Haihtuminen veden pinnalta

Veden haihtuminen veden pinnalta – kuten avoimesta säiliöstä, uima-altaasta tai vastaavasta – riippuu veden lämpötilasta, ilman lämpötilasta, ilman kosteudesta ja ilman nopeudesta veden pinnan yläpuolella.

Haihtuneen veden määrä voidaan ilmaista seuraavasti:

gs = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

tai

gh = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

tai

gh = Θ A (xs – x)

jossa

gs = haihdutetun veden määrä sekunnissa (kg/s)

gh = haihdutetun veden määrä tunnissa (kg/h)

Θ = (25 + 19 v) = haihdutuskerroin (kg/m2h)

v = veden pinnan yläpuolella olevan ilman virtausnopeus. (m/s)

A = veden pinta-ala (m2)

xs = kylläisen ilman suurin kosteussuhde samassa lämpötilassa kuin veden pinta (kg/kg) (kg H2O kg:ssa kuivaa ilmaa)

x = ilman kosteussuhde (kg/kg) (kg H2O kg:ssa kuivaa ilmaa)

Huom! Θ:n yksiköt eivät täsmää, koska tämä on empiirinen yhtälö – kokemuksen ja kokeiden tulos.

Tarvittava lämmönsyöttö

Suurin osa haihtumiseen tarvittavasta lämmöstä tai energiasta otetaan vedestä itsestään. Veden lämpötilan ylläpitämiseksi – veteen on syötettävä lämpöä.

Haihdunnan kattamiseen tarvittava lämpö voidaan laskea kaavalla

q = hwe gs (2)

jossa

q = lämpö. syötetty (kJ/s (kW))

hwe = veden haihtumislämpö (kJ/kg)

• 1 kW = 3412 Btu/h

Esimerkki – Uima-altaasta haihtunut vesi

On 50 m x 20 m kokoinen uima-allas, jonka veden lämpötila on 20oC. Veden pinnan yläpuolella olevan ilman suurin kyllästyskosteussuhde on 0,014659 kg/kg. Kun ilman lämpötila on 25 oC ja suhteellinen kosteus 50 %, ilman kosteussuhde on 0,0098 kg/kg – tarkista Mollier-diagrammi.

Veden pinnan yläpuolella olevan ilman nopeuden ollessa 0,5 m/s haihtumiskerroin voidaan laskea seuraavasti

Θ = (25 + 19 (0,5 m/s))

= 34,5 kg/m2h

Uima-altaan pinta-ala voidaan laskea seuraavasti

A = (50 m) (20 m)

= 1000 m2

Pinnalta tapahtuva haihtuminen voidaan laskea seuraavasti

gs = (34,5 kg/m2h) (1000 m2) ((0,014659 kg/kg) – (0,0098kg/kg)) / 3600

= 0,047 kg/s

Veden haihtumislämpö (entalpia) lämpötilassa 20oC on 2454 kJ/kg. Uima-altaan veden lämpötilan ylläpitämiseen tarvittava lämmönsyöttö voidaan laskea seuraavasti

q = (2454 kJ/kg) (0,047 kg/s)

= 115.3 kW

Energiahäviötä ja tarvittavaa lämmöntuottoa voidaan pienentää

• Veden pinnan yläpuolella olevan ilman nopeuden pienentämisellä – rajallinen vaikutus
• Altaan koon pienentämisellä – ei oikeastaan käytännöllistä
• Veden lämpötilan pienentämisellä – ei ole viihtyisyysratkaisu
• Ilman lämpötilan pienentämisellä – ei ole viihtyisyysratkaisu
• … ei ole mukavuusratkaisu
• ilman kosteuspitoisuuden lisääminen – voi lisätä kondensoitumista ja vaurioittaa sisätiloissa sijaitsevien uima-altaiden rakennerakenteita
• märkäpinnan poistaminen – mahdollista muovipeitteillä vedenpinnan päällä käyttöajan ulkopuolella. Erittäin tehokas ja yleisesti käytetty

Huom! – toiminta-aikana toiminta uima-altaassa voi lisätä veden haihtumista ja tarvittavaa lämmönsyöttöä dramaattisesti.

Energiankulutuksen vähentämiseksi ja kosteusvaurioiden välttämiseksi rakennusten rakenteissa on tavallista käyttää lämmönkierrätyslaitteita, joissa on lämpöpumput, jotka siirtävät latenttia lämpöä ilmasta uima-altaan veteen.

Vesipinnan haihtumislaskuri

A – veden pinta-ala (m2)

xs – maksimikyllästyskosteussuhde ilmassa (kg/kg) (kg H2O kg:ssa kuivaa ilmaa)

x – kosteussuhde ilmassa (kg/kg) (kg H2O kg kuivassa ilmassa) – Mollier – psykrometrinen

hwe – veden haihtumislämpö (entalpia) (kJ/kg)

v – ilman nopeus veden pinnan yläpuolella (m/s)

Load Calculator!