Hur fungerar en luftfuktare? Tekniken bakom rätt luftfuktighet

En industriell luftfuktare har i grunden en enkel uppgift: att tillföra vatten till luften så att luftfuktigheten kan hållas på önskad nivå. Men bakom den enkla principen finns flera olika tekniker, och i större lokaler blir samspelet mellan temperatur, ventilation, luftflöden och fuktförluster avgörande.

Det är också här den stora skillnaden mellan luftfuktning i ett mindre rum och industriell befuktning blir tydlig. I en fabrik, ett lager, ett tryckeri eller en träindustri kan stora mängder luft bytas ut varje timme. Då måste luftfuktaren kunna tillföra tillräckligt mycket vatten för att kompensera för det som kontinuerligt försvinner med ventilation och luftläckage.

För att förstå hur man väljer rätt lösning behöver man därför börja med själva fysiken.

Lär dig mer om Luftfuktare och torr luft på företag

Lär dig mer om luftfuktare och torr luft hemma

Vad gör en luftfuktare egentligen?

En luftfuktare tillför vattenånga eller vatten som sedan övergår till vattenånga i luften. ASHRAE definierar en luftfuktare som en anordning som tillför fukt till luft eller gas. (ASHRAE Terminology)

Målet är vanligtvis inte att skapa så hög luftfuktighet som möjligt. Målet är att hålla klimatet inom ett lämpligt intervall.

Det kan handla om olika saker beroende på verksamheten:

• att minska uttorkning och dimensionsförändringar i trä
• att skapa stabilare förhållanden för papper och kartong
• att minska problem med statisk elektricitet
• att kontrollera klimatet kring känsliga produkter eller material
• att minska uttorkning av vissa lagrade produkter
• att skapa ett behagligare inomhusklimat för människor

Trä är ett tydligt exempel på varför luftfuktigheten spelar roll. TräGuiden beskriver hur träets fuktkvot strävar efter jämvikt med den omgivande luftens relativa fuktighet och temperatur. När fuktkvoten förändras kan träet svälla eller krympa. (TräGuiden)

Relativ luftfuktighet är inte samma sak som mängden vatten i luften

För att förstå luftfuktning behöver man skilja mellan relativ och absolut luftfuktighet.

Absolut luftfuktighet beskriver förenklat hur mycket vattenånga som faktiskt finns i en viss mängd luft. ASHRAE definierar absolut luftfuktighet som massan vattenånga i förhållande till den volym som luftblandningen upptar.

Relativ luftfuktighet, RF, beskriver i stället hur mycket vattenånga luften innehåller i förhållande till hur mycket den maximalt kan innehålla vid den aktuella temperaturen. Folkhälsomyndigheten beskriver RF på samma sätt: mängden vatten i luften i förhållande till det maximalt möjliga vatteninnehållet vid en viss temperatur.

Det är temperaturberoendet som är avgörande.

Varm luft kan bära betydligt mer vattenånga innan den blir mättad än kall luft. Därför kan samma mängd vattenånga ge hög relativ luftfuktighet vid låg temperatur och låg relativ luftfuktighet efter att luften värmts upp.

Det är också förklaringen till ett typiskt svenskt vinterproblem.

Varför blir luften så torr när det är kallt ute?

Kall vinterluft innehåller normalt ganska lite vattenånga i absoluta tal. När den tas in i en byggnad och värms upp ökar luftens förmåga att bära vattenånga, men inget nytt vatten har automatiskt tillförts.

Resultatet blir att den relativa luftfuktigheten sjunker.

Folkhälsomyndigheten beskriver uttryckligen att inomhusluften kan bli mycket torr vid kallt vinterväder eftersom den relativa luftfuktigheten sjunker när kall utomhusluft värms upp.

Det betyder att problemet ofta förstärks i lokaler med:

• stora ventilationsflöden
• mycket uteluft
• höga inomhustemperaturer
• stora portar eller dörrar som öppnas ofta
• luftläckage
• stora lokalvolymer

Det är därför industriell befuktning i praktiken handlar om att ersätta vatten som hela tiden försvinner ur klimatet.

Hur tillförs vattnet till luften?

Det finns flera tekniska sätt att göra det, men de kan grovt delas upp i två huvudprinciper.

Den ena är att vatten avdunstar och övergår från vätska till vattenånga.

