Кіріспе
Ылғалдылықты азайтатын құрылғы
Нығайтқыш – ауадағы ылғалдылық деңгейін азайтып, оны тұрақтандыратын ауа кондиционерлеу құрылғысы. Олар тұрғын үйлерде, бассейндерде, сондай-ақ өндіріс орындарында және қоймаларда қолданылады. Кәдімгі кондиционерлер салқындату орамдарын шығу нүктесінен төмен температурада жұмыс істеу арқылы ылғалдылықты азайтуды салқындатумен біріктіреді және конденсатталған суды шығарып тастайды.
Шолу
Құрғақсыздағыштар ауадан суды шығарып алады. Құрғақсыздандырғыштардың екі кең таралған түрі бар: конденсатты құрғақсыздандырғыштар және адсорбциялық құрғақсыздандырғыштар, сондай-ақ басқа да жаңа дизайндар да бар. Конденсатты құрғақсыздандырғыштар конденсат деп аталатын суды жинау үшін салқындату циклын пайдаланады, ол әдетте сұр су болып есептеледі, бірақ кейде өнеркәсіптік мақсаттар үшін қайта қолданылуы мүмкін. Кейбір өндірушілер конденсатты ішуге жарамды суға айналдыру үшін кері осмостық сүзгілерді ұсынады. Адсорбциялық құрғақсыздандырғыштар (сіңіру құрғақсыздандырғыштары деп те аталады) ылғалды кремний гелі сияқты суды жақсы сіңіретін материалдармен байланыстырады. Арзан тұрмыстық құрылғыларда бір рет қолданылатын суды жақсы сіңіретін заттардың картридждері, гель немесе ұнтақ болады. Ірі коммерциялық қондырғылар сорбентті ыстық ауа арқылы ылғалды алып тастап, ылғалды ауаны бөлмеден сыртқа шығарады. Мембраналық құрғақсыздандырғыштардың жаңа класы, мысалы иондық мембраналық құрғақсыздандырғыш, суды сұйық түрінде емес, бу ретінде шығарады. Бұл жаңа технологиялар кіші жүйелердің өлшемдерін азайтуға немесе жоғары тиімділікке қол жеткізуге бағытталған болуы мүмкін. Құрғақсыздандырғыштардың энергия тиімділігі кең ауқымда өзгеруі мүмкін.
Тарих
Бірінші ылғалсыздандырғыш американдық өнертапқыш Уиллис Карриер 1902 жылы Бруклиндегі баспахананы ылғалсыздандыру үшін жасаған. Карриер бұл жаңалықты кейіннен ауа кондициялау саласындағы жаңа өнертапқыштарға ықпал еткенін айтты. Бұл "белсенді" ылғалсыздандырғыштар ауадан суды конденсациялап шығарды. Дегенмен, "пассивті" ылғалдылықты реттеу, мысалы, табиғи желдетуді күшейту, ежелгі заманнан бері қолданылып келеді.
Жылу конденсациясын ылғалсыздандыру
Бұл әдістер суық беткейден ауа өте кіргенде жұмыс істейді. Судың қанығу бу қысымы температура төмендеген сайын азаяды, сондықтан ауадағы су беткейде конденсацияланып, ауадан бөлінеді.
Тоңазытқыш (электрлік)
Электрлік тоңазытқышпен жұмыс істейтін ылғалсыздандырғыштар – ылғалсыздандырғыштардың ең көп таралған түрі. Олар ылғалды ауаны желдеткіш арқылы суытылған буландырғышқа тартады. Буландырғыштардың 3 негізгі түрі бар: спиральды құбыр, қабырғалы және құбырлы, сондай-ақ микроканалды технология. Тоңазытқыш құрылғысының суық буландырғыш тізбегі суды конденсациялайды, ол алынып тасталады, содан кейін ауа конденсатор тізбегі арқылы қайта жылытылады. Енді ылғалсыздандырылған, жылытылған ауа бөлмеге таратылады. Бұл процесс жоғары температурада және жоғары нөлдік температурада ең тиімді жұмыс істейді. Суық климатта тиімділігі төмендейді. Тиімділіктің ең жоғары деңгейі 20 °C (68 °F) және 45% салыстырмалы ылғалдылықта қол жеткізіледі. Ауа температурасы төмен болғанда, салыстырмалы ылғалдылықтың мәні артады. Мұндай жиналу ылғалсыздандырғыштың тиімді жұмыс істеуіне кедергі келтіреді және конденсацияланған су жиналған мұздан ағып, жинақтау ыдысына түспесе, су зақымдануына әкелуі мүмкін. Ауыр жағдайларда мұз механикалық элементтерді деформациялап, бұрмалап, тұрақты зақымдануға себеп болуы мүмкін. Сапалырақ ылғалсыздандырғыштарда мұз немесе тоң сезімтал датчиктері болуы мүмкін. Олар құрылғыны өшіріп, мұз басқан тізбектердің жылынып, еріуіне мүмкіндік береді. Ерігеннен кейін құрылғы әдетте автоматты түрде қайта іске қосылады. Көптеген мұз датчиктері қарапайым термиялық қосқыштар болып табылады және мұздың жиналуын тікелей сезінбейді. Баламалы конструкция ауа ағынының кедергісін сезініп, салқындатқыш тізбектерді осыған ұқсас әдіспен өшіреді. Ылғалсыздандырғыштардың кейбір бұзушылықтары, мысалы, тоңазытқыш заттың ішінара жоғалуы, тізбектердің қайта-қайта мұздануына әкелуі мүмкін. Мұндай жағдайда жабдықты жөндеу немесе ауыстыру қажет.
