Autor: technické oddělení Mycond
Regulace vlhkosti v průmyslových a komerčních prostorách je kriticky důležitý proces, který vyžaduje efektivní systémy automatizace. Ať už jde o sklady, farmaceutickou výrobu nebo bazény — všude je nutná spolehlivá kontrola vlhkosti pro zajištění optimálních podmínek. Moderní systémy řízení odvlhčovačů nemají pouze zapínat a vypínat zařízení, ale také se přizpůsobovat dynamickým změnám vlhkostního zatížení.
Regulace vlhkosti je dynamický proces, protože vlhkostní zátěž se neustále mění. V průběhu dne i sezóny může vlhkost kolísat v širokých mezích. Dokonce i krátkodobé otevření dveří v místnosti může během minuty přinést více vlhkosti, než odvlhčovač odstraní za hodinu. Proto musí být řídicí systém schopen pružně reagovat na tyto změny, aby udržel optimální podmínky.
Hlavní funkce řídicích systémů
Řídicí systémy pro odvlhčovače vzduchu plní čtyři základní funkce. Za prvé, měření relativní vlhkosti nebo vlhkosti materiálu. Za druhé, indikaci naměřené hodnoty pro obsluhu. Za třetí, záznam hodnot do diagramu nebo do elektronické paměti pro analýzu. A konečně bezprostřední řízení odvlhčovacího zařízení.
Je důležité chápat, že každá další funkce zvyšuje jak cenu přístroje, tak potenciál chyby. Proto je pro jednoduchý sklad, kde je potřeba pouze udržovat vlhkost pod 60 %, zcela dostačující hygrostat za méně než 100 dolarů bez funkcí indikace a záznamu dat.
Typy snímačů relativní vlhkosti
Pro efektivní automatizaci odvlhčování vzduchu se používají různé typy snímačů vlhkosti. Mechanické hygrometry pracují na principu prodloužení lidského vlasu nebo polymerní fólie při pohlcování vlhkosti. Tento princip byl znám už od dob Leonarda da Vinci, který pozoroval, že vlněná koule váží více za vlhkého dne.
Elektronické kapacitní senzory měří změnu elektrické kapacity polymeru při absorpci vlhkosti. Jsou obzvlášť účinné při nízké vlhkosti pod 15 % RH, a proto se často používají v precizních výrobách.
Rezistivní senzory měří odpor polymeru se čtvrtečnými amonnými solemi. Vykazují vyšší přesnost při vysoké vlhkosti nad 90 % RH, protože měří objemovou, nikoli povrchovou absorpci.
Psychrometry používají dvojici teploměrů — suchý a mokrý. Rozdíl teplot mezi nimi je úměrný rychlosti vypařování, a tudíž i vlhkosti vzduchu.
Typická přesnost průmyslových hygrostatů je ±2 % RH. Existuje však důležité omezení: pokud je přístroj kalibrován při 24 °C a 65 % RH, nezajistí přesná měření při 21 °C a 10 % RH, protože rozdíl v absolutním množství vlhkosti je příliš velký.
Snímače absolutní vlhkosti
Pro mnohá průmyslová použití je kriticky důležité měření absolutní vlhkosti. Snímač rosného bodu pro odvlhčovač je jedním z nejrozšířenějších nástrojů v této kategorii.
Kondenzační hygrometry ochlazují zrcadlový povrch do vzniku rosy. Teplota povrchu v tomto okamžiku odpovídá rosnému bodu vzduchu. Tato metoda se používá od roku 1751, kdy francouzský přírodovědec Charles Le Roy přidával led do leštěné ocelové nádoby pro určení vlhkosti. Moderní optické kondenzační hygrometry mají typickou přesnost ±1,5 °C rosného bodu a jsou považovány za nejpřesnější přístroje.
Senzory s oxidem hlinitým mají typickou přesnost ±3 °C rosného bodu a jsou optimalizovány pro velmi nízkou vlhkost. Často se používají pro měření rosného bodu −40 °C při teplotě vzduchu přes 150 °C na výstupu adsorpčních odvlhčovačů pro sušení plastových granulí. Je třeba poznamenat, že oxid hlinitý vodu silně váže, takže při přechodu z vlhkého na suchý vzduch může odezva senzoru trvat hodiny.
Senzory s chloridem lithným pracují na principu ohřevu vrstvy soli do vysušení. Při relativní vlhkosti 11 % přechází chlorid lithný z kapalného roztoku do suché formy a teplota soli v tomto okamžiku je úměrná absolutní vlhkosti.
Přesnost a opakovatelnost měření
Při výběru snímače vlhkosti pro odvlhčovač je důležité rozlišovat pojmy přesnost a opakovatelnost. Přesnost je schopnost zobrazovat skutečnou hodnotu vlhkosti, zatímco opakovatelnost je schopnost vrátit se k předchozí hodnotě po návratu ke stejné vlhkosti.
Klíčový princip: opakovatelný přístroj lze zkalibrovat a učinit přesným, ale neopakovatelný přístroj nebude nikdy přesný bez ohledu na kalibraci. Proto výrobci kvalitních přístrojů vždy uvádějí opakovatelnost ve specifikacích, zatímco levné senzory popisují pouze pojmem přesnosti.