Den andra är att vatten först finfördelas till mycket små droppar som sprids i luften och därefter avdunstar.

Det finns också ångsystem där vattnet först kokas eller omvandlas till ånga innan det tillförs luftströmmen.

Skillnaden är viktig eftersom teknikerna ställer olika krav på bland annat:

• temperatur
• luftcirkulation
• tillgänglig avdunstningssträcka
• vattenkvalitet
• installation
• styrning
• energitillförsel

Det är alltså inte bara mängden vatten som spelar roll, utan hur vattnet tillförs.

Avdunstning – luften tar upp vatten från en våt yta

Vid evaporativ luftfuktning leds luft över eller genom ett fuktigt material. Vatten avdunstar från materialets yta och följer med luftströmmen som vattenånga.

Det så kallade wetted-media-system där vatten cirkulerar över ett poröst material medan luft passerar genom det. Avdunstningen påverkas bland annat av luftens temperatur, luftfuktighet och hastighet.

Det här är en viktig egenskap hos evaporativ teknik:

Det är själva avdunstningen som befuktar luften.

När vatten avdunstar krävs energi. Den energin tas delvis från den omgivande luften, vilket innebär att evaporativ och annan så kallad adiabatisk befuktning samtidigt kan ge en kylande effekt. Atomiserande och evaporativa system tar värme från den omgivande luften när vattnet avdunstar.

Hur stor befuktning som faktiskt kan uppnås beror därför på luftens förutsättningar att ta upp vatten.

Finfördelning – små droppar ska hinna avdunsta

En annan princip är att vattnet delas upp i mycket små droppar.

Det kan göras på flera sätt, exempelvis med:

• centrifugalkraft
• högtrycksmunstycken
• tryckluft
• ultraljud

Ju mindre dropparna är, desto större blir deras sammanlagda yta i förhållande till vattenmängden. Det underlättar avdunstningen.

Men finfördelning innebär inte att allt vatten automatiskt försvinner till vattenånga.

Dropparna måste få tillräckligt bra förutsättningar för att avdunsta.

Det påverkas bland annat av:

• droppstorlek
• temperatur
• aktuell luftfuktighet
• luftens hastighet och cirkulation
• avstånd till väggar, produkter och andra ytor

Luftens temperatur, hastighet och befintliga fuktinnehåll påverkar hur effektivt dimma eller spray kan absorberas och avdunsta.

Det är en av anledningarna till att rätt placering och dimensionering är viktig i industriella system.

Ånga tillför färdig vattenånga

Ångbefuktning fungerar annorlunda.

Här tillförs vatten till luften i form av ånga i stället för att flytande vatten först ska avdunsta ute i lokalen eller luftströmmen.

Det innebär att den energi som behövs för fasomvandlingen från vatten till ånga tillförs i befuktaren.

Ångbefuktning kan därför vara lämplig i miljöer där man behöver noggrann styrning eller där andra tekniska krav gör ånga till en lämplig lösning.

Samtidigt kräver ångproduktion energi.

Precis som med övriga befuktningstekniker går det därför inte att säga att ånga, evaporativ befuktning eller finfördelning generellt är ”bäst”. Olika typer av luftfuktare har olika styrkor och lämpliga användningsområden.

Valet måste göras efter lokalen och processen.

En hygrostat fungerar ungefär som en termostat för luftfuktigheten

Att kunna tillföra vatten är bara halva systemet.

Luftfuktningen måste också styras.

En hygrostat mäter eller reagerar på luftfuktigheten och styr befuktaren mot ett inställt börvärde. En humidistat, alltså hygrostat, som en automatisk styrenhet för att hålla luftfuktigheten vid ett fast eller justerbart börvärde.

Principen kan förenklat jämföras med en termostat.

En termostat styr värmen efter temperaturen.
En hygrostat styr befuktningen efter luftfuktigheten.

Placeringen av givaren är också viktig. Om den sitter direkt i fuktutblåset kan den registrera en lokal luftfuktighet som inte är representativ för resten av lokalen.

Styrningen måste alltså reagera på klimatet där man faktiskt vill kontrollera luftfuktigheten.

Vad betyder 5 eller 20 liter per timme?

Befuktningskapacitet anges ofta som hur mycket vatten systemet kan tillföra under en viss tid, exempelvis:

5 l/h
10 l/h
20 l/h

I tekniska sammanhang används även kg vatten per timme.