Термоэлектрлік ылғалсыздандырғыш
Термоэлектрлік ылғалсыздандырғыштар Пелтье жылу сорғысын пайдаланып, бетті салқындатып, ауадан су буын конденсациялайды. Бұл конструкция қарапайым және механикалық компрессорлы ылғалсыздандырғышқа қарағанда тыныш жұмыс ілеу артықшылығына ие. Дегенмен, салыстырмалы түрде төмен өнімділік коэффициентіне байланысты, бұл конструкция көбінесе кішкентай ылғалсыздандырғыштарда қолданылады. Мұз жиналуы салқындатқыш ылғалсыздандырғыштардағыдай проблема тудыруы мүмкін.
Абсорбция/суландырушы заттың ылғалсыздандырылуы
Бұл процесте ылғалды сіңіретін арнайы материал қолданылады, ол құрғатушы деп аталады, және ол кондицияланатын ауаға ұшыратылады. Ылғалға толы материал содан кейін басқа жерге жылжытылады, онда ол "қайта зарядталады", әдетте қыздыру арқылы ылғалдылықты шығару үшін. Құрғатушы бір жұмыс циклы ішінде белбеуге немесе оны тасымалдаудың басқа құралына орнатылуы мүмкін. Абсорбция принципі бойынша жұмыс істейтін ылғалсыздандырғыштар, әсіресе төмен температурадағы жоғары ылғалдылық деңгейлері үшін қолайлы. Олар өнеркәсіптің түрлі салаларында 35%-дан төмен ылғалдылық деңгейіне қол жеткізу үшін жиі қолданылады. Компрессор бөлшектерінің болмауына байланысты, құрғатушы ылғалсыздандырғыштар компрессорлық ылғалсыздандырғыштарға қарағанда жеңіл және тыныш жұмыс істейді. Құрғатушы ылғалсыздандырғыштар компрессорлық ылғалсыздандырғыштарға қарағанда төмен температурада жұмыс істей алады, себебі бұл құрылғы төмен температурада ылғалдылықты конденсациялау тиімділігінің төмендеуіне тәуелді емес. Құрғатушы ылғалсыздандыруды шектеулі қабылдануының себептері бастапқы орнату құнына, жұмыс істеудің артықшылықтарының толыққанды түсінілмеуіне, технология туралы білудің жетіспеуіне және жаңа технологияның пайдасына басымдық бермейтін компаниялардың саясатына байланысты болуы мүмкін.
Мембрананы ылғалсыздандыру
Бірнеше тәсілдер су буын мембрана арқылы ауа ағынымен өткізу арқылы алып тастауға мүмкіндік береді. Мембраналық ылғалсыздандыру конденсациясыз су буын жоюға мүмкіндік береді; бұл буландырудың жоғары энтальпиясын қажет ететін энергияны үнемдеуге көмектеседі, соның арқасында жақсы жобаланған жүйелер үшін жоғары тиімділікке қол жеткізіледі. Мұндай ылғалсыздандыруды тасталған ауа ағынымен пассивті түрде жүзеге асыруға болады; Энергияны қайтару желдетуіне қараңыз. Активті жүйелер қысым градиенттерін немесе электрокатализдік тәсілдерді пайдалана алады.