Volba typu regulátoru
Na čem závisí přesnost řízení odvlhčovače? Především na správné volbě typu regulátoru pro konkrétní použití.
Dvoustavové on‑off řízení odvlhčovače je dostačující tam, kde není vyžadována úzká přesnost. Například pro nakládací rampu chladírenského skladu, kde je hlavní zabránit namrzání podlahy, nemá smysl precizní kontrola ±1 % RH — čím sušší, tím lepší. Typické kolísání pro kondenzační odvlhčovače s on‑off řízením činí ±10 % RH.
Modulační řízení je nezbytné pro výroby s přísnými tolerancemi: farmacie, polovodiče, sušení cukrovinek. Adsorpční odvlhčovače s modulací zajišťují přesnost ±5 % RH a lepší.
Uvažujme tři typy kontrolérů na příkladu nakládací rampy při teplotě 4 °C:
- Regulátor relativní vlhkosti nastavený na 80 % RH zapne odvlhčovač, když vlhkostní poměr přesáhne 4 g/kg při teplotě 4 °C. Jde o nejlevnější variantu s přesností ±2 % RH, ale pokud se teplota liší od výpočtové, řízení bude nepřesné.
- Regulátor kondenzace na podlaze nebo na dopravníku by byl ideální, protože odvlhčovač by pracoval jen tehdy, když se vlhkost skutečně sráží, ale takové senzory jsou příliš křehké pro podlahu, po které jezdí vysokozdvižné vozíky.
- Regulátor rosného bodu nastavený na 1 °C je přesnější než hygrostat a nezávisí na teplotě vzduchu. Lze jej namontovat na stěnu, nikoli na podlahu.
Strategie modulace výkonu odvlhčovačů
Moderní metody modulace výkonu odvlhčovače umožňují výrazně zvýšit účinnost systému a snížit provozní náklady.
Bypassové řízení odvlhčovače se používá převážně u adsorpčních systémů. Když vlhkostní zátěž klesá, vzduch částečně obchází adsorpční rotor přes bypass, mísí se se sušeným proudem a zvyšuje vlhkost přívodu. Kriticky důležité je vyrovnat aerodynamický odpor bypassu a rotoru pomocí pevné klapky v bypassu — bez toho bude modulace nelineární a nestabilní.
Modulace energie reaktivace (reactivation energy control) je nejúčinnější a nejlevnější způsob úspor. Teplotní regulátor na výstupu ze zóny regenerace snižuje výkon ohřívače, když teplota přesáhne 49 °C (pro desikanty s chloridem lithným). Princip: když vzduch v zóně regenerace pohlcuje vlhkost z rotoru, jeho teplota klesá, podobně jako se ochladí vzduch u fontány v létě. Pokud teplota zůstává vysoká — znamená to, že je málo vlhkosti a energii lze snížit. Úspora při takovém řízení činí 25–50 % ročních nákladů na energii.
Existují dvě úrovně modulace:
- První úroveň „sledování zátěže reaktivace“ (part‑load control dehumidifier) — snížení výkonu ohřívače při poklesu vlhkostní zátěže. Jde o nejvýhodnější poměr nákladů a úspory.
- Druhá úroveň „překonfigurování zařízení“ — použití mikroprocesorů a frekvenčních měničů pro ventilátory a kompresory. Náklady na toto řešení jsou vysoké a opodstatněné pouze pro velké systémy.
Umístění čidel
Proč je důležité umístění čidla? Je to jeden z kritických faktorů úspěchu celého systému regulace vlhkosti. Uvedeme reálný příklad z praxe: systém ochrany oceli proti korozi nefungoval, ačkoli odvlhčovač pracoval správně. Důvod — hygrostat byl instalován u výfuku suchého vzduchu ve vzdálenosti 23 metrů od skladových regálů. Odvlhčovač udržoval v suchu vzduchovod, zatímco ocel v hodnotě 50 000 dolarů rezivěla.
Základní pravidlo: čidlo má být umístěno v blízkosti chráněného objektu, ne u odvlhčovače. Při nízké vlhkosti pod 10 % RH se problém vyostřuje: rozdíl mezi 50 % a 55 % RH při 21 °C činí přibližně 0,85 g/kg, ale rozdíl mezi rosným bodem −29 °C a −26 °C je menší než 0,01 g/kg — tedy 85krát menší. Proto musí být čidlo mnohem citlivější a vlhkostní gradienty v prostoru mohou být značné kvůli dýchání lidí a lokálním zdrojům vlhkosti.
Samostatný problém představují odběrové trubičky vzorků při velmi nízké vlhkosti: kovová trubka vyschne během hodin, ale nylonová může schnout celé dny, než ukáže reálnou vlhkost v místnosti s rosným bodem pod −40 °C.
Integrace se systémem řízení budovy (BMS)
Co ovlivňuje účinnost automatizace odvlhčovačů? Jednoznačně integrace s celkovým systémem řízení budovy. Moderní průmyslové odvlhčovače jsou vybaveny rozhraním Modbus RS485 pro připojení k systémům řízení budovy (BMS).
