Forfatter: Myconds tekniske afdeling
Kontrol af luftfugtighed indendørs er en kompleks teknologisk proces, som ikke kun kræver kvalitetsaffugtningsudstyr, men også korrekt udvalgte automationssystemer. Effektive styringssystemer til affugtere gør det muligt at opretholde optimale klimaforhold, forhindre kondensdannelse og sikre energieffektiv drift af udstyret.
Fugtstyringens dynamik
Fugtstyring er en dynamisk proces, der kræver løbende overvågning og regulering. Fugtbelastningen i et rum ændrer sig i løbet af døgnet og året: Om natten falder temperaturen, hvilket kan føre til kondens, og om sommeren er den udendørs fugtighed væsentligt højere end om vinteren. Derudover kan infiltration af fugtig luft gennem åbne døre på et minut tilføre mere fugt, end affugteren fjerner på en times drift.
Moderne fugtstyringsenheder udfører fire grundlæggende funktioner:
- Måling af relativ luftfugtighed eller fugtindhold i materialer
- Visning af de målte værdier
- Logning af målinger i diagram/kurve eller i enhedens hukommelse
- Styring af affugtningsudstyr
Det er vigtigt at forstå, at hver ekstra funktion øger controllerens pris og potentialet for fejl. Til et simpelt lager, hvor det er tilstrækkeligt at holde fugtigheden under 60%, kan en basal hygrostat til op til 100 dollars uden visning og datalogning være tilstrækkelig.
Typer af sensorer til relativ luftfugtighed
Til automatisering af affugtning anvendes forskellige typer fugtsensorer:
Mekaniske hygrometre fungerer efter princippet om længdeændring i naturlige eller syntetiske materialer ved fugtabsorption. Allerede Leonardo da Vinci observerede, at en uldkugle vejer mere på en fugtig dag. Moderne mekaniske hygrostater bruger længdeændringen i menneskehår eller en polymerfilm til at bestemme fugtniveauet.
Elektroniske kapacitive sensorer måler ændringen i den elektriske kapacitans i en polymer ved absorption af fugt. De har bedre følsomhed ved lav fugtighed (under 15% RH) og anvendes bredt i industrielle luftaffugtere.
Resistive sensorer måler modstanden i en polymer med kvartære ammoniumsalte. Disse sensorer er mere præcise ved høj fugtighed (over 90% RH), da de måler volumetrisk fremfor overfladeabsorption af fugt.
Psykrometre anvender et par termometre – et tørt og et befugtet. Temperaturforskellen er proportional med fordampningshastigheden og dermed den omgivende luftfugtighed.
Typisk nøjagtighed for industrielle hygrostater er ±2% RH. Der er dog en vigtig begrænsning: Hvis instrumentet er kalibreret ved 24°C og 65% RH, vil det ikke være nøjagtigt ved 21°C og 10% RH, fordi forskellen i fugtindhold er for stor.
Sensorer til absolut fugtighed
Til præcis styring af affugteren i kritiske anvendelser bruges ofte sensorer til absolut fugtighed:
Kondensationshygrometre afkøler en spejlflade, indtil der dannes dug. Overfladetemperaturen på dette tidspunkt svarer til luftens dugpunkt. Denne metode har været anvendt siden 1751, da den franske naturforsker Charles Le Roy tilsatte is til en poleret stålbeholder for at bestemme luftfugtigheden. Moderne optiske kondensationshygrometre har en typisk nøjagtighed på ±1,5°C dugpunkt og er de mest præcise instrumenter til fugtmåling.
Aluminiumoxid-sensorer har en typisk nøjagtighed på ±3°C dugpunkt og er optimeret til måling af meget lav fugtighed. De anvendes til at bestemme dugpunkt på -40°C ved lufttemperaturer over 150°C ved udløbet af adsorptionsaffugtere, f.eks. til tørring af plastgranulat. Husk dog, at aluminiumoxid binder vand stærkt, så ved overgang fra fugtig til tør luft kan sensorens respons tage timer.
Lithiumklorid-sensorer fungerer ved at opvarme et saltlag, indtil det tørrer. Ved relativ fugtighed på 11% går lithiumklorid fra opløsning til tør form, og saltets temperatur på dette tidspunkt er proportional med luftens absolutte fugtighed.
Nøjagtighed og reproducerbarhed af målinger
Når man vælger en fugtsensor til en affugter, er det vigtigt at forstå forskellen mellem nøjagtighed og reproducerbarhed:
Nøjagtighed er instrumentets evne til at vise den sande fugtværdi. Reproducerbarhed er evnen til at vende tilbage til den tidligere aflæsning, når de tidligere fugtforhold genskabes.