Мембрананы сұйықтықты таңдау
Селективті мембраналар су буынан басқа қоршаған ортаның газдарын тоқтатып тұратын материалдарды қолданады. Су буы концентрация айырмашылығының нәтижесінде осы мембраналар арқылы диффузияланады. Концентрацияның мұндай айырмашылығы (парциалды қысым) вакуумдық сорғылау арқылы немесе судың төмен концентрациясы бар ауа ағынынан өту арқылы туындауы мүмкін. Ең тиімді конструкциялар вакуумды сыртқы ауадан оқшаулайтын екі мембрананы пайдалану арқылы энергияны сақтайды. Бұл вакуумдық сорғыдағы қысымды күрт төмендетеді, энергияны үнемдейді. Мұндай жүйелер көбінесе "Изотермалық мембраналық ылғалды сығыру" деп аталса да, соңғы зерттеулер оларды жылу алмасумен біріктіру арқылы тиімдірек етуге болатынын көрсетті. Мұндай интеграция буды сығылу циклінің COP-ын жақсарту (жақын температуралар арасында жұмыс істеу арқылы) және мембранаға жақын ауаның араласуын күшейту арқылы өнімділікті арттыра алады. Селективті мембраналар мембрана ішінде суды (немесе басқа ерітіндіні) сіңіре алатын сұйықтықты бекіту арқылы жасалуы мүмкін, бұл "сұйықтықпен қамтамасыз етілген мембрана" деп аталады. Әдетте, екі қабаттан тұрады: сіңіретін сұйықтықты ұстап тұратын жоғары кеуекті мембрана және сұйықтықтың шығуына кедерілес ететін тоқтату қабаты. Бұл сіңіретін сұйықтық қабаты оларға қатты селективті материалдар немесе өте кішкентай тесіктер болмаса да, селективті мембраналар сияқты жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Суды жақсы сіңіретін (гигроскопиялық) сұйықтықтар гликоль қоспаларын немесе иондық сұйықтықтарды қамтуы мүмкін.
Ионикалық мембрананы ылғалсыздандыру
Иондық мембрана ылғалдылықты жабық кеңістікке сіңіруге немесе одан шығаруға, конденсация немесе таңдамалы материалдар емес, химиялық реакцияларды пайдалану үшін қолданылуы мүмкін. Бұл жүйелер электродтар мен протон өткізгіш мембраналарды қолданады, олар электролиз арқылы су буын жояды. Анодта су протондарға, және электрондарға бөлінеді, онда протондар материал арқылы өтіп, екінші жағындағы атмосфералық оттегімен әрекеттесіп, қайтадан су түзеді. Мүмкін, мұндай электролиз негізіндегі ылғалдылықты кетіруге арналған алғашқы материалдар қатты полимерлік электролит (SPE) мембраналары болған. Бұл тәсіл ұзақ мерзімді күтімді қажет ететін жабық кеңістіктер үшін аз қуатты, тұрақты күйдегі ылғалдылықты кетіру құрылын қамтамасыз етеді. Бұл электролиттік процесс 0,2 м³ (7 куб. фут) көлемді кеңістіктен күніне 0,2 граммнан бастап, 8 м³ (280 куб. фут) көлемді кеңістіктен күніне 58 граммға дейін ылғалдылықты кетіру мүмкіндігін ұсынады. SPE жүйелері әдетте жоғары дегидратациялық қабілетке ие болмайды, бірақ су буы электролиз арқылы алынып тасталғандықтан, процесс күтімді қажет етпейді. Бұл процесс жұмыс істеу үшін өте аз электр энергиясын қолданады, қозғалатын бөліктері жоқ, сондықтан иондық мембраналар жұмыс кезінде үнсіз және ұзақ мерзімде өте сенімді болады. SPE ылғалдылықты кетіру құрылғылары әдетте сезімтал электрлік компоненттерді, медициналық жабдықтарды, мұражай экспонаттарын немесе ғылыми аппараттарды ылғалды ортадан қорғау үшін қолданылады. SPE протондарды өткізгіш қатты полимерлік электролиттен және асыл металл бөлшектерінен тұратын катализдік қабаты бар кеуекті электродтардан тұрады. Мембранаға қосылған электродқа кернеу берілгенде, анод жағындағы (ылғалдылықты кетіру жағындағы) ылғал сутегі иондарына (H+) және оттегіге бөлінеді. Сутегі иондары мембрана арқылы катод жағына (ылғалды шығару жағына) миграциялайды, онда ауадағы оттегімен әрекеттесіп, су молекулалары (бу) шығарылады. Дегидратацияланатын жақтан оттегі шығарылады, және егер ауа өткізбейтін кеңістікке көп мөлшерде су енгізілсе, онда кеңістіктің ішінде оттегі жиналуы мүмкін.
