Дисковые увлажнители воздуха: особенности конструкции и решение проблем при эксплуатации

Как компания, производящая медицинские и бытовые приборы, ООО ПМБП «Энергия» не могла остаться в стороне от проблемы увлажнения воздуха для повышения комфортного пребывания людей в помещениях жилого, офисного, социального и другого типа. Дисковые увлажнители как один из самых распространенных типов техники, решающей проблемы «сухого» воздуха, производятся предприятием с 2012 года. В настоящее время выпускается до 10000 единиц приборов в год.

Наименование «дисковые» этих приборов обусловливается структурной особенностью – наличием увлажняющего элемента в виде пакета полимерных дисков, размещенных на оси. Диски частично погружены в воду и приводятся в движение электродвигателем. Смоченная водой поверхность дисков обдувается вентилятором, испаряя влагу, что и приводит к повышению влажности воздуха.

Хоть конструкция прибора и кажется простой, но и для нее характерны определенные сложности, влияющие на производительность увлажнителей этого типа. Одна из них – это материал и фактура увлажняющих элементов. Рассмотрим эти особенности подробнее.

Полимеры характеризуются низкой гигроскопичностью, что обуславливает их незначительную смачиваемость водой. Вода не растекается на полимерной поверхности, образуя тонкую пленку, а собирается в капельки, которые легко соскальзывают, стоит предмет из полимера слегка наклонить. Только некоторые полимеры группы РР имеют гигроскопичность более 5%, но этого явно недостаточно для удержания на поверхности пленки. Как же решается данный вопрос?

На фото представлены увлажняющие элементы, которые используются в конструкции разных моделей моек воздуха.

Если посмотреть на увлажняющие диски моек разных производителей, непременно найдутся модели с дисками, которые характеризуются рельефностью поверхности. И таких дисков из тех, которые представлены на рынке, – большинство.

Рельефная поверхность формируется всевозможными лопаточками, пупырышками, различными сотовыми конструкциями. Если лопаточки предназначены для проливания воды в центр диска при низком уровне жидкости в емкости, то оттиски похожие на пчелиные соты, помогают удерживать водяную взвесь на поверхности дисков за счет сил поверхностного натяжения.

Такая технология характеризуется высокой степенью эффективности, интересна, но не безупречна. Не все производители могут обеспечить стабильность получаемого результата. Например, в случае износа пресс-форм, диски, визуально имеющие рисунок, могут не обеспечивать заданных параметров увлажнения. Такие диски начинают полноценно работать только после «притирки» – поработав неделю, а может и больше, пока не покроются кальцитами.

На фото диски моек воздуха из полимера, наполненного кальцитом.

Компания «Энергия» одна из первых предприятий, которые начали применять в конструкции дисковых увлажнителей полимерные пленки, наполненные кальцитом (СаСО3).

Этот мелкодисперсный минерал на полипропиленовой основе, прекрасно удерживает тонкий слой воды на поверхности полимера. Эффект достигается за счет шероховатости поверхности, сравнимой по виду с микроворсом. Тем самым вода смачивает полимерный диск, растекаясь тонкой пленкой.

На основе данного полимера сегодня выпускается три типоразмера увлажняющих дисков:

Линейка размеров не ограничена и может быть расширена по требованию заказчика (до  диаметра 700 мм). Ширина барабана также не ограничена, и определяется только жёсткостью оси, на которой устанавливаются диски.

Один из важнейших показателей любого разрабатываемого бытового изделия – компактность. Компактность же увлажнителя напрямую зависит от эффективности работы увлажняющего барабана. Чем меньше расстояние между дисками, тем большую поверхность для испарения может обеспечить барабан при сопоставимых размерах блока.

На самом деле не все так однозначно. Специалисты компании «Энергия» провели множество исследований, в которых участвовали десятки барабанов с различными характеристиками, проведены сотни опытных прогонов и замеров. Что касается расстояния между дисками, замерялась эффективность барабанов с шагом 2,25 мм, 2,75 мм, 3,25 мм и 4,25 мм.

Выяснено, что для бытовых увлажнителей наиболее приемлемым является шаг 3,25 мм. Так, например, испарение воды с барабана, в котором установлены увлажняющие диски с шагом 2,25 мм, на 5% уступает аналогичному показателю для барабана с шагом дисков 3,25 мм, хотя общая площадь поверхности первого «испытуемого» больше на 45%.

Такие парадоксальные результаты связаны с воздействием на них таких показателей как:

Поэтому эффективность конструкции увлажняющего дискового блока можно установить только опытным путем, что и сделали инженеры-конструкторы компании «Энергия» при разработке моек воздуха, модели которых представлены в каталоге приборов, выпускаемых предприятием.

Для систем вентиляции и проветривания регламентируется скорость потока воздуха 3 м/с, это максимальный показатель воздушного потока, обеспечивающий уровень шума в пределах 32-35 дБ.

