Σχετική Υγρασία & Περιβάλλον Εργασίας, η σχέση μεταξύ σχετική υγρασίας και ποιότητας του αέρα στο περιβάλλον

Ας ξεκινήσουμε με τους ορισμούς κάθε όρου ώστε να γίνει ευκολότερα κατανοητό το άρθρο.
ΥΓΡΑΣΙΑ: Είναι η παρουσία του νερού σε μορφή ατμού (αέρια μορφή) στον αέρα του περιβάλλοντος.
ΣΧΕΤΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ: Είναι η αναλογία της ποσότητας του νερού (σε μορφή ατμού) που υπάρχει στον αέρα σε σχέση με την μέγιστη δυνατότητα νερού που αυτός ο αέρας μπορεί να συγκρατήσει. Αυτή εκφράζεται σε ποσοστό.

Γράφει ο Δήμος Γρηγοριάδης, Αποκλειστικός Αντιπρόσωπος της CONDAIR Δ. ΓΡΗΓΟΡΙΑΔΗΣ Ε.Π.Ε.

Η σχέση αυτή διαμορφώνεται και διαφοροποιείται ανάλογα και με την θερμοκρασία του αέρα, καθότι είναι γνωστό ότι όσο πιο υψηλή είναι η θερμοκρασία του αέρα τόσο πιο μεγάλη είναι και η μέγιστη δυνατότητα που αυτός έχει να συγκρατήσει νερό (αέρια μορφή). Είναι γνωστό σε όλους μας ότι όταν ο κρύος αέρας από το εξωτερικό περιβάλλον εισέρχεται σε ένα θερμαινόμενο κλειστό χώρο η σχετική του υγρασία πέφτει κατακόρυφα. Αυτό γίνεται γιατί ο θερμός αέρας μπορεί να συγκρατήσει μεγαλύτερη ποσότητα νερού από ότι ο κρύος. Επομένως , όταν η θερμοκρασία του αέρα μεταβάλλεται απότομα (αυξάνει) μειώνεται το επίπεδο της σχετικής του υγρασίας. Όταν λοιπόν ο αέρας, στον κλειστό χώρο, αποκτήσει χαμηλή σχετική υγρασία προσπαθεί να ‘’αποκαταστήσει’’ όσο το δυνατών, το επίπεδο της σχετικής του υγρασίας, απορροφώντας νερό (υγρασία) από τα αντικείμενα με τα οποία έρχεται σε επαφή και τα οποία μπορεί να διαθέτουν υδροφιλικές ιδιότητες. (χαρτί, ξύλο, ύφασμα, τρόφιμα, καπνικά προϊόντα και πολλά άλλα).

Παράλληλα ένα ‘’ξηρό” περιβάλλον εργασίας (σχ.υγρασία <30%) είναι ανθυγιεινό για τον άνθρωπο καθότι το δέρμα γίνεται πιο ευαίσθητο, τα μάτια στεγνώνουν αλλά κυρίως το αναπνευστικό σύστημα γίνεται πολύ πιο ευαίσθητο στην πρόσληψη μικροβίων. Επιπλέον στον ξηρό αέρα του περιβάλλοντος είναι πολύ πιο εύκολη η αιώρηση μικροσωματιδίων και σκόνης γεγονός που επηρεάζει αρνητικά την συνολική ποιότητα του αέρα. Ένα ποσοστό 45-50% σχετικής υγρασίας θεωρείται το ιδανικό για την ευεξία και την υγεία του ανθρώπου. Από την άλλη βέβαια, πολύ υψηλά επίπεδα υγρασίας στο περιβάλλον σημαίνει ότι ο αέρας βρίσκεται πολύ κοντά στα επίπεδα κορεσμού του με νερό, γεγονός που καθεαυτό είναι δυσάρεστο για τους ανθρώπους ιδιαίτερα όταν συνδυάζεται και με υψηλές θερμοκρασίες.

Είναι χαρακτηριστικό, ότι σε υψηλές θερμοκρασίες με παράλληλα υψηλή σχετική υγρασία, ο ιδρώτας από το ανθρώπινο σώμα ΔΕΝ απομακρύνεται (αφού ο αέρας του περιβάλλοντος διαθέτει ήδη υψηλά επίπεδα νερού) και έτσι μια μεγαλύτερη αίσθηση θερμότητας στον άνθρωπο, σε σχέση με εξίσου ζεστό αλλά ξηρότερο περιβάλλον.

