Tải ẩm – cách xác định nguồn phát sinh và biện pháp hạn chế

Khi thiết kế một hệ thống điều tiết độ ẩm cần phải tính đến tải ẩm để xử lý, nghĩa là loại bỏ hoặc hạn chế hơi ẩm thâm nhập vào làm làm tăng độ ẩm bên trong không gian kín (trong trường hợp giảm ẩm) hoặc lượng hơi ẩm bị giảm bớt so với yêu cầu làm giảm độ ẩm trong không gian kín đó (trong trường hợp cần tăng ẩm). Nếu chỉ xét đến trường hợp giảm ẩm, thì tải ẩm sẽ được hiểu là mọi thành phần có xu hương làm tăng độ ẩm, bao gồm 2 thành phần chính: lượng hơi ẩm thâm nhập từ ngoài vào khi áp suất hơi nước riêng phần ở bên trong (không gian cần giảm ẩm) thấp hơn áp suất hơi nước riêng phần ở bên ngoài và loại bỏ các nguồn sinh ẩm nằm bên trong không gian kín được cô lập.

Phần tính tải ẩm được tham khảo từ hai nguồn tài liệu chính: hướng dẫn thiết kế điều hòa không khí và các phương pháp tính tải ẩm của công ty chuyên sản xuất máy xử lý ẩm.

1) Cách xác định nguồn phát sinh tải ẩm:

Nhìn chung trình tự để tính tải ẩm bao gồm:
  - Xác định độ ẩm và nhiệt độ bên trong không gian cần xử lý.
  - Xác định độ ẩm và nhiệt độ ngoài trời tại khu vực đó.
  - Xác định các thành phần hơi ẩm xâm nhập từ bên ngoài và các thành phần hơi ẩm phát sinh từ bên trong.

Xác định độ ẩm và nhiệt độ bên trong:
Tùy mục đích ứng dụng khác nhau như bảo quản hoặc đòi hỏi của công nghệ sản xuất mà yêu cầu và tiêu chuẩn của nhiệt độ và độ ẩm của các sản phẩm và vật liệu rất khác nhau, không thấp hay cao quá ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu, trang thiết bị hoặc công nghệ cũng như hiệu quả kinh tế.
Xác định độ ẩm và nhiệt độ bên ngoài:
Xác định đúng độ ẩm và nhiệt độ ngoài trời có liên quan trực tiếp đến việc tính tải ẩm và quy mô hệ thống xử lý. Nếu chọn nhiệt độ và độ ẩm theo các giá trị cực đại ở một địa phương nào đó thì tính an toàn cao nhưng ngược lại chi phí đầu tư lớn. Vì thế, ta có thể lấy giá trị độ ẩm và nhiệt độ trung bình.
Xác định các thành phần ẩm dư thừa:
Tải ẩm có thể chia thành các thành phần chính như sau:

- Ẩm thâm nhập vào do rò rỉ qua các khe, kẽ hở của kết cấu:
Không có một không gian nào có thể được xây cất, lắp ghép và kín tuyệt đối, nên hơi ẩm sẽ xâm nhập qua các khe, kẽ hơ xung quanh phòng như: giữa trần và không gian không xử lý phía trên, các ống bọc dây điện vào phòng, các kẽ hở trên cửa sổ, cửa ra vào, các lỗ thông gió cũ bịt chưa kín, khe hở xung quanh nơi lắp đặt máy điều hòa dạng cửa sổ, kẽ hở còn lại xung quanh các miệng cấp và hồi gió, các kẽ hở giữa các tấm vách với trần, vách với vách (trong các phòng lắp ghép), kẽ hở giữa các mối nối ống cấp khí vào phòng v.v…

- Ẩm thẩm thấu qua vật liệu bao che:
Rất nhiều loại vật liệu dùng làm bao che kết cấu có tính hút và thấm ẩm như: gạch, bê tông, gỗ, tấm trần bằng thạch cao…nên hơi ẩm sẽ thẩm thấu xuyên qua vật liệu khi có sự khác biệt về áp suất hơi nước riêng phần giữa mặt bên này và mặt bên kia của vật liệu. Tốc độ thẩm thấu sẽ phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất hơi nước riêng phần giữa hai bề mặt vật liệu và hệ số thấm ẩm của vật liệu được tính bằng gram hơi nước trên một mét vuông bề mặt vật liệu trong một đơn vị thời gian tương ứng với độ chênh lệch áp suất hơi nước riêng phần giữa hai bề mặt. Nhìn chung do hơi ẩm di chuyển trong không khí nhanh hơn trong chất rắn nên hệ số thấm ẩm sẽ phụ thuộc vào độ xốp của vật liệu. Ví dụ hơi ẩm di chuyển qua một bức tường bê tông dày 200mm nhanh hơn 1300 lần khi di chuyển qua một tấm nhựa polyetylen dày chỉ 0,15mm.

