Författare: Myconds tekniska avdelning
Problemet med ojämn fuktdistribution i lokaler är ett av de mest underskattade vid utformning av mikroklimatsystem. Även när den centrala fuktsensorn visar normala värden bildas ofta kondens i avlägsna zoner, vilket leder till skador på material, konstruktioner och produkter. Den avgörande projekteringsmissen är att använda en enda fuktsensor för att styra hela lokalens volym, vilket inte gör det möjligt att upptäcka lokala zoner med förhöjt fuktinnehåll.
Fysiska mekanismer för massöverföring av fukt i luft
Fördelningen av luftfuktighet i en lokal styrs av två huvudsakliga fysiska mekanismer för massöverföring: konvektiv transport och molekylär diffusion. Konvektiv transport sker genom luftmassornas rörelse under inverkan av naturlig eller mekanisk ventilation. Molekylär diffusion är transport av vattenångans molekyler till följd av skillnader i deras koncentration i olika zoner i lokalen.
Hastigheten för utjämning av fukt beror på luftutbytets intensitet och vattenångans diffusionskoefficient i luft. Diffusionskoefficienten (D) bestäms enligt formeln D = D0 × (T/273)^1.8, där D0 är diffusionskoefficienten under normala förhållanden (cirka 2,6×10^(-5) m²/s vid 20°C), T är den absoluta temperaturen i Kelvin.
Lokalens geometri påverkar luftströmmarnas struktur avsevärt. I höga lokaler med stor höjdskillnad bildas vertikala konvektiva strömmar. I lågt tak och långa lokaler kan horisontell skiktning uppstå. Metoden för att bedöma geometriens inverkan omfattar analys av förhållandet mellan höjd och bredd samt längd, placering av värme- och fuktkällor samt till- och frånluftsdon.
Luftskiktning och vertikal fuktighetsgradient
Densiteten hos fuktig luft beror på temperatur och fuktinnehåll enligt idealgaslagen: ρ = (Pсух × Mсух + Pпари × Mпари)/(R × T), där ρ är luftens densitet (kg/m³), P är partialtrycken för torr luft och vattenånga (Pa), M är molmassor (kg/mol), R är den allmänna gaskonstanten, T är temperaturen i Kelvin.
Den vertikala profilen för fuktinnehåll formas av skillnader i temperatur och fuktighet på olika höjder. Varm fuktig luft är lättare än kall torr luft och stiger därför uppåt, vilket skapar en stabil skiktning. Fuktighetsgradienten vertikalt kan uppgå till från 2–3% till 15–20% relativ fuktighet per meter höjd, beroende på temperaturskiktning och intensiteten hos fuktkällor.
Stabil skiktning uppstår när varma luftströmmar med högt fuktinnehåll stiger uppåt medan kallare luft med lägre fuktinnehåll stannar nere. Detta tillstånd kan brytas vid intensiv mekanisk ventilation med luftomsättningstal över 8–10 gånger per timme eller vid användning av system för aktiv luftomblandning.
Ventilationssystemens påverkan på fuktdistributionens jämnhet
Det finns tre huvudsakliga typer av luftfördelning, som var och en påverkar fuktens jämnhet på olika sätt:
1. Blandningsventilation med tilluft i övre zonen skapar intensiv omblandning av hela lokalvolymen. Vid korrekt projektering ger den den bästa parameterjämnheten men kräver höga tilluftshastigheter och medför ökad ljudnivå.
2. Deplacerande ventilation med tilluft i nedre zonen skapar ett vertikalt flöde från golv till tak. Ger hög luftkvalitet i vistelsezonen men kan skapa betydande vertikal skiktning av parametrar.
3. Kombinerade scheman kombinerar element från båda angreppssätten för att uppnå en optimal balans mellan parameterjämnhet och energieffektivitet.
Luftomsättningstalet för att säkerställa en given jämnhet i luftfuktigheten beräknas enligt formeln: n = (G × k)/(V × ΔC), där n — luftomsättningstal (h⁻¹), G — fuktavgivningens intensitet (kg/h), k — ojämnhetsfaktor (1,2–2,5), V — lokalens volym (m³), ΔC — tillåten skillnad i fuktinnehåll (kg/kg).
Det är viktigt att förstå att ett högt luftomsättningstal inte garanterar jämn fukt om luftfördelningen är felorganiserad. Stagnationszoner kan bildas även vid intensiv ventilation på grund av fel i placeringen av till- och frånluftsdon.