Η διαδικασία αποκατάστασης του επιπέδου υγρασίας λοιπόν προς την μία ή την άλλη κατεύθυνση πετυχαίνετε με τους δύο παρακάτω τρόπους:

1-ΥΓΡΑΝΣΗ: καλείται η διαδικασία κατά την οποία ποσότητα νερού προστίθεται στο περιβάλλον και αυτό μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους τους οποίους θα αναλύσουμε παρακάτω.

2-ΑΦΥΓΡΑΝΣΗ: αντίθετα, όπως λέει και ο όρος, είναι η διαδικασία αφαίρεσης νερού /υγρασίας από το περιβάλλον και αυτή η διαδικασία μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους που επίσης θα αναλύσουμε.

1) ΥΓΡΑΝΣΗ:
Υπάρχουν τρείς τρόποι να υγράνουμε τον αέρα του περιβάλλοντος:

Α) ΕΞΑΧΝΩΣΗ (ΑΤΟΜΙΖΑΤΙΟΝ PROCESS)

Είναι η ύγρανση που πετυχαίνεται με την διάσπαση του νερού σε μικροσωματίδια. Με διαφορετικούς μηχανισμούς, που δεν είναι του παρόντος άρθρου, το νερό διασπάται σε μικροσωματίδια διαμέτρου 0,001 χιλιοστά τα οποία κατακάθονται με ταχύτητα μόλις 10 εκατοστού την ώρα. Λόγω αυτής της διαδικασίας καθώς και του μικρού τους όγκου, τα σωματίδια απορροφούν /ανταλλάσσουν θερμότητα (ενέργεια) με τα μόρια του αέρα. Ετσι εξαχνώνονται (μετατρέπονται σε αέρια μορφή) προσδίδοντας παράλληλα υγρασία στο περιβάλλον. Λόγω αυτής της διαδικασίας , δηλαδή της απορρόφησης ενέργειας από το περιβάλλον, για την μετάβαση από την υγρή σε αέρια μορφή, ο τρόπος αυτός ύγρανσης αποκαλείται ΑΔΙΑΒΑΤΙΚΟΣ και έχει ως αποτέλεσμα την μικρή πτώση της θερμοκρασίας του αέρα.

Β) ΕΞΑΤΜΙΣΗ (VAPORIZATION PROCESS)

Μιλώντας επιστημονικά η εξάτμιση συντελείται όταν η θερμοκρασία του νερού φτάσει στο σημείο βρασμού (το οποίο διαφοροποιείται ανάλογα με την πίεση της ατμόσφαιρας – συνήθως είναι 100°C). Οι φυσαλίδες που δημιουργούνται στο υγρό κατά την διαδίκασία της εξάτμισης, χρειάζονται μια μικρή ακόμη υπερθέρμανση για να εξατμιστούν στον αέρα. Ο ατμός αυτος που βρίσκεται ήδη σε αέρια μορφή, αναμιγνύεται εύκολα με τον αέρα του περιβάλλοντος, ανεβάζει την σχετική του υγρασία , χωρίς παράλληλα να απορροφά ενέργεια (θερμότητα). Η απαιτούμενη ενέργεια αυτή έχει ήδη δοθεί από εμάς για να επιτευχθεί η εξάτμιση. Έτσι λοιπόν κατά την διαδικασία ύγρανσης μέσω της εξάτμισης, ΔΕΝ επηρεάζεται η θερμοκρασία του αέρα στον χώρο και γι’ αυτόν τον λόγω ο τρόπος αυτός ύγρανσης ονομάζεται ΙΣΟΘΕΡΜΙΚΟΣ.

Η παραγωγή του ατμού μπορεί να γίνει με διαφορετικούς τρόπους (αντιστάσεις, ηλεκτρόδια, υπερήχους, φυσικό αέριο κ.α)

Γ) ΕΞΑΕΡΩΣΗ (EVAPORATION PROCESS)

