Autors: Mycond tehniskā nodaļa
Ievads: sekas, ja netiek pilnībā ņemti vērā mitruma avoti
Viena no visizplatītākajām projektēšanas kļūdām, izstrādājot gaisa kondicionēšanas un sausināšanas sistēmas, ir ņemt vērā tikai 1–2 mitruma avotus, ignorējot pārējos. Šāda mitruma pieplūdumu nenovērtēšana rada nopietnas fiziskas un ekonomiskas sekas: kondensāta veidošanos uz aukstām virsmām, metāla konstrukciju koroziju, pārmērīgu energoresursu patēriņu, iekārtu avārijas nolietojumu un pelējuma attīstību.
Lai nodrošinātu optimālu mikroklimatu telpās Latvijā, kur klimatiskie apstākļi tādās pilsētās kā Rīga, Daugavpils, Liepāja un citur raksturojas ar paaugstinātu gaisa mitrumu, īpaši svarīgi ir ņemt vērā visus potenciālos mitruma avotus. Tas ļaus pareizi ieprojektēt sausināšanas sistēmu un izvairīties no pārmērīga mitruma radītām problēmām.
Šajā rakstā mēs aplūkosim 7 galvenos mitruma pieplūdes avotus ēkās un telpās, kurus noteikti jāņem vērā inženiertehniskajos aprēķinos. Katram avotam ir sava specifika un aprēķinu metodika, bet to kopsumma nosaka prasības sausināšanas un gaisa kondicionēšanas sistēmām.
Ūdens tvaika masas pārneses fiziskie pamati
Lai pareizi izprastu mitruma pārneses procesus ēkās, nepieciešams operēt ar galvenajiem gaisa psihrometriskajiem parametriem: mitruma saturu (g/kg sausā gaisa), relatīvo mitrumu (%) un rasas punkta temperatūru. Tieši šo parametru starpība rada dzinējspēku mitruma pārvietošanai.
Ūdens tvaika masas pārnese ēkās notiek vairāku faktoru ietekmē: mitruma satura atšķirības starp dažādām zonām, temperatūras gradienta un gaisa kustības ātruma. Mitruma pārneses intensitāte ir tieši proporcionāla ūdens tvaika daļējo spiedienu starpībai, kas savukārt ir atkarīga no gaisa temperatūras un mitruma satura.
Svarīgi saprast: jo augstāka ir gaisa temperatūra, jo vairāk mitruma tas var saturēt un jo intensīvāks būs mitruma pārneses process, ja pastāv daļējo spiedienu gradients. Šis princips ir visu telpās esošo mitruma avotu aprēķinu pamatā.
Avots 1: mitra gaisa infiltrācija caur ēkas norobežojošajām konstrukcijām
Mitra gaisa infiltrācija caur norobežojošajām konstrukcijām notiek ārējā gaisa iekļūšanas dēļ pa spraugām, neblīvumiem un neizolētiem ailojumiem ēkās. Latvijas mitrajā klimatā, īpaši piekrastes pilsētās Rīga, Liepāja un Jūrmala, šis avots var būt viens no nozīmīgākajiem.
Mitruma pieplūduma aprēķina metodika infiltrācijas dēļ balstās uz infiltrējošā gaisa masas plūsmas noteikšanu, kas jāreizina ar ārējā un iekšējā gaisa mitruma satura starpību. Infiltrācijas intensitāte ir atkarīga no vēja spiediena, temperatūru starpības (radot skursteņa efektu) un ēkas hermētiskuma klases.
Vasaras periodā mitrā klimatā infiltrācija var veidot līdz 40–60% no kopējā mitruma pieplūduma. Svarīgi atzīmēt, ka šīs vērtības nav fiksētas un var būtiski atšķirties atkarībā no konkrētā projekta apstākļiem, norobežojošo konstrukciju stāvokļa un ēkas novietojuma mikroklimatiskajām īpatnībām.
Avots 2: mitruma izdalīšanās no cilvēkiem (elpošana un svīšana)
Cilvēku radīts mitrums ir būtisks avots telpās ar augstu cilvēku blīvumu, piemēram, birojos, sporta zālēs, tirdzniecības centros Daugavpilī, Jelgavā vai Ventspilī. Cilvēka ūdens tvaika izdalīšanās fizioloģiskais mehānisms ietver divus galvenos procesus: elpošanu (izelpa ar piesātinātu gaisu ap 37°C) un svīšanu.