В бытовых устройствах, к которым относятся и увлажнители воздуха, скорость воздушного потока не регламентируется, а нормируется шум самих приборов. Согласно  САНПиН, допустимые уровни шума в жилых помещениях не должны превышать в дневное время - 55 дБ, а в ночное - 45 дБ. Но, разумеется, это предельные значения, которые не находятся в зоне комфортных условий.

Да, можно согласиться, что на максимальных оборотах, в режиме ТУРБО, который включаются в крайней ситуации или когда никого нет дома, 45 дБ – допустимое значение. Но ночью уровень шума не должен превышать 27 дБ. Такой шум сравним с тиканьем наручных часов, который не является причиной беспокойного сна или вовсе бессонницы.

В большинстве устройств, выпускаемых на производственных мощностях компании «Энергия», обеспечена плавная регулировка оборотов вентилятора с диапазоном шума 26 дБ на минимальных оборотах, а на максимальных – не более 42 дБ.

Например, в увлажнителе «Fanline AQUA VE200» расход воздуха изменяется плавно в пределах от 40 до 110 кубометров в час. При этом скорость воздушного потока составляет 2-4 м/с соответственно. Плавная регулировка позволяет выставить комфортный для пользователя уровень шума.

Экспериментально выявлено, что при скорости потока 6 м/с и более водяная пленка, находящаяся на поверхности увлажняющих дисков, стремится стечь к краю, собираясь в более крупные капли, и слететь, оседая на корпусе устройства. При испарении влага оставляет желтые, тяжело смываемые разводы. К тому же при такой скорости воздушного потока шум стремится к 60 дБ, что недопустимо в бытовых устройствах.

На фото модель «Fanline AQUA VE400-8». Восемь режимов работы позволяют отнести эту мойку воздуха к категории современных усовершенствованных приборов в своем сегменте:

При таком расширенном функционале выбрать комфортный режим несложно.

Остановимся более подробно на факторах, которые влияют на эффективность работы увлажнителя. Как уже упоминалось выше, это многофакторная задача, которая зависит от:

Не менее важны и такие параметры среды, как температура окружающего воздуха, температура воды в увлажнителе, парциальное давление водяного пара.

Посмотрим, как меняется площадь смоченной поверхности дисков в зависимости от количества воды в поддоне контейнера. Проведем расчет:

Получим зависимость смоченной поверхности вращающегося диска от величины его погружения в воду. Данные представлены в процентах. Из представленного графика видно, что пик смоченной поверхности в 52% приходится на погружение увлажняющего диска в воду на 1/3 его высоты. Исходя из этого, рабочим диапазоном можно считать погружение дисков в воду от 15 до 65% от высоты диска, в этом случае, смоченная поверхность увлажняющих дисков составит более 30%.

На примере выпускаемого увлажнителя «Fanline AQUA VE200» с емкостью для воды объемом 7 литров, наибольшая производительность увлажнителя будет достигаться, когда в контейнере находится 3-6 литров воды. При этом испарение будет происходить с площади от 0,8 до 1,1 м², а общая площадь дисков составит 2 м².

Ниже представлен график зависимости испарения от влажности окружающего воздуха для двух значений воздушного потока – 40 м³/ч (минимальная скорость вентилятора) и 110 м (максимальная скорость вентилятора).

По графику легко определить, что максимальное испарение достигается при минимальной влажности окружающей среды, а при высокой влажности испарение минимально. Именно по этой причине очень сложно получить высокий процент влажности на выходе увлажнителя, ведь насыщенный влагой воздух, может вобрать в себя минимальное количество воды, даже если на его пути расположить еще один увлажняющий барабан.

Степень испарения сильно зависит и от температуры окружающей среды. На графике, приведенном ниже, видно, что с ростом температуры входящего воздуха, испарение увеличивается в степенной зависимости от температуры. Поэтому в жаркую, сухую погоду показатели испарения превышаю заявленные производителем в некоторых случаях на 100 и более процентов.

Для реального устройства зависимость испарения от воздушного потока, проходящего сквозь увлажняющие диски, имеет нелинейный характер. На больших значениях кривая начинает «прижиматься» к горизонтальной оси. Но для практических расчетов в бытовых устройствах кривизной можно пренебречь. Тогда график зависимости испарения от воздушного потока будет иметь вид, представленный ниже.

При создании устройства в действительности приходится учитывать такие параметры как:

Поэтому, чтобы создать увлажнитель с оптимальными характеристиками, недостаточно снабдить его различными сервисными функциями, необходимо в первую очередь учесть совокупность всех физических факторов, воздействующих на эффективность работы прибора.

На фото мойка воздуха «Fanline AQUA VE400-3», с автоматическим доливом воды. Система автодолива поддерживает оптимальный уровень воды в поддоне. Устройство подключается к водопроводу посредством электромагнитного клапана, и питается через тонкую трубку, вода в которой находится в спокойном состоянии (не под давлением). Дезинфицирующий раствор добавляется вручную (раз в неделю) через переднюю решётку. Такой способ позволяет обслуживать устройство раз в сезон.

