Tecnologie d'umidificazione

 
Umidificatori a elettrodi immersi
Gli umidificatori ad elettrodi immersi, applicando una tensione a degli elettrodi metallici immersi in comune acqua potabile, la riscaldano (effetto Joule) fino all'ebollizione, producendo vapore. La quantità di vapore prodotto è proporzionale alla corrente elettrica, la quale a sua volta è proporzionale al livello dell'acqua.
La corrente elettrica viene misurata da un trasformatore amperometrico: controllando il livello dell'acqua per mezzo dell'elettrovalvola di riempimento e della pompa di scarico si modula la corrente e, di conseguenza, la produzione di vapore. 
A causa dell'evaporazione, il livello dell'acqua diminuisce e deve quindi essere reintegrato. Poiché il vapore non trasporta sali minerali, l'acqua aumenta la propria concentrazione salina, fino a diventare potenzialmente corrosiva; il sofisticato software di controllo  mantiene la concentrazione dell'acqua al valore ottimale, realizzando il migliore compromesso fra economia di acqua ed energia, e la durata dell'umidificatore.  Con il tempo il calcare si deposita e occupa parte del cilindro, che può essere facilmente sostituito o pulito.
 
Rispetto agli umidificatori a resistenze immerse o a gas, a cui sono complementari, gli umidificatori a elettrodi immersi:
  • hanno un prezzo d'acquisto più conveniente;
  • funzionano con acqua potabile (non completamente demineralizzata né addolcita);
  • richiedono la sostituzione (o pulizia) periodica del cilindro;
  • hanno una modulazione adatta per applicazioni comfort o industriali senza requisiti estremi.
 
Umidificatori a resistenze elettriche
Gli umidificatori a resistenze elettriche immerse riscaldano l'acqua fino all'ebollizione per il trasferimento del calore dall'elemento caldo (resistenza elettrica) al liquido. Possono funzionare con acqua demineralizzata, perché non sfruttano la conducibilità elettrica dell'acqua e la manutenzione periodica può essere quindi molto ridotta, per la minima formazione di calcare.?Per contro, gli elementi resistivi devono essere sempre completamente immersi nell'acqua per evitare il surriscaldamento e quindi è necessario avere dei sensori che misurano il livello dell'acqua. Per modulare con precisione la portata di vapore sono utilizzati dei componenti (relè allo stato solido) che permettono di applicare la potenza elettrica con duty cycle variabile.
Queste caratteristiche rendono le macchine a resistenze più complesse di quelle a elettrodi, ma indipendenti dalle caratteristiche dell'acqua, e con una modulazione della portata molto più precisa. Inoltre, poiché gli umidificatori a resistenze sono intrinsecamente esposti a casi di surriscaldamento, la qualità del progetto e la presenza di sistemi di sicurezza è vitale per garantire un servizio affidabile nel tempo.
 
L'umidificazione a resistenze immerse, complementare rispetto a quella a elettrodi immersi, è presente con sempre maggiore frequenza nei capitolati delle opere in cui:
  • l'umidità deve essere controllata con grande precisione (musei, laboratori, camere bianche);?
  • la qualità dell'acqua non è costante o è problematica (ad esempio le navi);
  • si vogliono limitare al massimo le manutenzioni periodiche (con acqua demineralizzata).
 
Umidificatori a vapore alimentati a gas
Gli umidificatori alimentati a gas utilizzano un sistema locale bruciatore/scambiatore di calore per produrre vapore, ottenendo contemporaneamente l'economia di esercizio tipica del processo di combustione e la semplicità impiantistica di un apparecchio autonomo.
Le problematiche di installazione, manutenzione e sorveglianza della sezione gas sono del tutto simili a quelle dei bruciatori domestici per la produzione di acqua calda sanitaria di cui utilizzano il medesimo equipaggiamento.
Lo scambiatore di calore è generalmente in acciaio inossidabile o alluminio ed è contenuto in una vasca, anch'essa in acciaio, riempita con acqua a livello costante. All'interno dello scambiatore di calore si trova l'apparecchiatura di combustione, generalmente con bruciatori premiscelati, con testa di combustione in fibra metallica e sensori di fiamma.
La modulazione della fiamma, e quindi della produzione di vapore, viene effettuata in maniera continua variando la velocità del ventilatore dell'aria di combustione.
 
L'umidificazione a gas, complementare rispetto a quella alimentata da rete elettrica, è generalmente preferita a quest'ultima quando:
  • i carichi di umidificazione sono particolarmente elevati (impieghi heavy duty)
  • il costo del gas è inferiore a quello dell'energia elettrica e quindi si vuole contenere il costo di esercizio
  • si è disposti ad accettare un investimento iniziale più elevato a fronte di un risparmio continuato nel tempo
 
Distributori di vapore di rete
Gli umidificatori a vapore diretto sono progettati per ricevere vapore in pressione da un sistema centralizzato e distribuire il vapore asciutto direttamente in condotta o in unità di trattamento aria. 
 
Vantaggi:
  • minima distanza di assorbimento: l'uscita del vapore attraverso fessure continue (invece che attraverso ugelli come la maggior parte dei sistemi concorrenti) crea un sottile strato di vapore che fluisce omogeneamente da entrambi i lati del distributore, creando un'ampia superficie di contatto con l'aria, che permette di ottenere la minima distanza di assorbimento (tipicamente la metà rispetto ai sistemi convenzionali);
  • minime perdite per condensazione: i distributori sono rivestiti con un isolante ?ceramico ad altissima tecnologia (derivato da applicazioni aerospaziali), che riduce anche del 90% le perdite dovute alla condensa e il riscaldamento dell'aria circostante;
  • nessuna emissione di gocce di condensa: i distributori di vapore intercettano e riconvogliano le eventuali goccioline di condensa verso il centro del tubo, dove queste ritornano ad evaporare.
 