Ẩm thâm nhập qua các diện tích mở bắt buộc (cửa ra vào, khe hở băng tải…):
Khi cửa ra vào hay cửa sổ được mở, sẽ xuất hiện một khu vực rối khí và sự chênh lệch áp suất tạm thời làm cho không khí bên ngoài tràn vào phòng, ngay cả trong trường hợp phòng đang dương áp. Lưu lương không khí tràn vào phòng tỷ lệ với diện tích cửa, thời gian mở và tốc độ gió tràn vào phòng.
Sản phẩm nằm trên băng tải được chuyển ra ngoài sẽ tạo điều kiện để không khí trong phòng tràn ra theo và đẩy không khí bên ngoài vào phòng trong trường hợp sản phẩm được đưa vào phòng. Trong cả hai trường hợp đều dẫn đến có một luông không khí ẩm từ bên ngoài tràn vào phòng. Do khó xác định lượng khí tràn vào phòng một cách chính xác, nên để an toàn người ta coi như không khí tràn vào qua toàn bộ diện tích lỗ hở băng tải với tốc độ bằng đúng tốc độ băng tải.

Ẩm thâm nhập theo khí tươi do thông gió:
Để đảm bảo không khí sạch cho người làm việc hoặc giảm nồng độ các mùi khó chịu, các chất độc hại phát sinh ra trong phòng, tạo dương áp trong phòng theo các yêu cầu công nghệ… người ta phải đưa một lượng khí tươi từ bên ngoài vào phòng. Tải ẩm do lương khí tươi mang vào được xác định thông qua yêu cầu về vệ sinh cho người làm việc, lưu lương khí tươi cần thiết để làm loãng hơi độc và lưu lương khí tươi cần để tạo dương áp trong phòng.

  - Ẩm phát sinh từ hoạt động của con người:
Người hoạt động thải ẩm vào phòng qua hơi thở và mồ hôi thoát ra ở da. Mỗi lần thở ra, người ta đưa vào phòng một lượng không khí có nhiệt độ khoảng 36,70C và độ ẩm tuyệt đối 40g/kg (ở trạng thái bão hòa khô). Số lần thở cũng như cường độ bốc mồ hôi phụ thuộc chủ yếu vào cường độ làm việc và nhiệt độ trong phòng.

- Ẩm thoát ra từ các vật liệu được mang vào phòng:
Tải ẩm cũng sinh ra do các vật liệu ẩm được mang từ bên ngoài vào như sản phẩm cần sấy: bao bì bằng giấy, gỗ, quần áo của người khi đi từ ngoài vào… Lượng ẩm do mỗi loại vật liệu thải ra tùy thuộc vào nhiều yếu tố như:
Lương nước trong vật liệu so với giá trị hàm lượng ẩm cân bằng thì vật liệu sẽ nhả bớt ẩm và làm tăng độ ẩm trong phòng; thời gian vật liệu ở trong phòng; hàm lượng ẩm cân bằng của từng loại vật liệu; bản chất hóa lý và cấu trúc của vật liệu; tốc độ và lưu lượng gió đi qua sản phẩm.

- Ẩm sinh ra do sự bốc hơi từ các bề mặt nước:
Trong nhiều quá trình sản xuất thực phẩm, cần phải rửa máy và sàn công tác định kỳ, hoặc trong các trạm xử lý nước, trong các nhà thể thao có các bể bơi với bề mặt nước lớn, nước sẽ bốc hơi tư các bề mặt nước và làm tăng độ ẩm trong phòng khi có sự chênh lệch giữa áp suất hơi nước riêng phần của không khí trong phòng và áp suất hơi của lớp không khí bão hòa nằm sát trên bề mặt nước. Lương hơi ẩm bốc hơi phụ thuộc vào áp suất hơi của không khí trong phòng, tốc độ gió thổi qua bề mặt thoáng, nhiệt độ và diện tích bề mặt nước.

Tùy theo từng công trình cụ thể mà mức độ quan trọng của các thành phần trên có tỷ phần khác nhau, trong đó phải chú ý hơn thành phần có tỷ lệ lớn, vì sự sai sót trong khi tính toán các thành phần này ảnh hưởng lớn đến tải ẩm tổng cộng. Tải ẩm là thông số có tầm quan trọng quyết định đến việc chọn máy xử lý ẩm, đặc biệt là với dòng máy xử lý ẩm công nghiệp sử dụng rotor hút ẩm vì công suất tách ẩm sẽ dựa vào tổng tải ẩm cần xử lý. Công suất tách ẩm cao hay thấp sẽ quyết định chi phí đầu tư máy nhiều hay ít. Tuy nhiên, hiện tại việc tính toán tải ẩm đã trở nên dễ dàng hơn rất nhiều khi có sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và máy xử lý ẩm công nghiệp hoạt động theo nguyên tắc hấp thụ hơi ẩm sẽ vận hành tối ưu một khi xác định được một cách chính xác nhất có thể tổng tải ẩm cần xử lý.
2) Biện pháp hạn chế tải ẩm:

Do tất cả các chi phí về đầu tư và duy trì hoạt động của một hệ thống xử lý ẩm rất lớn cũng như yêu cầu về độ ẩm trong điều khiển rất phụ thuộc vào độ lớn cũng như tính chất biến thiên của tải ẩm nên phải tìm cách giảm bớt tải ẩm bằng các biện pháp sau:

- Chọn kết cấu và vật liệu hợp lý: nhìn chung hàm lượng ẩm thâm nhập do thẩm thấu thường chiếm tỷ lệ nhỏ hơn so với các thành phần còn lại nên việc chọn vật liệu bao che không quan trọng bằng việc hạn chế các khe, kẽ hở. Một kho lạnh lắp ghép bằng các tấm cách nhiệt có bọc kim loại thì hiện tượng thẩm thấu gần như bằng không nhưng sự rò ẩm qua các mối ghép giữa các vách với nhau, giữa vách và trần có thể trở thành nguồn tải ẩm chính nên phải xử lý kín thật tốt các khe hở này bằng cách xịt keo silicon hoặc dùng các băng dính kim loại. Trong các bề mặt kết cấu bao che, trần thường là điểm cần phải chú ý nhất do tương đối khó thi công làm kín hơn các phần còn lại. Dạng trần tiêu biểu hay gặp hiện nay là các tấm thạch cao cách nhiệt, vừa có tính thấm ẩm rất lớn mà độ kín cũng không đảm bảo do các tấm thạch caao chỉ được đặt lên khung treo nên ngăn ẩm rất kém và rất khó xử lý kín ẩm.

- Giảm ẩm lọt vào khi đóng mở cửa: cần hạn chế số lần và thời gian mở cửa cũng như sử dụng mành mành bằng nhựa dày và sử dụng chốt khí (airlock). Tuy mành mành nhựa không giúp tạo thành một kết cấu ngăn ẩm liên tục nhưng nó hạn chế đáng kể lượng ẩm lọt vào mỗi khi đóng cửa. Hơn thế nữa nó còn giúp ngăn ngừa bụi bặm và các loại côn trùng có hại thâm nhập vào phòng. Ý nghĩa của chốt khí là ở chỗ dù thời gian mở cửa có dài bao nhiêu thì lượng không khí tối đa thâm nhập vào phòng cũng chỉ bằng thể tích của chốt khí, do vậy thể tích chốt khí càng nhỏ càng tốt và nên có cơ cấu khóa lẫn giữa hai cửa để đảm bảo chỉ cho phép cửa này mở sau khi cửa kia đã đóng kín.

 - Hệ thống ống dẫn khí điều hòa hoặc thông gió cần phải được xử lý kín tốt đặc biệt ở các mối ghép, vì chỉ vần một khe hở nhỏ dọc đường ống cũn dẫn đến một lượng khí lọt vào rất lớn do không khí bên ngoài sẽ bị hút vào trong ống, nên hệ ống dẫn khí càng ngắn càng tốt. Sự rò khí cũng có thể xảy ra ngay tại những khu vực miệng hút trên máy điều hòa, quạt hay các thiết bị phụ trợ khác, cũng như tại các mối ghép giữa chúng với hệ ống dẫn. Trong một số phòng nhỏ có sử dụng máy điều hòa dạng cửa sổ thì phải chú ý đến độ kín giữa hai phần: phần làm mát nằm trong và phần thoát nhiệt nằm bên ngoài, đặc biệt tại vị trí có cửa lấy khí tươi.

  - Trong các khôn gian chỉ cần xử lý độ ẩm nhưng không cần xử lý nhiệt độ thì việc sử dụng bảo ôn để giảm nhiệt độ dao động nhiệt cũng có ý nghĩa lớn trong việc giảm dao động ẩm hay thời gian vận hành thiết bị do độ ẩm tương đối cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Ngoài tải ẩm sinh ra trực tiếp từ con người, sự có mặt của người trong phòng cũng là nguyên nhân gián tiếp của các nguồn tải ẩm khác như: đóng mở cửa, lưu lượng khí tươi cần thiết. Do vậy, cố gắng giảm thiểu hoặc tách biệt người khỏi không gian cần xử lý ẩm. Các hệ thống xử lý ẩm dạng cục bộ, có ống ẫn cấp không khí khô được đưa trực tiếp đến các thể tích có nhu cầu xử lý ẩm sẽ tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu quả sử dụng không khí khô.

PAN