При создании увлажнителя, производители конструируют свои устройства с учетом всех перечисленных выше особенностей. В частности, что касается эффективной площади барабана, то конструкторы стремятся сделать поддон низким, а для обеспечения приемлемого объема воды, вынуждены снабжать устройства съемной емкостью с герметичной крышкой. Такая емкость переносится к источнику воды, наполняется и устанавливается снова. Поддерживается оптимальный уровень воды в диапазоне максимальной производительности увлажнителя. И это бесспорный плюс.

Но есть и скрытые минусы. Например, бывает, что емкости издают булькающие звуки при переливании воды. Некоторые емкости неудобно наливать, а при ежедневной эксплуатации это порядком надоедает пользователю. Емкости маленького объема (менее 3 литров) говорят о том, что у увлажнителя низкая производительность.

Есть и еще один недостаток. Хотя бы раз в неделю необходимо отнести поддон с барабаном в ванную комнату и, слив остаток воды, помыть поддон. Возникает еще одна проблема: сложная конфигурация поддона, включая конструкции с множеством ребер жесткости, не так уж проста в обслуживании.

У гладких поддонов для воды есть неоспоримые преимущества. Не возникает проблем с их мытьем, удобно сливать остаток воды и наливать новую порцию жидкости. Как правило, они характеризуются значительным объемом, достаточным для оптимального функционирования барабана.

Эффективность барабанного блока и прибора в целом максимальна, если при разработке конструкции учтены особенности компонентов, способствующие полной функциональности увлажнителя. Объем емкости – один из показателей, по которому можно определить, на какой промежуток времени будет хватать порции заправляемой воды и как часто придется ее доливать.

Разборные диски можно помыть в посудомоечной машине. На первый взгляд кажется все просто. Но и тут есть свои особенности.

1. Производитель должен разрешить мыть диски в посудомоечной машине (увлажняющие диски боятся температуры, часто это ведет к их деформации). Все посудомоечные машины могут мыть при температуре 30 градусов, но не все отключают сушку. Если барабаны просушить горячим воздухом, компонент может утратить функциональность.

2. Количество реагента, который добавляется для удаления кальцита и ржавчины с дисков, может быть недостаточным, что невозможно проконтролировать в работающей посудомоечной машине.  

3. Если диски отмыть «до блеска», а для хорошего увлажнения необходимо, чтобы дисковые компоненты «покрылись кальцием», то на рабочий режим устройство выйдет через неделю или более.

4. Если в мойке воздуха завелся «запах», то после того, как дисковый блок отмоется, через 3-4 дня запах появится снова. Почему?  Дело в том, что отмыть на 100% все бактерии с фактурной поверхности невозможно, а попав в теплую и влажную среду, в которой и работают все части мойки воздуха, бактерии снова интенсивно размножаются. У кого-то это произойдет через 4 дня, а у кого-то через 12 часов. 

Как эксплуатировать такие увлажнители воздуха без лишних хлопот и многочисленных мероприятий с помывкой? Компания «Энергия» рекомендует пользователям моек воздуха запомнить 2 простых правила:

Первое правило: воду можно доливать в течение недели. Раз в неделю слейте остаток воды, добавьте свежую воду, и добавьте в контейнер с водой дезинфицирующий раствор (идет в комплекте). Дезинфицирующий раствор не добавляется в устройства с УФ лампой, так как сама лампа выполняет дезинфицирующую функцию.

Так можно пользоваться устройством весь сезон.

Второе правило: если нужно помыть компактный неразборный барабан, который со временем пожелтел, имеет множество отложений, внесите его в ванную комнату, залейте в поддон воду так, чтобы барабан был полностью погружен, добавьте моющее средство от известкового налета и ржавчины «CILIT BANG» или «FORDOM» в количестве 300 грамм. Не лейте воду струей из крана, это приведет к образованию большого объема пены. Аккуратно вращайте барабан, тем самым перемешивая моющее средство. В зависимости от загрязнения барабана, моющее средство будет терять цвет. Если средство обесцветилось, значит, оно полностью отреагировало, и необходимо добавить еще моющего средства. Оставить для реакции на 6-24 часа.

На фото – процесс чистки дискового барабана устройства «Fanline AQUA VE400UV».

Две ультрафиолетовые лампы обеззараживают воду и воздух, не давая размножаться бактериям. Устройство находилось в эксплуатации 4 месяца без обслуживания.

1.    Применять дезинфицирующее средство «Дезавид-БАС» и «Полисепт». Можно использовать любое другое средство, в состав которого входит 3-7% полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (не использовать в ультразвуковых увлажнителях).

2.    Моющее средство от известкового налета и ржавчины «CILIT BANG» или «FORDOM», - проверено на опыте наших пользователей.  

3.    Можно использовать ЛЮБОЕ моющее средство для удаления известкового налета и ржавчины.

Рекомендуем только то, что проверено. Пользуйтесь советами, эффективность которых доказана на деле и применяйте приборы, работоспособность которых гарантирована производителем.