För vatten ligger kilogram och liter nära varandra vid normala temperaturer, vilket gör att båda enheterna förekommer när befuktningskapacitet diskuteras.

Men en uppgiven kapacitet på exempelvis 10 liter per timme betyder inte automatiskt att lokalens RF kommer att nå ett visst värde.

Det betyder i princip att systemet under givna förutsättningar kan tillföra upp till en viss mängd vatten per timme.

Sedan kommer den viktiga frågan:

Hur mycket vatten förlorar lokalen under samma timme?

Kapaciteten måste möta fuktförlusterna

Tänk dig en lokal där stora mängder torr vinterluft kontinuerligt ventileras in.

Luftfuktaren tillför vatten.

Ventilationen transporterar samtidigt ut befuktad luft och ersätter den med ny torrare uteluft.

Om luftfuktaren tillför mindre vatten än vad som förloras kommer önskad luftfuktighet inte att kunna hållas.

Det är själva kärnan i industriell dimensionering.

Behovet påverkas bland annat av:

• lokalens luftvolym
• uteluftsflödet
• luftomsättningen
• ute- och innetemperatur
• aktuell luftfuktighet
• önskad luftfuktighet
• luftläckage
• öppna portar och dörrar
• processer som tillför eller tar bort fukt

Det är därför en industriell luftfuktare normalt inte bör dimensioneras enbart utifrån lokalens antal kvadratmeter.

En fullständig dimensioneringsmetod sparar vi till seriens särskilda artikel om dimensionering.

Varför räcker inte alltid en vanlig luftfuktare för hemmet?

Principen är densamma oavsett om luftfuktaren står i ett sovrum eller i en fabrik:

vatten måste tillföras luften.

Skillnaden är skalan.

En konsumentprodukt är normalt konstruerad för ett rum eller en begränsad bostadsyta. I en industrilokal kan luftvolymen vara många gånger större samtidigt som ventilationsflödet kan föra ut stora mängder fukt varje timme.

Därför kan en liten luftfuktare fungera precis som den ska men ändå knappt påverka RF i en stor lokal.

Det är inte nödvändigtvis fel på luftfuktaren.

Den producerar helt enkelt för lite fukt i förhållande till lokalens fuktförluster.

Det här är en av de viktigaste sakerna att förstå inför ett köp. Kapaciteten behöver bedömas mot behovet, inte bara mot maskinens pris eller storlek.

De vanligaste principerna för industriell luftfuktning

På en övergripande nivå kan industriell luftfuktning delas in i några vanliga tekniker:

Evaporativ luftfuktning

Luft passerar ett fuktigt medium och vatten avdunstar till luftströmmen.

Centrifugal befuktning

Vatten finfördelas mekaniskt till små droppar som sprids i lokalen och avdunstar.

Högtrycksbefuktning

Vatten pressas genom speciella munstycken under högt tryck och bildar mycket fin dimma.

Tryckluftsbaserad finfördelning

Tryckluft används tillsammans med vatten för att skapa fina droppar.

Ultraljudsbefuktning

Högfrekventa vibrationer används för att skapa mycket små vattendroppar.

Ångbefuktning

Vatten omvandlas till ånga innan det tillförs luften.

Alla dessa tekniker kan vara rätt i rätt miljö.

Skillnaderna mellan dem handlar bland annat om kapacitet, energibehov, vattenkrav, installation, droppstorlek, styrning och vilka förhållanden som råder där befuktningen ska ske. Olika befuktartyper har olika styrkor och användningsområden.

Tekniken är enkel – dimensioneringen avgör resultatet

På papperet är luftfuktning enkel:

tillför vatten till luften tills önskad relativ luftfuktighet uppnås.

I verkligheten sker detta samtidigt som ventilationen byter luft, portar öppnas, temperaturen förändras och material i lokalen tar upp eller avger fukt.

Det är därför professionell luftfuktning behöver betraktas som ett klimatsystem snarare än bara som en maskin som producerar dimma eller ånga.

För Branova handlar valet av lösning därför om mer än angiven kapacitet. Vi behöver bland annat förstå lokalens volym, temperatur, ventilation, nuvarande och önskad RF samt vad kunden försöker uppnå.

När dessa faktorer är kända går det att bedöma både lämplig teknik och ungefärligt befuktningsbehov betydligt bättre.