Конденсат
Барлық ылғалсыздандырғыштар конденсатты жинамайды; мысалы, көптеген адсорбциялық түрлері қыздырылған адсорбенттен су буымен қаныққан ауа ағынын шығарады. Бұл ауа қайтадан конденсацияланып конденсат ретінде жиналады немесе сыртқа шығарылуы мүмкін. Сондай-ақ, кейбір кондиционерлер жиналған конденсатты сыртқы конденсатор спиральдарына шашыратып, оны булану арқылы салқындатып, жалпы тиімділігін арттырады.
Тарату
Конденсация технологиясын қолданатын өнімдер дәстүрлі түрде жылы ауаның ылғалдылығын суық бетте конденсациялап пайдаланған. Бүгінде, жабық кеңістегі қаныққан буға негізделген жылы конденсация технологиясы, ауаны нөлден төмен температурада ылғалсыздандыруға мүмкіндік береді. Бұл өте энергия үнемдейтін технология және барлық температурада бірдей тиімді. Көптеген портативті ылғалсыздандырғыштар конденсат жиналатын ыдыспен жабдықталған, әдетте, жиналған ыдыс толған кезде анықталатын жүзу сенсорымен, ылғалсыздандырғышты өшіріп, жиналған судың ағып кетуін болдырмау үшін. Жылы және ылғалды ортада, мұндай ыдыстар әдетте 8–12 сағат ішінде суға толады және үздіксіз жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін күніне бірнеше рет қолмен босату және ауыстыру қажет болуы мүмкін. Көптеген портативті ылғалсыздандырғыштарды конденсат ағызуын тікелей шланг арқылы дренажға қосуға бейімдеуге болады. Кейбір ылғалсыздандырғыш үлгілерін су құбырының дренаж жүйесіне қосуға немесе ылғал жиналғанда оны босату үшін кіріктірілген су сорғысын пайдалануға болады. Егер гравитациялық дренаж мүмкін болмаса, жиналған суды жою орнына тасымалдау үшін жеке конденсат сорғысын қолдануға болады. Орталық кондиционерлерді әдетте дренажға қосу қажет, себебі мұндай жүйелерден алынған конденсат суын бірнеше контейнерден жиі қолмен босату тиімсіз. Егер конденсат суы кәріз жүйесіне бағытталса, ғимаратқа септикалық иіс пен кәріз газдарының кіруін болдырмау үшін тиісінше тұтқындалуы керек. Конденсатты үйдің септик жүйесіне жіберуге болмайды, себебі оған арнайы тазарту қажет емес. Егер ауа өңдегіштің (буландырғышты қамтитын) биіктігі жаңбыр суына арналған жерүсті дренаж құбырларының деңгейінен жоғары болса, конденсат дренаж құбырларын көбінесе оларға бағыттауға болады. Ауа өңдегіштер, мысалы, үйдің жертөлесінде орналасқан болса, суды жерүсті дренажға көтеру үшін конденсат сорғысын пайдалануы керек болуы мүмкін.
Ішуге жарамдылығы
Жалпы, ылғалсыздандырғыштан шыққан су шаңсудың салыстырмалы түрде таза түрі саналады: ішуге жарамсыз, бірақ бау-бақша өсімдіктерін емес, үй өсімдіктерін суаруға болады. Денсаулыққа қатысты алаңдаушылықтар:
Құрылыс
Құрылыс алаңдарында және үй-жайларды жөндеу кезінде артық ылғалды немесе көңді жою үшін ылғалсыздандырғыштар қолданылады.
Өнеркәсіптік процестер
Құрғақсыздандырғыштар өнеркәсіптік климаттық камераларда салыстырмалы ылғалдылықты және шөл нүктесін төмендету үшін қолданылады. Олар қалдық суды және таза суды тазарту станцияларынан бастап, ылғалдылықты бақылау маңызды жабық өсіру бөлмелеріне дейін көптеген өнеркәсіптік салаларда пайдаланылады.
Нарықтың көлемі
2015 жылғы бағалау бойынша, 2022 жылға қарай ылғалдатқыштардың күтілетін жылдық жаһандық нарығы шамамен 3,5 миллиард долларды құрады. Бұл түрлі типтер мен қолданыстарды, соның ішінде тұрмыстық және өнеркәсіптік салалардағы, сондай-ақ желдету және адсорбциялық сияқты технологияларды қамтиды.