Избыточная влага является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий, особенно в украинских условиях. В холодный период года работает «тепловой насос» - поток тепла и влаги направляется из здания наружу. При этом влага проникает в стены, замерзает и разрывает материал, в результате чего бетон и кирпичная кладка подвержены растрескиванию, что приводит к преждевременному выходу сооружений из строя.

Одной из основных причин развития различных видов биоповреждений строительных конструкций являются конденсационные процессы.

Конденсат может образовываться как на поверхности стен, так и внутри паропроницаемых материалов (кирпич, цемент и т.д.). В паропроницаемых частях стены водяные пары всегда стремятся переместиться из зоны высокого в зону пониженного парциального давления водяного пара. Это перемещение тем интенсивнее, чем больше температурный перепад и чем больше влажность воздуха. Если температура паропроницаемой стены опускается до температуры конденсации пара (точки росы), то пар конденсируется не только на поверхности стены, но и внутри нее. Конденсация пара на поверхности тем выше, чем выше парциальное давление пара и ниже температура поверхности. В силу инерционности тепловых процессов и наличия градиента температуры по толщине стены конденсат внутри паропроницаемой стены будет сохраняться намного дольше, чем на её поверхности, что в конечном итоге приводит к переувлажнению стены.

Из за воздействия влаги внутри стены могут развиваться различные виды плесневых грибов, которые с течением времени могут появиться на поверхности стен. В то же время существует и другой процесс. На поверхности конструкций могут развиваться до 37-50 различных видов грибов и микроорганизмов, подавляющее число которых является активными биодеструкторами разрушающими бетон, далее проникает влага, за ней грибы и т.д. Происходит ослабление опор в результате деструкции бетона.

Известны случаи, когда страховым компаниям приходилось выплачивать суммы 36 млн. долларов при страховой стоимости здания 6 млн. долларов. Причина таких выплат состоит в том, что страховая компания не разрешала проводить ремонт до конца длительного обследования здания после протечек, что приводило к полному заражению всего здания плесневыми грибками, заболеваниям людей связанными с потерей памяти, резким ослаблением интеллекта, поражением дыхательной системы и т.д.

 Биогенная и химическая коррозия резко усиливается с увеличением влажности. Пусковой механизм любого разрушения – это высокая влажность.

При низкой относительной влажности значительно замедляется или останавливается активность биодеструкторов разрушающих материалы  и конструкций.

На станциях очистки воды и насосных станциях и подстанциях возникают проблемы связанные с конденсацией водяного пара на механизмах, контрольно – измерительном оборудовании и элементах конструкций здания. В особенности эти проблемы обостряются в переходные периоды года и летом с увеличением абсолютного влагосодержания воздуха.

- коррозия металлов,

- электронная коррозия, увеличение частоты отказов контрольно – измерительного оборудования и автоматики, вероятности возникновения аварийной ситуации,. Исследования показали резкое падение сопротивления (на несколько порядков) изоляции кабелей различных видов при увеличении относительной влажности, что может привести к их пробою и выходу оборудования из строя (аварии).

- значительное увеличение эксплуатационных расходов и расходов на ремонт оборудования и конструкций,

- уменьшение срока службы оборудования.

- конденсат образует многочисленные очаги интенсивного развития плесени и бактерий, что приводит к осложнению санитарно–гигиенической ситуации, в особенности на станциях очистки воды.

 Для выбора наиболее экономичного варианта системы подержания требуемой влажности воздуха в помещениях, в частности, Водоканала, рассмотрим основные понятия влажности воздуха.

Относительная влажность – это отношение двух давлений: % = 100 х Р/Ps, где Р – парциальное давление водяного пара, присутствующего в анализируемой среде и Ps – парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре анализируемой среды. 

Температура точки росы влажного воздуха при температуре Т, давлении Pb и отношении смеси r – это температура, до которой должен быть охлаждён воздух, при котором он становится насыщенным по отношению к поверхности воды (жидкой фазы).

 Удельная влажность (также известная как массовая концентрация или абсолютное влагосодержание влажного воздуха) - это отношение массы Mv водяного пара к массе (Mv + Ma) влажного воздуха в котором содержится масса водяного пара Mv.