Hovedprincip: Et reproducerbart instrument kan kalibreres og gøres nøjagtigt, mens et ikke-reproducerbart instrument aldrig bliver nøjagtigt, uanset kalibrering. Derfor angiver producenter af kvalitetsinstrumenter altid reproducerbarhed i de tekniske specifikationer, mens billige sensorer kun beskrives i termer af nøjagtighed.
Valg af regulator
Effektiviteten af hele affugtningssystemet afhænger af det korrekte valg af regulatoren for relativ fugtighed:
Simpel on-off-styring af affugteren er tilstrækkelig i anvendelser, hvor høj præcision ikke er påkrævet. For eksempel i en læsserampe i et kølelager, hvor det vigtigste er at forhindre isdannelse på gulvet, er præcisionskontrol på ±1% RH ikke nødvendig – jo tørrere, desto bedre. Det typiske svingningsområde for kondensationsaffugtere med on-off-styring er ±10% RH.
Modulerende styring er nødvendig i produktioner med stramme fugttolerancer: farmaceutisk industri, halvlederproduktion, tørring af konfekture. Adsorptionsaffugtere med effekmodulation giver en nøjagtighed på ±5% RH eller bedre.
Til sammenligning ser vi på tre typer controllere i en læsserampe ved 4°C:
- Controller for relativ fugtighed sat til 80% RH vil tænde affugteren, når fugtindholdet overstiger 4 g/kg. Det er den billigste løsning med en nøjagtighed på ±2% RH, men ved betydelige temperaturændringer bliver styringen unøjagtig.
- Kondensationscontroller på gulvet ville være ideel, fordi affugteren kun ville køre, når fugt rent faktisk kondenserer, men sådanne sensorer er for skrøbelige i områder med intens gaffeltrucktrafik.
- Dugpunktscontroller sat til 1°C er mere præcis end en hygrostat og er uafhængig af lufttemperaturen. Den kan monteres på væggen i stedet for på gulvet.
Strategier til effekmodulation af affugteren
For at sikre økonomisk og effektiv drift af affugteren ved varierende belastninger anvendes forskellige modulationsstrategier:
Bypass-styring af affugteren – en metode, der primært bruges til adsorptionsaffugtere. Når fugtbelastningen falder, ledes en del af luften uden om adsorptionsrotoren via et bypass, blandes med den tørrede luftstrøm og øger tilluftens fugtighed. Det er kritisk vigtigt at matche den aerodynamiske modstand i bypass og rotor med en fast spjældindstilling – uden dette bliver modulationen ikke-lineær og ustabil.
Modulation af reaktiveringsenergi (reactivation energy control) – den mest effektive og billigste måde at spare energi på. En temperaturcontroller ved udgangen af reaktiveringszonen sænker varmeeffekten, når temperaturen overstiger 49°C (for lithiumklorid-desikanter). Når luften absorberer fugt fra rotoren i reaktiveringszonen, falder dens temperatur. Hvis temperaturen forbliver høj, betyder det, at der er lidt fugt, og energien kan reduceres. Besparelsen ved denne styring udgør 25-50% af de årlige energiomkostninger.
Der findes to niveauer af effekmodulation for affugteren:
- Første niveau – "følge reaktiveringsbelastningen" (reactivation load following control) – reduktion af varmeeffekten ved faldende fugtbelastning. Dette giver det bedste forhold mellem pris og energibesparelse.
- Andet niveau – "omkonfiguration af udstyr" (part-load control dehumidifier) – brug af mikroprocessorer og frekvensomformere til ventilatorer og kompressorer. Omkostningen ved et sådant system er høj og kun berettiget for store industrielle anlæg.
Placering af sensorer som en kritisk succesfaktor
Korrekt placering af fugtsensorer er afgørende for effektiv drift af affugtningssystemet. Et reelt eksempel fra praksis: Et system til korrosionsbeskyttelse af stålprodukter virkede ikke, selvom affugteren fungerede korrekt. Årsagen – hygrostaten var installeret ved udløbet af tør luft, 23 meter fra lagringsreolerne. Affugteren holdt kanalen tør, mens stål for 50.000 dollars rustede.
Hovedregel: sensoren skal placeres tæt på det, der skal beskyttes, ikke ved affugteren. Ved lav fugtighed (under 10% RH) skærpes problemet: Forskellen mellem 50% og 55% RH ved 21°C er omkring 0,85 g/kg, men forskellen mellem dugpunkt -29°C og -26°C er under 0,01 g/kg – 85 gange mindre. Under sådanne forhold skal sensoren være langt mere følsom, og fugtighedsgradienter i rummet kan være betydelige på grund af menneskers vejrtrækning og lokale fugtkilder.