PLC kontroléry s dotykovými displeji umožňují programování časových zón a složitých algoritmů řízení. Vzdálený monitoring přes BMS zajišťuje rychlou reakci na odchylky parametrů a optimalizaci provozu zařízení.
Integrace odvlhčovače s BMS umožňuje nejen kontrolovat aktuální parametry, ale také analyzovat dlouhodobé trendy, plánovat údržbu a optimalizovat spotřebu energie.
Typické chyby při návrhu a provozu
Při návrhu řídicích systémů pro odvlhčovače se často dělají chyby, které mohou výrazně snížit účinnost celého systému:
- Nadměrné naddimenzování výkonu zařízení při on‑off řízení způsobuje velké výkyvy vlhkosti, podobně jako auto s vypínačem místo plynového pedálu.
- Absence modulace energie reaktivace promrhá 25–50 % energie.
- Kalibrace čidla při teplotě a vlhkosti odlišné od provozních podmínek vede k systematickým chybám.
- Umístění indikátoru a regulátoru na různých místech vede k trvalým nesrovnalostem v údajích, protože žádná dvě čidla neukazují zcela stejně.
- Ignorování času vysychání při uvádění do provozu. Například vlnitá lepenka při 80 % RH obsahuje 14 % vlhkosti, a při 35 % RH jen 6 %, proto po navezení vlhké lepenky může systém běžet na plný výkon celé dny, než materiál vlhkost odevzdá.
FAQ
Jaká je typická přesnost regulace pro různé typy odvlhčovačů?
Kondenzační odvlhčovače s on‑off řízením zajišťují přesnost regulace vlhkosti v rozmezí ±10 % RH. Adsorpční odvlhčovače s modulací výkonu umožňují dosáhnout přesnosti ±5 % RH a lepší. Pro precizní aplikace s optickými snímači rosného bodu je možná přesnost ±1–2 % RH.
Jak zvolit mezi řízením podle relativní vlhkosti a rosného bodu?
Regulátor relativní vlhkosti je levnější a dostačující pro většinu komfortních a skladových aplikací s přesností ±3 % RH. Řízení podle rosného bodu je nezbytné, když se teplota vzduchu výrazně mění nebo je požadována vysoká přesnost při vlhkosti pod 10 % RH.
Proč by se čidlo nemělo umisťovat u výfuku odvlhčovače?
Vzduch na výstupu odvlhčovače je nejsušší v systému a nereprezentuje podmínky v chráněné zóně. Čidlo má měřit vlhkost tam, kde je důležitý výsledek — v blízkosti materiálů nebo zařízení, která je třeba chránit před vlhkostí.
Kdy je dostačující jednoduché on‑off řízení?
On‑off řízení odvlhčovače se hodí pro sklady dlouhodobého skladování se stabilním vlhkostním zatížením, pro prostory, kde je přípustný široký rozsah vlhkosti 40–60 % RH, a také když jsou roční náklady na energii nízké ve srovnání s cenou modulačního systému.
Jak modulace energie reaktivace snižuje provozní náklady?
Systém snižuje výkon ohřívače, když je vlhkostní zátěž menší než projektovaná. Úspora činí 25–50 % ročních nákladů na energii. Návratnost modulačního regulátoru obvykle nepřesáhne jeden rok díky výraznému snížení spotřeby energie.
Co je to reactivation load following control?
Jde o první úroveň modulace, kdy teplotní regulátor na výstupu reaktivace automaticky snižuje výkon ohřívače při nárůstu teploty nad 49 °C. Je to nejjednodušší a nejúčinnější způsob úspory energie u adsorpčních odvlhčovačů.
Jak integrovat odvlhčovač do celkového systému řízení budovy?
Přes rozhraní Modbus RS485 se odvlhčovač připojí k BMS, předává data o vlhkosti, teplotě a stavu zařízení a přijímá příkazy ke změně žádaných hodnot a režimů provozu. To umožňuje centralizovaný monitoring a řízení veškerého technického zařízení.
Závěry
Výběr řídicího systému pro odvlhčovače vzduchu se řídí požadavky na přesnost udržování vlhkosti a ekonomickým zhodnocením. Pro většinu aplikací s tolerancí ±5–10 % RH stačí hygrostat s modulací energie reaktivace. Precizní výroby vyžadují řízení podle rosného bodu a plnou modulaci výkonu.
Je důležité chápat, že umístění čidla je často důležitější než jeho přesnost — nejpřesnější přístroj na nesprávném místě podá horší výsledek než jednoduchý hygrostat umístěný u chráněného objektu.
Integrace se systémy řízení budovy (BMS) přes Modbus RS485 zajišťuje operativní kontrolu a dokumentaci parametrů pro validaci technologických procesů, což je obzvlášť důležité pro farmaceutické, potravinářské a elektronické výroby.
Správná volba a nastavení řídicího systému pro odvlhčovače umožňuje nejen vytvořit optimální podmínky pro skladování materiálů či technologické procesy, ale také výrazně snížit provozní náklady.