Lokala källor till fuktavgivning och riskzoner
De huvudsakliga tekniska fuktkällorna i lokalen omfattar:
- Öppna vattenytor (bassänger, reservoarer, öppna behållare)
- Processer med avdunstning (kokning, tvätt, torkning)
- Människor (andning och svettning – upp till 50–150 g/h per person)
- Fuktiga byggnadskonstruktioner och material
Radien för området med förhöjd fuktkoncentration runt en lokal källa kan uppskattas med formeln: R = (G/(4π × D × ΔC))^0.5, där R — radien för området med förhöjd koncentration (m), G — källans intensitet (kg/s), D — effektiv diffusionskoefficient med hänsyn till konvektion, ΔC — tillåten skillnad i fuktinnehåll.
Kalla ytor (väggar, fönster, kylutrustning, rörledningar) utgör en särskild fara som kondensationszoner. Även vid normal genomsnittlig luftfuktighet i lokalen kan kondens bildas på dessa ytor om deras temperatur är lägre än omgivande lufts daggpunkt. För att bedöma kondensationsrisken används daggpunktsformeln: tроси = 243,5 × ln(RH/100 + e^(17,67 × t/243,5 + t))/(17,67 - ln(RH/100 + e^(17,67 × t/243,5 + t))), där t — lufttemperatur (°C), RH — relativ luftfuktighet (%).
Metodik för att bestämma antal och placering av fuktsensorer
För korrekt fuktkontroll i en lokal föreslås följande metod för placering av sensorer:
Steg 1. Analys av lokalens plan och identifiering av alla fuktkällor och kalla ytor. Markera på planritningen alla fuktkällor med ungefärlig påverkningsradie samt alla kalla ytor med temperatur under beräknad daggpunkt.
Steg 2. Bestäm typ av ventilationssystem och riktningar för de huvudsakliga luftflödena. Analysera placeringen av till- och frånluftsdon, bedöm lufthastigheter i olika zoner i lokalen.
Steg 3. Avgränsa karakteristiska zoner: zon för aktiv ventilation, zon med processutrustning, potentiell stagnationszon, zon nära kalla ytor. Dela in lokalen i funktionszoner beroende på luftutbytets intensitet och förekomsten av fuktkällor.
Steg 4. Avgör behovet av en separat sensor för varje zon. En sensor behövs om zonen har en lokal fuktkälla, en kall yta eller om avståndet från zonen med aktiv ventilation överskrider den karakteristiska blandningslängden (vanligen 5–8 meter för lokaler med blandningsventilation).
Steg 5. Bestäm monteringshöjd för sensorn: för blandningsventilation – på 1,5–1,8 m över golv; för deplacerande ventilation – på den höjd där kondensationsrisken är störst; för flervåningslager – på varje nivå separat.
Steg 6. Kontrollera sensorernas placering i förhållande till till- och frånluftsdon. Ingen sensor får placeras närmare än 3 kanaldiametrar eller 1 meter från ett till- eller frånluftsdon.
Vanliga fel vid projektering av mätsystem för luftfuktighet
Projekterare gör ofta följande fel vid placering av fuktsensorer:
1. Att använda en enda sensor för att styra hela lokalvolymen oberoende av storlek. Detta leder till felaktig styrning på grund av rumslig ojämnhet i luftfuktigheten, särskilt i lokaler större än 50–100 m².
2. Placering av sensorn direkt i till- eller frånluftsstrålen. En sådan sensor mäter till- eller frånluftens parametrar, inte lokalens genomsnittliga luftparametrar.
3. Att ignorera temperaturskiktning och placera sensorn på en höjd som inte motsvarar den kritiska zonen. Till exempel ger en sensor vid taket i en hög lokal inte värden som representerar vistelsezonen.
4. Avsaknad av sensorer nära kalla ytor där kondensationsrisken är störst. Detta är särskilt kritiskt i lokaler med stora glasytor eller kylutrustning.
5. Att installera sensorer endast där de är lätta att montera utan hänsyn till luftflödesstrukturen, vilket leder till icke-representativa data.
Driftmässiga konsekvenser av felaktig sensorplacering
Felaktig placering av fuktsensorer leder till tre huvudsakliga problemscenarier:
1. Sensorn är placerad i en zon med aktivt luftutbyte och visar normal fuktighet (t.ex. 50–60%), men i stagnationszoner är fukten förhöjd (upp till 75–85%) och kondensation uppstår. Konsekvenser: skador på produkter, korrosion av konstruktioner, tillväxt av mikroorganismer, mögel.