Umidificatori adiabatici per CTA/condotta e ambiente
Gli umidificatori adiabatici producono l'evaporazione diretta dell'acqua nell'aria senza somministrazione di energia dall'esterno e quindi senza innalzamento di temperatura; il calore necessario per la vaporizzazione viene fornito dall'aria umidificata, che perciò si raffredda.
 
Questi dispositivi provvedono a realizzare un'ampia superficie di interfaccia fra l'aria e l'acqua allo stato liquido, sulla cui superficie si forma un sottile strato di vapore saturo ad una pressione parziale pari a quella di saturazione alla temperatura del liquido stesso.
Qualora questa pressione sia superiore alla pressione parziale del vapore presente nell'aria, come avviene quando l'acqua ha una temperatura superiore a quella di rugiada dell'aria e l'aria non è satura, esiste un gradiente di pressione che alimenta la progressiva evaporazione del liquido a spese del calore sensibile dell'acqua e dell'aria. 
 
Questo principio viene utilizzato dagli umidificatori atomizzatori che generando goccioline piccolissime con diametro dell'ordine dei milionesimi di metro. Queste goccioline espongono una superficie grandissima favorendo la rapida evaporazione dell'acqua. 1kg d'acqua suddiviso in goccioline con diametro 10 micrometri ha una superficie di 600 metri quadrati!
 
I principali vantaggi degli umidificatori atomizzatori (adiabatici) sono:
  • bassissimo consumo di energia elettrica: i sistemi ad alta pressione richiedono meno di 4 Watt per kg/h di capacità contro i 750W degli umidificatori a vapore
  • elevata capacità: possono avere capacità da pochi kg/h (ad esempio humiSonic ha capacità minima 0,5kg/h) a migliaia di kg/h (humiFog)
  • bassissima manutenzione, in particolare quando alimentati con acqua demineralizzata
In passato, gli umidificatori adiabatici non venivano impiegati in applicazioni che richiedono elevata igienicità principalmente perché riciclavano l'acqua. Oggigiorno gli umidificatori adiabatici più evoluti hanno elevata efficienza di assorbimento (il rapporto tra l'acqua assorbita dall'aria e quella spruzzata) per cui non ricircolano l'acqua. Inoltre evitano il ristagno dell'acqua con cicli periodici di lavaggio e svuotamento,  utilizzano acqua demineralizzata e  materiali batteriostatici. L'humiFog, ad esempio, è stato certificato dall'Istituto per l'Igiene dell'aria di Berlino come conforme alle più stringenti normative igieniche, in particolare alla VDI6022.
 
Gli umidificatori adiabatici vengono sempre più utilizzati per applicazioni energy saving: raffreddamento adiabatico diretto o indiretto in Centrale di Trattamento dell'aria oppure direttamente nell'ambiente, con consumo elettrico bassissimo a fronte di un sostanziale raffreddamento dell'aria utilizzando pura e semplice acqua.
 
Umidificatori centrifughi
Gli umidificatori centrifughi utilizzano un disco rotante per atomizzare l'acqua e trasformarla in milioni di piccolissime gocce che, spinte da un ventilatore integrato, vengono immesse nell'ambiente dove evaporano umidificando e raffreddando l'aria. 
Sono sistemi di umidificazione semplice, economici e di facile manutenzione.
Il funzionamento dell'umidificatore è controllato da una scheda elettronica all'interno dell'umidificatore stesso che, oltre a gestire il normale funzionamento dell'apparecchio, provvede anche ad eseguire un ciclo di lavaggio della vaschetta, all'avvio della macchina, e un ciclo di svuotamento al termine della richiesta di umidificazione. In questo modo si evita la stagnazione dell'acqua all'interno della macchina. 
Ogni umidificatore centrifugo deve essere collegato a un quadro elettrico, fornibile da CAREL, per comandare uno o due umidificatori in parallelo. Possono funzionare sia con acqua di linea, dell'acquedotto, o con acqua trattata (vedasi specifiche tecniche).
 
Umidificatori ad ultrasuoni
Un trasduttore piezoelettrico immerso in acqua converte l'energia elettrica applicata in vibrazione meccanica ad alta frequenza. L'acqua, per la sua massa, non è in grado di seguire questa oscillazione meccanica e crea un'onda di compressione ed una successiva di depressione, durante la quale l'acqua cavita bollendo a bassa temperatura e pressione provocando una  nebbia molto fine. 
Vantaggi: 
  • Consumi elettrici molto bassi
  • Uso di acqua demineralizzata: assicura l'eliminazione dei problemi dovuti a batteri ed altri contaminanti.
  • Doppio effetto: l'umidificazione, per effetto adiabatico, realizza un contemporaneo raffreddamento dell'aria con conseguente diminuzione del tempo di funzionamento del compressore frigorifero.
  • Acqua finemente nebulizzata: particelle del diametro di qualche micron facilmente e velocemente assorbibili dall'aria.
 
Atomizzatori ad aria compressa e acqua
Il principio di funzionamento degli atomizzatori ad aria compressa e acqua consiste nell'utilizzare l'aria compressa per atomizzare l'acqua in goccioline finissime. 
Le goccioline evaporano nell'aria spontaneamente, umidificandola e raffreddandola. Infatti, l'evaporazione avviene "assorbendo" calore sensibile dall'aria che, di conseguenza, si raffredda. 
Il sistema si compone principalmente di:
  • i cabinet di controllo, dotato di controllore elettronico;
  • ugelli speciali atomizzatori che possono essere installati in una CTA/condotta o direttamente nell'ambiente da umidificare/raffreddare;
  • collettori per installazione in condotta;
  • sanificatore lampada UV e filtri di protezione