Normatīvās mitruma izdalīšanās vērtības uz vienu cilvēku būtiski atkarīgas no fiziskās aktivitātes: miera stāvoklī – 40–50 g/h, vieglā darbā – 70–120 g/h, intensīvas slodzes laikā – līdz 200–300 g/h. Papildu ietekmējošie faktori ir telpas temperatūra un apģērba veids.
Lai aprēķinātu kopējo mitruma izdalīšanos no cilvēkiem, izmanto formulu, kur kopējais mitruma daudzums ir cilvēku skaits, reizināts ar vienas personas specifisko mitruma izdalīšanos noteiktos apstākļos. Projektējot sausināšanas sistēmas sporta zālēm, ražošanas cehiem vai tirdzniecības zālēm, jāņem vērā maksimāli iespējamais cilvēku skaits un to aktivitātes līmenis.
Avots 3: atvērtas durvis, vārti un iekraušanas rampas
Mitruma pieplūdums caur atvērtām durvīm, vārtiem un iekraušanas rampām ir būtisks faktors noliktavu, ražošanas un tirdzniecības telpām. Masas pārneses mehānisms šajā gadījumā ietver brīvkarlību pie gaisa blīvuma atšķirībām un piespiedu gaisa apmaiņu cilvēku un transporta kustības dēļ.
Šādu mitruma pieplūdumu novērtēšanas metodika balstās uz gaisa daudzuma noteikšanu, kas iekļūst vienā atvēršanas reizē, reizinātu ar ārējā un iekšējā gaisa mitruma satura starpību un atvēršanas biežumu stundā. Noliktavu vārtiem ar laukumu 10–20 m² un atvēršanas ilgumu 2–5 minūtes šīs vērtības var būt diezgan lielas.
Mitruma pieplūduma caur atvērtām durvīm aprēķina algoritms sastāv no trim posmiem: atveres laukuma noteikšana, atvēršanas biežuma un ilguma novērtējums, stundā ienākošās mitruma masas aprēķins. Visi šie parametri ir individuāli katram objektam un jāprecizē sausināšanas sistēmu projektēšanas laikā.
Avots 4: mitri produkti un materiāli
Mitruma izdalīšanās no pārtikas produktiem (dārzeņi, augļi, gaļa, zivis) un būvmateriāliem (svaigs betons, apmetums), kā arī tekstila un papīra ir svarīgs mitruma pieplūduma avots atbilstoša tipa telpās. Baltijas valstīs ar attīstītu pārstrādes un uzglabāšanas sektoru šim avotam ir īpaša nozīme.
Lai novērtētu mitruma izdalīšanos no produktiem un materiāliem, izmanto vairākas metodes: pēc produkta masas izmaiņām uzglabāšanas laikā, pēc empīriskiem mitruma izdalīšanās koeficientiem, pēc žāvēšanas kinētikas. Izdalīšanās intensitāte ir atkarīga no uzglabāšanas temperatūras, gaisa plūsmas ātruma ap produktu un produkta sākotnējā mitruma.
Projektējot sistēmas dārzeņu glabātavām, aukstuma kamerām un būvmateriālu noliktavām, nepieciešams izmantot specializētus aprēķinus, kas ņem vērā konkrētu produktu un materiālu specifiku. Jāatzīmē, ka skaitliskās mitruma izdalīšanās vērtības ir orientējošas un jāpielāgo, ņemot vērā konkrētā objekta apstākļus.
Avots 5: atklātas ūdens virsmas, baseini, rezervuāri un tehnoloģiskās vannas
Izgarojumi no ūdens virsmām ir viens no intensīvākajiem mitruma avotiem, īpaši baseinos, akvaparkos un ražošanas telpās ar tehnoloģiskajām vannām. Jūrmalā, Latvijas pazīstamajā kūrortpilsētā, šis mitruma avots ir īpaši nozīmīgs viesnīcu kompleksiem ar baseiniem.
Izgarošanas procesa fizika balstās uz ūdens tvaika masas pārnesi no ūdens virsmas gaisā. Izgarošanas intensitāti aprēķina, izmantojot empīriskas formulas, un tā ir atkarīga no ūdens temperatūras, gaisa temperatūras un mitruma, kā arī gaisa kustības virs ūdens virsmas.