2. Sensorn är placerad nära en lokal fuktkälla och visar ständigt förhöjda värden (70–80%). Avfuktningssystemet arbetar på maximal effekt, vilket leder till överdriven energiförbrukning och uttorkning av andra zoner i lokalen till nivåer på 30–40% relativ fuktighet.
3. Sensorn är placerad på fel höjd, till exempel vid taket i en lokal med deplacerande ventilation. Den visar förhöjd fuktighet (65–75%) även om den är normal i vistelsezonen (50–55%). Resultat — onödig drift av avfuktaren och energislöseri på 25–40%.
Begränsningar med standardmetoder för fuktstyrning
De beskrivna angreppssätten för sensorplacering har vissa begränsningar:
1. I mycket stora lokaler (över 2000–3000 m³) kan även korrekt placerade sensorer vara otillräckliga för full kontroll. I sådana fall rekommenderas kompletterande mobila övervakningssystem eller att skapa lokala zoner med oberoende styrning.
2. Vid extremt låga temperaturer (under -20°C) minskar noggrannheten hos standard kapacitiva fuktsensorer kraftigt. Det krävs specialsensorer avsedda för låga temperaturer och tätare kalibrering.
3. I lokaler med intensiva dammkällor eller aggressiva ämnen fallerar standard kapacitiva sensorer snabbt. Använd skyddshöljen, filter eller alternativa metoder för fuktmätning.
4. Vid säsongsvariationer i driftläget kan omkalibrering eller förändrad placering av sensorer behövas. Detta gäller särskilt lokaler med naturlig ventilation där luftflödesstrukturen ändras avsevärt mellan årstiderna.
Vanliga frågor om fuktstyrning
Varför bildas kondens på väggarna när den centrala sensorn visar normala värden?
Det beror på lokal ojämnhet i fuktdistributionen. Om sensorn sitter i en zon med aktiv ventilation kan den visa normal fuktighet (50–60%), medan fukten nära kalla väggar kan vara 15–25% högre. Om väggens temperatur är lägre än daggpunkten (ofta 2–4°C under lufttemperaturen vid 70–80% relativ fuktighet) uppstår kondensation. Lösning — installera extra sensorer nära kalla ytor eller höj väggarnas temperatur genom förbättrad isolering.
På vilken höjd ska en fuktsensor installeras?
Optimal höjd beror på ventilationstyp. Vid blandningsventilation bör sensorer placeras i vistelsezonen (1,5–1,8 m). Vid deplacerande ventilation — på den höjd där kondensationsrisken är störst (ofta nära golv eller vid de kallaste ytorna). I höga lokaler (över 4–5 m) rekommenderas att installera sensorer på flera nivåer, särskilt om temperaturskiktning observeras med skillnader över 3–5°C mellan golv och tak.
Hur många sensorer behövs i ett lager?
Antalet sensorer bestäms enligt metodiken i avsnitt 5. För ett typiskt lager på 1000 m² och 6 m höjd med en port och luftburen uppvärmning behövs minst 3–5 sensorer: en i centralzonen, en vid porten (infiltrationszon), en vid den kallaste väggen, en vid taket (om produkter lagras där) samt en extra sensor vid lokala fuktkällor om sådana finns. För flernivålager ska sensorer installeras på varje nivå.
Slutsatser
Korrekt placering av fuktsensorer är inte ett formellt krav utan en ingenjörsmässig nödvändighet som följer av fysiken för vattenångans massöverföring i luft. Ojämn fuktdistribution i en lokal kan leda till att daggpunkten lokalt överskrids och kondensation uppstår även när den centrala sensorn visar normala värden.
Viktiga praktiska rekommendationer för projekterare:
- Analysera alltid luftflödesstrukturen innan fuktövervakningspunkter bestäms
- Beakta alla lokala fuktkällor och kalla ytor som riskzoner
- Spara inte in på antalet sensorer när detta motiveras av objektets storlek och komplexitet
- Placera sensorer på olika höjder i lokaler med betydande vertikal skiktning
- Kontrollera regelbundet korrelationen mellan olika sensorers avläsningar för att upptäcka anomalier
Tillämpning av den föreslagna metodiken möjliggör effektiv fuktkontroll i hela lokalvolymen, förhindrar lokal kondensbildning och relaterade problem samt optimerar driften av luftavfuktningssystem.
