operating mode, and power consumption is about 100 W ■ h/nm3 air. The third method is the membrane-absorption method, with using of equipment for absorption and desorption. The method allows not only reduce, but to increase the humidity of the air without using any additional sources than the indoor and outdoor air. Consumption of such a system is at the level of 10W ■ h/nm3, which is lower than the traditional systems of air drying. Are suggested the variants of these three ways including air drying intranslucent walls, the maintenance of the microclimate in the premises, and equipping of research test stands and climatic chambers.
Ключевые слова: влажность, влага, адсорбция, поглощение, десорбция, мембранное газовое разделение, мембранный модуль, мембранный замыкатель, экономия энергии.
Key words: humidity, moisture condensation, adsorption, absorption, desorption, membrane gas separation, membrane module, membrane contactor, energy saving.
*Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №09-08-13804-офи_ц и государственного контракта №П2121 от 05.12.2009
З 2010 511