Mitruma pieplūduma aprēķina algoritms no ūdens virsmām ietver: ūdens virsmas laukuma noteikšanu, ūdens un gaisa temperatūras mērījumus, piesātinātā tvaika spiedienu starpības aprēķinu un atbilstošas izgarošanas formulas piemērošanu. Baseiniem ar ūdens temperatūru 26–30°C raksturīgi ievērojami izgarojuma apjomi, kas ir noteicoši sausināšanas sistēmu projektēšanā.
Avoti 6 un 7: pieplūdes ventilācija ar nepietiekamu apstrādi un tehnoloģiskie procesi
Pēdējie divi nozīmīgie mitruma avoti saistīti ar tehniskajām sistēmām un ražošanas procesiem. Pieplūdes ventilācija, ja ārējais gaiss netiek pienācīgi apstrādāts (sausināts), telpā var ienest ievērojamu mitruma daudzumu. Tas ir īpaši aktuāli Latvijas mitrajā klimatā, jo īpaši piekrastes pilsētās.
Mitruma pieplūduma aprēķins no pieplūdes ventilācijas tiek veikts, reizinot pieplūdes gaisa masas plūsmu (kg/h) ar ārējā un iekšējā gaisa mitruma satura starpību. Šis aprēķins ir pamats ventilācijas gaisa sausināšanas sistēmu izvēlei.
Tehnoloģiskie procesi, piemēram, iekārtu mazgāšana, veļas mazgāšana, rūpnieciskā žāvēšana, vārīšana un tvaicēšana, arī ir nozīmīgi mitruma avoti. Šādu avotu inventarizācijas metodika ietver: visu tehnoloģisko procesu uzskaitījumu, ūdens vai tvaika patēriņa novērtējumu katram procesam un pārrēķinu uz ūdens tvaika masu stundā.
Kopējais mitruma pieplūdums: aprēķinu metodika un tipiskās projektēšanas kļūdas
Lai noteiktu kopējo mitruma pieplūdumu telpā, jāievēro skaidrs algoritms: veikt visu potenciālo mitruma avotu inventarizāciju, aprēķināt mitruma izdalīšanos no katra avota atsevišķi, summēt visas sastāvdaļas un pievienot 10–20% rezervi neņemtiem vērā faktoriem. Šīs rezerves apjoms ir atkarīgs no projekta nenoteiktības pakāpes.
Starp tipiskajām projektēšanas kļūdām, kas noved pie mitruma pieplūduma nenovērtēšanas, izceļas: infiltrācijas ignorēšana (īpaši vasarā mitrā klimatā), novecojušu cilvēku mitruma izdalīšanās normu izmantošana, sezonālās korekcijas trūkums un fiksētu rokasgrāmatu vērtību pielietošana bez sasaistes ar konkrēta objekta apstākļiem.
Jāņem vērā, ka standarta metodikas var būt nepietiekamas ekstrēmos klimatiskos apstākļos, pie relatīvā mitruma 90–100%, objektiem ar sarežģītiem tehnoloģiskajiem procesiem vai ar neregulāru ekspluatāciju. Šādos gadījumos nepieciešams veikt instrumentālus mērījumus, īpaši lieliem noliktavu kompleksiem, baseiniem ar nestandarta ekspluatācijas režīmu un ražošanas cehiem.
BUJ: Biežāk uzdotie jautājumi
Kā noteikt dažādu mitruma avotu uzskaites prioritāti?
Prioritāti nosaka objekta tips. Latvijas sabiedriskām ēkām parasti nozīmīgākie ir cilvēku radītā mitruma izdalīšanās un infiltrācija. Baseinos — izgarošana no ūdens virsmas. Noliktavās — infiltrācija caur vārtiem un produktu mitruma izdalīšanās. Ieteicams vispirms novērtēt visus konkrētā objekta mitruma avotus un pēc tam fokusēties uz 2–3 nozīmīgākajiem.
Vai drīkst izmantot fiksētas specifiskās mitruma pieplūduma vērtības no rokasgrāmatām?