Η διάβρεξη συντελείται όταν διερχόμενος αέρας έρχεται σε επαφή με μια επιφάνεια (όσο το δυνατόν μεγαλύτερη) η οποία έχει διαβρεχτεί με νερό και παράλληλα έχει μεγάλη δυνατότητα συγκράτησης νερού. Συνήθως η θερμοκρασία του διερχόμενου αέρα είναι υψηλότερη από αυτήν της επιφάνειας μου διαβρέχεται. Έτσι λοιπόν η εξαέρωση επιτυγχάνεται με έναν συνδυασμό της χαμηλότερης σχετικής υγρασίας του διερχόμενου αέρα, καθώς και της υψηλότερης θερμοκρασίας του. Η επιφάνεια που διαβρέχεται έχει σχετική υγρασία κοντά στο 100% (είναι κορεσμένη). Όταν λοιπόν τα μόρια του διερχόμενου αέρα, με χαμηλότερη σχετική υγρασία, έρχονται σε επαφή με αυτή την κορεσμένη επιφάνεια, απορροφούν υγρασία/νερό, το οποίο και μετατρέπεται σε αέρια μορφή απορροφώντας ενέργεια (θερμότητα). Έτσι λοιπόν και εδώ συντελείται μια ΑΔΙΑΒΑΤΙΚΗ μορφή ύγρανσης, καθότι η θερμοκρασία του διερχόμενου αέρα πέφτει ελαφρά.

Στην σημερινή αγορά κυκλοφορούν πολλών ειδών συστήματα με τα οποία πετυχαίνουμε την ύγρανση και τα οποία επιλέγονται ανάλογα με την εφαρμογή και τον χώρο στον οποίο προορίζονται. Συστήματα ύγρανσης (όλων των παραπάνω μορφών που καθένα έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα) μπορούν να εγκατασταθούν είτε με απευθείας αποστολή της υγρασίας στο χώρο, είτε διαμέσου ενός συστήματος κλιματισμού και βέβαια σε συνδυασμό με συσκευές ελέγχου υγρασίας του αέρα (υγροστάτες). Φυσικά και με την δυνατότητα αμφίδρομης επικοινωνίας με κεντρικά συστήματα διαχείρισης του περιβάλλοντος κτηρίων και των βιομηχανικών χώρων (BMS)

2) ΑΦΥΓΡΑΝΣΗ:

Όπως είπαμε και παραπάνω, αφύγρανση είναι η διαδικασία κατά την οποία μειώνεται η ποσότητα του νερού (σε αέρια μορφή) που περιέχεται στο αέρα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να επιτευχθεί με τρεις τρόπους:

Α) ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ ΧΩΡΟΥ:

Αυτή η μέθοδος (η απλούστερη) επιτυγχάνεται ανεβάζοντας τη θερμοκρασία του χώρου και εφαρμόζοντας ταυτόχρονα έντονο αερισμό του χώρου με εξωτερικό αέρα. Είναι λοιπόν προφανές ότι για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου αφύγρανσης, πολύ σημαντικό ρόλο παίζουν οι εξωτερικές συνθήκες. Όσο πιο χαμηλή είναι η εξωτερική θερμοκρασία και υψηλή η θερμοκρασία του χώρου που θέλουμε να αφυγράνουμε, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η μέθοδος αυτή. Έτσι συνεπάγεται ότι το Φθινόπωρο και τον Χειμώνα έχουμε μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα από ότι την Άνοιξη και το Καλοκαίρι. Βέβαια η συγκεκριμένη μέθοδος έχει υψηλό κόστος και λόγω του μεγάλου χρόνου που χρειάζεται για να επιτευχθεί η επιθυμητή αφύγρανση, καθώς και λόγω του ότι , όπως προ-είπαμε, τα καλύτερα αποτελέσματα πετυχαίνονται όταν υπάρχουν μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας με τον εξωτερικό αέρα και επομένως απαιτείται μεγάλη κατανάλωση ενέργειας για να τον ζεστάνουμε.

Β) ΑΦΥΓΡΑΝΣΗ ΜΕ ΑΦΥΓΡΑΝΤΗΡΕΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ
(CONDENSATION DEHUMIDIFYING)

Αυτή η μέθοδος πετυχαίνεται με την αφαίρεση του νερού από τον αέρα , ψύχοντάς τον μέχρι το σημείο δρόσου, γεγονός που προκαλεί την δημιουργία συμπυκνωμάτων νερού, τα οποία αφαιρούνται σε αποχέτευση.