Integration med BMS
Moderne automationssystemer til affugtning gør det muligt at integrere affugtere i bygningens samlede automationssystem (Building Management System). Industrielle affugtere er udstyret med Modbus RS485-interface til tilslutning til BMS, hvilket giver:
- Centraliseret styring af alt udstyr
- Overvågning af fugt- og temperaturparametre i realtid
- Programmering af tidszoner for udstyrets drift
- Hurtig reaktion på afvigelser i parametre
- Indsamling og analyse af data for optimering af systemets drift
PLC-controllere med touchskærme gør det muligt at programmere komplekse styringsalgoritmer og tilpasse affugterens drift til specifikke driftsforhold.
Typiske projekteringsfejl
Ved projektering af automationssystemer for affugtning forekommer ofte følgende fejl:
- Overdimensionering af udstyr ved on-off-styring, hvilket forårsager store fugtsvingninger (svarende til en bil med afbryder i stedet for speeder)
- Manglende modulation af reaktiveringsenergi, som spilder 25-50% energi
- Kalibrering af sensoren ved temperatur og fugtighed, der afviger fra driftsforholdene
- Placering af indikator og controller forskellige steder, hvilket fører til konstante afvigelser i aflæsninger
- Ignorering af materialers udtørringstid ved idriftsættelse – for eksempel indeholder bølgepap ved 80% RH 14% fugt, og ved 35% RH kun 6%, så efter indkørsel af fugtigt pap kan systemet køre på fuld effekt i dage, indtil materialet afgiver fugten
FAQ: spørgsmål og svar om styringssystemer til affugtere
Hvad er den typiske styringsnøjagtighed for forskellige typer affugtere?
Kondensationsaffugtere med on-off-styring opnår ±10% RH, adsorptionsaffugtere med modulation – ±5% RH eller bedre. Til præcisionsanvendelser med optiske dugpunktsensorer er ±1-2% RH muligt.
Hvordan vælger man mellem styring efter relativ fugtighed og dugpunkt?
Styring efter relativ fugtighed er billigere og tilstrækkelig til de fleste komfort- og lageranvendelser med ±3% RH. Dugpunktsstyring er nødvendig, når lufttemperaturen varierer betydeligt, eller når der kræves høj præcision ved lav fugtighed (under 10% RH).
Hvorfor bør sensoren ikke placeres ved affugterens udblæsning?
Luften ved affugterens udløb er den tørreste i systemet og repræsenterer ikke forholdene i den beskyttede zone. Sensoren skal måle fugtigheden der, hvor resultatet er vigtigt – tæt på udstyr eller materialer, der skal beskyttes.
Hvornår er simpel on-off-styring tilstrækkelig?
On-off-styring af affugteren er tilstrækkelig til langtidslagre med stabil belastning, til lokaler hvor et bredt fugtighedsinterval (40-60% RH) er acceptabelt, og når de årlige energiomkostninger er lave i forhold til prisen for et modulationssystem.
Hvordan reducerer modulation af reaktiveringsenergi driftsomkostningerne?
Systemet sænker varmeeffekten, når fugtbelastningen er mindre end dimensioneret. Besparelsen er 25-50% af de årlige energiomkostninger, og tilbagebetalingstiden for en modulerende controller er typisk under et år.
Hvad er reactivation load following control?
Det er første modulationsniveau, hvor temperaturcontrolleren ved reaktiveringsudløbet automatisk sænker varmeeffekten, når temperaturen stiger over 49°C. Det er den enkleste og mest effektive måde at spare energi i adsorptionsaffugtere.
Hvordan integreres en affugter i bygningens overordnede automationssystem?
Via Modbus RS485-interface tilsluttes affugteren til BMS, overfører data om fugt, temperatur og udstyrsstatus og modtager kommandoer til ændring af indstillinger og driftstilstande, hvilket muliggør centraliseret overvågning og styring af alt teknisk udstyr i bygningen.
Konklusioner
Valget af styringssystem til luftaffugtere bestemmes af kravene til fugtpræcision og den økonomiske begrundelse. For de fleste anvendelser med en tilladt afvigelse på ±5-10% RH er en hygrostat med modulation af reaktiveringsenergi tilstrækkelig.
Præcisionsproduktioner som farmaceutisk industri og elektronik kræver dugpunktsstyring og fuld effekmodulation af affugteren. Her er sensorplacering ofte vigtigere end dens nøjagtighed – det mest præcise instrument på det forkerte sted giver et dårligere resultat end en simpel hygrostat placeret tæt på det, der skal beskyttes.
Integration af affugteren med bygningens automationssystem giver hurtig kontrol og dokumentation af mikroklimaparametre, hvilket er særligt vigtigt for validering af procesforløb i regulerede industribrancher.
Korrekt valg af fugtstyrings- og automationssystemer til affugtning gør det ikke kun muligt at sikre optimale forhold for lagring af varer eller produktion, men reducerer også driftsomkostningerne betydeligt gennem effektiv energianvendelse.
