Istnieje wiele metod obliczania ilości powietrza wentylacyjnego. Do najczęściej stosowanych należą obliczenia na podstawie:

  • obciążenia cieplnego pomieszczeń (zysków/strat ciepła)
  • krotności wymian
  • ilości osób przebywających w wentylowanych pomieszczeniach
  • zysków wilgoci
  • ilości wydzielanych zanieczyszczeń gazowych.

W tym artykule chcemy przybliżyć obliczenia ilości powietrza wentylacyjnego, na podstawie zysków wilgoci.

Wilgotność – niewidzialny bohater produkcji spożywczej

W powietrzu, którym oddychamy, zawsze unosi się para wodna. Nazywamy to wilgotnością. Jej ilość ma ogromne znaczenie – zarówno dla nas, jak i dla procesów produkcyjnych. Na przykład w przemyśle spożywczym wilgotność wpływa na jakość produktów, bezpieczeństwo pracowników i trwałość urządzeń.

Ciekawostka: przy wilgotności 80% i temperaturze 12°C w każdym metrze sześciennym powietrza znajduje się aż 8,5 grama pary wodnej – to prawie tyle co 2 małe łyżeczki wody!


W tym artykule pokażemy krok po kroku, jak obliczyć ilość powietrza potrzebną do kontrolowania wilgotności w hali produkcyjnej spożywczej, w której są bardzo duże zyski wilgoci. Podobne obliczenia można zastosować np. do obliczeń hal basenowych, jednak podczas produkcji żywności wysokiej wilgotności towarzyszy niska temperatura – zatem trudniej jest w takich warunkach usunąć nadmiar wilgoci, szczególnie latem, dlatego zajmiemy się takim właśnie przypadkiem.

Postaramy się wyjaśnić to maksymalnie prostym językiem. Prof. Andrzej Dragan – znany fizyk kwantowy ma takie powiedzenie, że jeśli nie potrafi czegoś wyjaśnić swojej babci, to znaczy że sam tego nie zrozumiał. Dlatego postaramy się to wyjaśnić właśnie tak…

Dlaczego wilgotność jest tak ważna?

Wilgotność ma wpływ na wszystko:
– Jeśli jest za wysoka, woda skrapla się na powierzchniach, co sprzyja rozwojowi pleśni i bakterii.
– Jeśli jest za niska, może wpływać na wysuszanie produktów lub powodować problemy zdrowotne u pracowników.

Na szczęście możemy to kontrolować, ale musimy wiedzieć, ile powietrza wentylacyjnego jest potrzebne. Zaczynamy od obliczeń.

Założenia do obliczeń:

Będziemy analizować halę produkcji spożywczej o powierzchni 200 m2 i wysokości 3,5m, w której aktualnie panuje temperatura 12 °C oraz wilgotność 80%.

Warunki jakie chcemy osiągnąć, to wilgotność nie wyższa niż 70%.

Centrala wentylacyjna, która będzie generowała strumień powietrza wentylacyjnego będzie miała funkcję osuszania kondensacyjnego i będzie mogła nawiewać powietrze o temperaturze 12°C i wilgotności 60%.

W hali pracuje 8 osób, a podłoga hali ze względu na procesy produkcyjne jest mokra. Przyjmiemy, że 50% powierzchni podłogi jest mokra.

Odczytujemy z wykresu Molliera zawartość pary wodnej:

  • 12°C/80% – 6.96 g/kg
  • 12°C/70% – 6,08 g/kg
  • 12°C/60% – 5,21 g/kg

Krok 1: Zyski wilgoci

Mamy zatem halę produkcji spożywczej o powierzchni 200 m2, w której mamy dwa główne źródła wilgoci:

Od ludzi

Każdy człowiek podczas oddychania wydziela parę wodną. Gdy w hali pracuje 8 osób, każda emituje 40 g/h pary wodnej zatem łącznie wydzielają 0,4 kg pary wodnej na godzinę. To prawie pół litra wody, która trafia do powietrza każdej godziny! Przy czym rozpatrujemy ludzi pracujących na stojąco, lub siedząco, ale bez wysiłku fizycznego. W przypadku osób aktywnych fizycznie zyski te mogą być wielokrotnie większe i np. w przypadku tańca, czy intensywnych sportów uprawianych w temperaturze powyżej 30 stopni, mogą dochodzić nawet do 500 g/h na osobę.

Inne


Woda na podłodze w procesach produkcji spożywczej to codzienność i coś czego często nie można uniknąć. Jest przeważnie skutkiem ubocznym jakiegoś procesu produkcyjnego.

Przyjmujemy, że w naszej hali połowa podłogi (100 m²) jest mokra. Przy temperaturze 12°C i wilgotności 80% i niewielkim ruchu powietrza, jaki zakładamy, że jest w strefie przypodłogowej z uwagi na obecność maszyn i urządzeń, z każdego metra kwadratowego „paruje” około 100 gramów wody na godzinę. W sumie daje to 10 kg wody na godzinę.

Tutaj też małe wyjaśnienie…

Parowanie wody zależy od kilku czynników, w tym od:

  • temperatury powietrza – wyższa temperatura to wyższa szybkość parowania,
  • wilgotność względna – wraz ze wzrostem wilgotności parowanie spowalnia,
  • ruchu powietrza – im większa prędkość powietrza, tym większe parowanie,
  • pola powierzchni wody
    W naszym przypadku łączne zyski wilgoci od ludzi i podłogi wynoszą:
       M = 0.4 kg/h (ludzie) + 10 kg/h (podłoga) = 10.4 kg/h.

Krok 2: Strumień powietrza wentylacyjnego

Wilgotność bezwzględna to ilość pary wodnej w 1 kg suchego powietrza. Aby obniżyć wilgotność w hali, potrzebujemy nawiewać powietrze o mniejszej wilgotności niż panująca w hali. W ten sposób będziemy pozbywać się pary wodnej z hali.

Obliczamy strumień powietrza

Równanie wygląda tak:
   V = M / ρ (X – Xnaw),
gdzie:
– V: ilość powietrza (w m³/h),
– M: wilgoć wydzielana w hali (w kg/h),

– ρ: gęstość powietrza (w temperaturze 12°C wynosi 1,25 kg/m3)
– X: wilgotność bezwzględna docelowa w hali (w kg/kg),
– Xnaw: wilgotność bezwzględna powietrza nawiewanego (w kg/kg).

Podstawiając nasze dane otrzymujemy:

Podstawiamy do wzoru:
   L = 10.4 / 1,25 (0.00608 – 0.00521) = 10.4 / 0.001088 = 9 563 m³/h.

Wyniki końcowe

Aby osiągnąć w podanych wyżej warunkach wilgotność nie przekraczającą 70% potrzebujemy nawiewać conajmniej 9 563 m³/h powietrza.
.

Podsumowanie:

Wilgotność w halach produkcji spożywczej, czy na basenach to zjawisko, które można precyzyjnie kontrolować. Kluczem są dokładne obliczenia, zrozumienie procesów parowania i efektywna wentylacja.

W dżungli, gdzie wilgotność wynosi 100%, praktycznie nic nie paruje. Powietrze jest tak nasycone parą wodną, że nie ma miejsca na więcej wilgoci.

Wentylacja w takich warunkach staje się absolutnie kluczowa!

Z pomocą naszą i naszych urządzeń możesz stworzyć zupełnie nowe, perfekcyjne warunki dla Twojej produkcji.

Zapraszamy do współpracy!