Τα βασικά μέρη αυτών των αφυγραντήρων είναι ο ανεμιστήρας απαγωγής του αέρα, ο κομπρέσορας, οι εναλλάκτες (συμπύκνωσης και εξάχνωσης) καθώς και η βαλβίδα διαστολής. Στο σύστημα βέβαια απαιτείται και το ψυκτικό υγρό (Freon) για την σωστή λειτουργία του. Ο ανεμιστήρας απορροφά τον υγρό αέρα του χώρου στέλνοντας τον στον εναλλακτή του οποίου η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από το σημείο δρόσου. Η επαφή του διερχόμενου αέρα με τον εναλλακτή (evaporator) αφαιρεί την υγρασία δημιουργόντας συμπυκνώματα (σταγόνες) οι οποίες συλλέγονται σ’ ένα κάδο ή οδηγούνται στην αποχέτευση. Μετά από εκεί ο ψυχρός πλέον αλλά και ξηρός αέρας περνάει από τον άλλο εναλλακτή (condenser) όπου επαναθερμαίνεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να πέφτει περαιτέρω η σχετική του υγρασία πριν ξανασταλεί μέσα στο χώρο από το οποίο προήλθε. Σε γενικές γραμμές ο αέρας που βγαίνει από τον αφυγραντήρα στον χώρο έχει θερμοκρασία 3-5°C υψηλότερη από αυτή του αέρα του χώρου.

Η αποδοτικότητα των αφυγραντήρων συμπύκνωσης εξαρτάται από τις συνθήκες κάτω από τις οποίες λειτουργούν (θερμοκρασίας καθώς και υπάρχουσας σχετικής υγρασίας). Φτάνουν στην υψηλότερη απόδοση όταν λειτουργούν σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες χώρου, καθώς και σε υψηλότερες τιμές σχετικής υγρασίας. Όσο πιο χαμηλή είναι η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία στον χώρο, τόσο πέφτει και η αποδοτικότητα των αφυγραντήρων αυτών. Για παράδειγμα, σε θερμοκρασίες μεταξύ 0-5°C καθώς και σε επίπεδα σχετικής υγρασίας κάτω από 30%, καθίσταται σχεδόν αδύνατη η απόδοση αυτών των συσκευών.

Γ) ΑΦΥΓΡΑΝΣΗ ΜΕ ΑΦΥΓΡΑΝΤΗΡΕΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ (DESSICANT/ABSORPTION DEHUMIDIFYING)

Αυτή η μέθοδος αφύγρανσης πετυχαίνεται με την απορρόφηση της υγρασίας (νερού σε αέρια μορφή) διαμέσου κάποιου υγροσκοπικού υλικού. Η αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής είναι η ακόλουθη: Ο υγρός αέρας του χώρου απορροφάται και οδηγείται μεσω ανεμιστήρα (process fan) στο να διαπερνάει το υγροσκοπικό υλικό το οποίο βρίσκεται πάνω σ’ ένα ρότορα ο οποίος περιστρέφεται αργά. Η σχετική υγρασία του αέρα μειώνεται αισθητά και ο ξηρός αέρας αποστέλεται πάλι μέσα στον χώρο. Ο ρότορας περιστρεφόμενος αργά, φέρνει το υγροσκοπικό υλικό (με την υψηλή πλέον σχ. υγρασία) στο πεδίο ‘’αναγέννησης’’ (reactivation zone). Εκεί, αέρας από το εξωτερικό περιβάλλον, αφού θερμανθεί μέσω θερμαντικών στοιχείων (reactivation heater), οδηγείται βίαια στο να διαπεράσει το υγροσκοπικό υλικό (που φέρει μεγάλη ποσότητα νερού) και λόγω της χαμηλής σχετικής του υγρασίας καταφέρνει να αφαιρέσει την υγρασία από το υλικό και κατόπιν αποστέλλεται υγρός πάλι στο εξωτερικό περιβαλλον. Αυτή η διαδικασία “αναγεννά’’ το υλικό και το καθιστά έτοιμο στην επόμενη περιστροφή του ρότορα να απορροφήσει πάλι την υγρασία από τον αέρα του χώρου.

Αυτού του είδους οι υγραντήρες χρησιμοποιούνται στις περιπτώσεις όπου η θερμοκρασία του χώρου είναι ιδιαίτερα χαμηλή καθώς και εκεί όπου η απαιτούμενη σχετική υγρασία την οποία θέλουμε να επιτύχουμε βρίσκεται σε επίπεδα χαμηλότερα από το 25-30%.