Avdunstning från vattenytan

Avdunstning av vatten från en vattenyta – t.ex. en öppen tank, en simbassäng eller liknande – beror på vattentemperatur, lufttemperatur, luftfuktighet och lufthastighet över vattenytan.

Mängden avdunstat vatten kan uttryckas som:

gs = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

eller

gh = Θ A (xs – x) / 3600 (1)

eller

gh = Θ A (xs – x). x)

varvid

gs = mängd avdunstat vatten per sekund (kg/s)

gh = mängd avdunstat vatten per timme (kg/h)

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

v = lufthastighet över vattenytan (m/s)

A = vattenytan (m2)

xs = maximal fuktighetskvot för mättad luft vid samma temperatur som vattenytan (kg/kg) (kg H2O i kg torr luft)

x = fuktighetskvot luft (kg/kg) (kg H2O i kg torr luft)

Notera! Enheterna för Θ stämmer inte överens eftersom detta är en empirisk ekvation – ett resultat av erfarenhet och experiment.

Nödvändig värmetillförsel

Den största delen av den värme eller energi som krävs för avdunstningen tas från själva vattnet. För att upprätthålla vattentemperaturen – måste värme tillföras vattnet.

Den värme som krävs för att täcka avdunstningen kan beräknas som

q = hwe gs (2)

där

q = värme. tillförd värme (kJ/s (kW))

hwe = vattnets avdunstningsvärme (kJ/kg)

• 1 kW = 3412 Btu/h

Exempel – Avdunstat vatten från en simbassäng

Det finns en 50 m x 20 m stor simbassäng med en vattentemperatur på 20oC. Den maximala mättade fuktkvoten i luften ovanför vattenytan är 0,014659 kg/kg. Med en lufttemperatur på 25 oC och 50 % relativ fuktighet är fuktkvoten i luften 0,0098 kg/kg – kontrollera Mollier-diagrammet.

Med en lufthastighet över vattenytan på 0,5 m/s kan avdunstningskoefficienten beräknas som

Θ = (25 + 19 (0,5 m/s)).

= 34,5 kg/m2h

Simhallens yta kan beräknas som

A = (50 m) (20 m)

= 1000 m2

Förångningen från vattenytan kan beräknas som

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

= 0,047 kg/s

Vattens avdunstningsvärme (entalpi) vid en temperatur på 20oC är 2454 kJ/kg. Den värmetillförsel som krävs för att hålla temperaturen på vattnet i simbassängen kan beräknas som

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

= 115.3 kW

Energiförlusten och den nödvändiga värmetillförseln kan minskas genom

• att minska lufthastigheten ovanför vattenytan – begränsad effekt
• att minska bassängens storlek – inte riktigt praktiskt
• att sänka vattentemperaturen – ingen komfortlösning
• att sänka lufttemperaturen – inte en komfortlösning – men det är inte möjligt. inte en komfortlösning
• öka fukthalten i luften – kan öka kondensering och skador på byggnadskonstruktioner för inomhuspooler
• ta bort den våta ytan – möjligt med plastfiltar på vattenytan utanför drifttiden. Mycket effektiv och vanligt förekommande

Notera! – Under drifttiden kan aktiviteten i en simbassäng öka avdunstningen av vatten och den nödvändiga värmetillförseln dramatiskt.

För att minska energiförbrukningen och undvika fuktskador i byggnadskonstruktioner är det vanligt att använda värmeåtervinningsanordningar med värmepumpar som flyttar latent värme från luften till vattnet i simbassängen.

Kalkylator för avdunstning av vattenytor

A – vattenytan (m2)

xs – maximal mättnadsfuktkvot i luft (kg/kg) (kg H2O i kg torr luft)

x -. luftfuktighetskvot (kg/kg) (kg H2O i kg torr luft) – Mollier – psykrometrisk

hwe – vattnets avdunstningsvärme (entalpi) (kJ/kg)

v – luftens hastighet över vattenytan (m/s)

Laddningsräknare!