Подбор увлажнителя для приточной установки: расчёт влагосодержания наружного и внутреннего воздуха по формуле Арденa Бака, расход пара с учётом плотности воздуха и подсказка по типу устройства. Параметры по ГОСТ 30494 и СанПиН 1.2.3685-21.
Дефолтные значения — расчётная зимняя для Москвы (−25 °C, φ 77 %), нормальные параметры жилых помещений (20 °C, φ 50 %), стандартное атмосферное давление (101,325 кПа). Расчёт обновляется при изменении любого поля.
Зимой при отоплении влажность приточного воздуха падает до 10–20 % — без увлажнения слизистые сохнут, повышается восприимчивость к ОРВИ, рассыхается мебель и музыкальные инструменты.
Зимой холодный наружный воздух содержит очень мало влаги (при −25 °C даже при 100 % относительной влажности — всего около 0,5 г пара на килограмм сухого воздуха). После нагрева в калорифере до +20 °C относительная влажность падает до 5–10 % — это пустыня по психрометрическим меркам. Чтобы поднять её до санитарной нормы 40–60 %, в приточной системе нужен увлажнитель.
Точный расчёт позволяет подобрать модель с подходящим расходом пара. Маленький увлажнитель не сможет вытянуть нужную влажность, большой — переплата за оборудование и расход воды.
Давление насыщенного водяного пара рассчитывается по формуле Ардена Бака (1996) — точнее формулы Магнуса/Тетенса, особенно при отрицательных температурах:
над водой (t ≥ 0): pнас = 0,61121 · exp[(18,678 − t/234,5) · (t / (257,14 + t))]
над льдом (t < 0): pнас = 0,61115 · exp[(23,036 − t/333,7) · (t / (279,82 + t))]
Результат в кПа, погрешность менее 0,05 % в диапазоне −80…+50 °C. Это важно для зимних расчётов: упрощённая формула Магнуса завышает pнас при −25 °C примерно на 27 % (формула строится для воды над жидкой поверхностью, а в реальности при минусах работает льдо-водяное равновесие).
Влагосодержание (отношение массы пара к массе сухого воздуха) — стандартная психрометрическая формула:
d = 622 · φ · pнас / (P − φ · pнас)
где φ — относительная влажность (доля от 0 до 1); P — барометрическое давление в кПа; коэффициент 622 = 1000 · Mводы / Mвозд. Размерность результата — г/кг сухого воздуха.
Расход пара, который должен подать увлажнитель, чтобы догнать наружный воздух до влажности помещения:
G = L · ρвозд · (dвн − dнар) / 1000
где L — расход приточного воздуха в м³/ч; ρвозд = 1,2 кг/м³ — плотность сухого воздуха при +20 °C. Деление на 1000 переводит граммы в килограммы. Результат — кг/ч.
Замечание: в распространённых online-калькуляторах часто опускают плотность ρ — это даёт занижение расхода пара примерно на 17 %. Подобранный по такому расчёту увлажнитель не вытянет требуемую влажность в пик холодов.
На рынке три основные группы устройств. Калькулятор подсказывает подходящую группу автоматически — по требуемому расходу пара.
| Тип | Принцип | Диапазон | Особенности |
|---|---|---|---|
| Адиабатический | Распыл воды через форсунки или ультразвук | 0,5–20 кг/ч | Малое энергопотребление, охлаждает воздух (нужен догрев), требует мягкой воды или RO-фильтрации |
| Изотермический паровой | Электронагрев или ТЭН | 1–80 кг/ч | Стабильный пар, не охлаждает приток, выше энергопотребление, ресурс цилиндра 6–12 мес. |
| Сотовый (canal) | Прохождение воздуха через увлажнённые соты | 5–200 кг/ч | Промышленные масштабы, низкое энергопотребление, требует подготовки воды и слива |
Холодный наружный воздух содержит очень мало пара по абсолютному показателю. После нагрева до комнатной температуры его относительная влажность падает в 5–10 раз. При −20 °C / 80 % φ наружного воздуха после нагрева до +20 °C относительная влажность станет около 7 % — сильно ниже санитарной нормы 40–60 %.
Формула Магнуса (Тетенса) построена для воды над жидкой поверхностью и работает корректно при t ≥ 0 °C. При отрицательных температурах фактически идёт сублимация со льда, которая описывается другими коэффициентами. Arden Buck — двухветочная: одна ветка для воды (≥0), вторая для льда (<0). Это даёт точность < 0,05 % во всём рабочем диапазоне зимой и летом.
Стандартная практика — 15–20 % к расчётному G. В медицинских, образовательных и серверных помещениях — 25–30 %. Запас компенсирует залповую инфильтрацию, выпадение увлажнителя на промывку и ситуации, когда наружный воздух экстремально сухой.
Для приточной вентиляции жилья и офисов до 1 000–3 000 м³/ч обычно ставят паровые электродные — они дают стерильный пар и работают на любой воде. Адиабатические (форсуночные/ультразвуковые) требуют умягчённой или осмотической воды, иначе оседает белый налёт. Для производственных задач с большой производительностью (>20 кг/ч) экономически выгоднее сотовые увлажнители, но они нуждаются в водоотводе и регулярной очистке сот.
Если внутренняя влажность выше наружной (например, бассейн зимой или производство с открытым водяным процессом летом), формула выдаст отрицательное Δd — это значит, нужен осушитель, а не увлажнитель. Калькулятор не считает осушители, но величина |G| в кг/ч — это и есть требуемая производительность по конденсату.