Q = p mw / (p mw + (Pb - p) ma)

Например: относительной влажности 45% при температуре 5ºС соответствует абсолютная влажность 2.5 г/кг.

 Специфическими особенностями помещений Водоканала является наличие открытых поверхностей воды, с которых происходит испарение нежелательной влаги. А также наличием труб подачи воды, с температурой поверхности в переходные периоды года и летом температурой ниже, чем температура наружного воздуха. Данная температура и является критическим значением, определяющим величину температуры точки росы при которой начинается конденсация. В переходные периода года (осень, весна) эта температура порядка + 5 ?С (С Петербург).

Какую величину относительной влажности воздуха необходимо поддерживать для сооружений Водоканала?

Для прекращения процессов коррозии и биоразрушения элементов конструкций в городских условиях необходимо поддерживать относительную влажность 45-50%, что при температуре 5?С соответствует величине абсолютной влажности воздуха 2.5 г/кг. Как это можно сделать?

Рассмотрим два основных метода.

Ассимиляция.

Метод основан на физической способности теплого воздуха удерживать большее количество водяных паров по сравнению с холодным. Указанный метод реализуется средствами вентиляции с предварительным подогревом свежего воздуха. Данный метод эффективен в том случае, когда наружный воздух суше внутреннего воздуха, т.е. в течение 3 зимних месяцев и недостаточно эффективен при влажном воздухе. Однако в этом случае необходимо нагревать воздух от –30 ?С до +5 ?С, что приводит к большим энергетическим затратам.

Данный метод в нашем случае является недостаточно эффективным в силу трех причин:

При наличии в осушаемом контуре значительного количества конденсата, особенно с большой поверхностью зеркала испарения, подогретый воздух может не только не оказывать защитного воздействия на оборудование, но и способствовать мощному образованию пленки в результате выпадения росы.

Рассматриваемый метод характеризуется повышенным энергопотреблением в связи с наличием безвозвратных потерь явного (расходуемого на подогрев приточного воздуха) и скрытого тепла (содержащегося в удаляемых с воздухом парах воды). Следует отметить, что скрытая часть тепла составляет значительную долю общих потерь. При этом для обеспечения требуемой влажности необходимо нагревать весь подаваемый  наружный воздух от 23? (при температуре наружного воздуха 10 ?С) до 33 ?С (при 20 С) и выше!

Способность поглощения воздухом водяных паров ограничена и не постоянна, будучи зависима от времени года, температуры и абсолютной влажности атмосферного воздуха. В переходной период года эта система не сможет контролировать влажность, в летний период года не сможет контролировать температуру.

Сорбционное роторное осушение

Ротор состоит из большого числа узких, параллельных каналов, изготовленных из композитного материала, который высокоэффективен в притяжении и удержании паров воды. Поперек через ротор проходят два потока воздуха, которые изолированы друг от друга уплотнениями. Ротор вращается медленно и в это время часть ротора, обращенная к обрабатываемому воздуху поглощает влагу из воздуха, а сам воздух выходит из ротора сухим.

Проходя сквозь малый сектор ротора в направлении, противоположном направлению обрабатываемого воздуха, воздух реактивации удаляет из ротора влагу и выбрасывается в атмосферу в виде влажного воздуха. Ротор идеально подходит для относительно низкотемпературного осушения (от-40 ?С до +40?С) и точного достижения условий, характеризующихся низкой точкой росы (до - 70 ?С)

Эта компактная и эффективная технология в сочетании с таким простым методом работы обеспечивает высокие эксплуатационные качества и надежность оборудования, особенно для условий температурно - влажностного режима помещений Водоканала.

Использование сорбционных осушителей на объектах Водоканала является стандартной процедурой как в Западной, Центральной, так и в странах Восточной Европы.

На иллюстрациях представлены типовые помещения, где установлены сорбционные осушители обеспечивающие защиту элементов конструкций здания, оборудования и трубопроводов против конденсации. Температура воды в зимнее время составляет + 3 ?C и летом + 13 ?C.