Rokasgrāmatu vērtības var kalpot tikai kā orientieris sākotnējai novērtēšanai. Reālās mitruma izdalīšanās vērtības ir atkarīgas no konkrētā objekta apstākļiem. Precīziem aprēķiniem jāņem vērā Latvijas klimata īpatnības, ekspluatācijas režīms, norobežojošo konstrukciju raksturlielumi un citi faktori.
Kā ņemt vērā sezonālas izmaiņas mitruma pieplūdumā no infiltrācijas?
Sezonāluma ņemšanai vērā jāizmanto konkrētās Latvijas pilsētas (Rīga, Liepāja, Daugavpils) klimatiskie dati pa mēnešiem. Aprēķinus veic atsevišķi vasaras un ziemas periodiem. Vasarā ārējā gaisa mitruma saturs parasti ir augstāks un infiltrācija palielina telpas mitrumu, ziemā — pretēji.
Kādi instrumentālie paņēmieni ļauj izmērīt faktisko mitruma pieplūdumu?
Precīzai mitruma pieplūduma mērīšanai var izmantot: mitruma bilanci ventilācijas sistēmā (pieplūdes un nosūces gaisa mitruma satura mērījumi), kondensācijas metodi (sausināšanas sistēmas savāktā kondensāta mērīšana), gravimetrisko metodi produktu un materiālu mitruma izdalīšanās noteikšanai.
Kā aprēķināt mitruma pieplūdumu no atvērtām durvīm, ja atvēršanas biežums nav zināms?
Ja dati nav pieejami, var izmantot tipiskas vērtības līdzīgiem objektiem vai veikt novērojumus raksturīgā periodā. Noliktavām Latvijā var orientēties uz 1–5 atvēršanām stundā nelielām durvīm un 0,5–2 atvēršanām lieliem vārtiem, ar turpmāku precizēšanu ekspluatācijas laikā.
Vai nepieciešams iekārtu jaudas rezervs virs aprēķinātā mitruma pieplūduma?
Jaudas rezerve ir nepieciešama vairāku faktoru dēļ: sākotnējo datu neprecizitāte, ekspluatācijas režīma iespējamās izmaiņas, iekārtu efektivitātes pasliktināšanās laika gaitā. Sausināšanas sistēmām ieteicams paredzēt 15–30% rezervi no aprēķinātās jaudas atkarībā no sākotnējo datu nenoteiktības pakāpes.
Kurus mitruma avotus projektētāji visbiežāk ignorē?
Visbiežāk tiek ignorēta mitra gaisa infiltrācija caur norobežojošajām konstrukcijām, mitruma pieplūdums no atvērtām durvīm un no mitriem produktiem/materiāliem. Šo avotu nenovērtēšana noved pie nepietiekamas sausināšanas sistēmu jaudas, kondensāta veidošanās, pelējuma attīstības un konstrukciju korozijas, kas Latvijas klimatiskajos apstākļos ir īpaši kritiski.
Secinājumi
Pareiza visu mitruma avotu uzskaite ir fundamentāls nosacījums efektīvas gaisa sausināšanas un kondicionēšanas sistēmas izveidei. Projektēšanas galvenie principi ir: visu potenciālo mitruma pieplūduma avotu pilnīga uzskaite, aprēķinu pielāgošana konkrētajam objektam un sezonālo Latvijas klimata apstākļu ievērošana.
Inženieriem-projektētājiem ieteicams: veikt detalizētu visu mitruma avotu inventarizāciju katram objektam, nebalstīties tikai uz rokasgrāmatu vērtībām, paredzēt nepieciešamo iekārtu jaudas rezervi, kā arī nodrošināt iespēju instrumentāli izmērīt faktisko mitruma pieplūdumu ekspluatācijas stadijā.
Mitruma pieplūduma aprēķinu precizitāte tieši nosaka visas gaisa kondicionēšanas un sausināšanas sistēmas uzticamību un ekonomiskumu. Investīcijas pareizā projektēšanā, ņemot vērā visus mitruma avotus, atmaksājas, pateicoties sistēmas energoefektivitātes paaugstināšanai, iekārtu un konstrukciju kalpošanas laika pagarināšanai, kā arī optimāla mikroklimata nodrošināšanai cilvēkiem, tehnoloģiskajiem procesiem un materiālu saglabāšanai.
