Osuszacz ziębniczy czy adsorpcyjny? Ciśnieniowy punkt rosy w praktyce

Woda to najczęstsze zanieczyszczenie sprężonego powietrza i przyczyna większości problemów w instalacji: korozji rurociągów, zacinających się zaworów, wypłukanego smaru w siłownikach, kraterów na lakierze czy zamarzniętych przewodów zimą. Sprężarka nie „produkuje” wody — zasysa ją razem z powietrzem atmosferycznym. Żeby się jej pozbyć, potrzebny jest osuszacz, a żeby dobrać właściwy, trzeba wiedzieć, czym jest ciśnieniowy punkt rosy.

1. Ile wody trafia do instalacji

Powietrze atmosferyczne zawsze zawiera parę wodną. Przy 25°C i wilgotności 60% w 1 m³ powietrza jest ok. 13,8 g wody. Sprężarka o wydajności 5 m³/min zasysa w ciągu godziny 300 m³ powietrza, czyli ok. 4,1 kg wody — w ciągu 8-godzinnej zmiany to ponad 30 litrów.

Co dzieje się z tą wodą przy ciśnieniu 7 bar:

• w chłodnicy końcowej sprężarki i zbiorniku — powietrze ochładza się do ok. 35°C i większość wody się skrapla; trafia do spustów kondensatu,
• do instalacji — nadal płynie ok. 5 g wody na każdy 1 m³ zassanego powietrza w postaci pary. W tym przykładzie to ok. 12 litrów na zmianę, które skroplą się w rurociągach, gdy powietrze ostygnie do temperatury hali,
• za osuszaczem ziębniczym — zostaje ok. 0,7 g/m³ pary wodnej, która nie skropli się, dopóki instalacja nie ochłodzi się poniżej ok. +3°C.

Zbiornik i spusty kondensatu nie wystarczą — powietrze opuszczające zbiornik jest nasycone wilgocią i każde dalsze ochłodzenie oznacza wodę w rurach.

2. Ciśnieniowy punkt rosy — co to znaczy

Punkt rosy to temperatura, poniżej której para wodna zaczyna się skraplać. W sprężonym powietrzu podaje się ciśnieniowy punkt rosy (PDP) — mierzony przy ciśnieniu roboczym instalacji.

Ciśnieniowy punkt rosy jest zawsze wyższy od atmosferycznego: sprężenie upycha tę samą ilość pary wodnej w znacznie mniejszej objętości. Przykładowo powietrze o PDP +3°C przy 7 bar po rozprężeniu do ciśnienia atmosferycznego ma punkt rosy ok. −20°C. Dlatego porównując oferty, sprawdzaj, czy podany punkt rosy jest ciśnieniowy, czy atmosferyczny.

Zasada praktyczna: ciśnieniowy punkt rosy musi być niższy niż najniższa temperatura, do której ochłodzi się instalacja — z zapasem kilku stopni. Jeśli rurociąg biegnie przez nieogrzewany magazyn, w którym zimą bywa −15°C, PDP +3°C nie wystarczy.

3. Rodzaje osuszaczy

Osuszacz ziębniczy

Schładza powietrze w wymienniku do ok. +3°C, skroplona woda jest odprowadzana spustem, a powietrze przed wyjściem jest podgrzewane przez powietrze wlotowe. Niższego punktu rosy osuszacz ziębniczy nie da — przy temperaturze poniżej zera kondensat zamarzałby w wymienniku. Dla większości zakładów, w których instalacja biegnie wewnątrz ogrzewanych hal, to wystarczające i najtańsze w eksploatacji rozwiązanie. Większe modele mają regulację wydajności, która ogranicza zużycie energii przy niepełnym obciążeniu.

Osuszacz adsorpcyjny

Powietrze przepływa przez kolumnę ze złożem, które pochłania wilgoć; w tym czasie druga kolumna jest regenerowana. Sposób regeneracji decyduje o kosztach pracy:

• bez podgrzewu (regeneracja zimna) — część osuszonego powietrza, zwykle 15–20%, przedmuchuje regenerowaną kolumnę i ucieka do atmosfery. Najtańszy w zakupie, najdroższy w eksploatacji; tę stratę trzeba doliczyć do wydajności sprężarki,
• z podgrzewem i dmuchawą — złoże regeneruje się gorącym powietrzem z otoczenia; strata sprężonego powietrza jest minimalna, ale dochodzi energia grzałki,
• z wykorzystaniem ciepła sprężania — stosowany przy sprężarkach bezolejowych, regeneruje złoże gorącym powietrzem prosto ze sprężarki.

Przed osuszaczem adsorpcyjnym zawsze stosuje się filtr dokładny (olej niszczy złoże), a za nim — filtr pyłowy zatrzymujący drobiny złoża.

Osuszacz membranowy

Nie ma ruchomych części ani zasilania, więc dobrze sprawdza się na pojedynczym stanowisku lub przy maszynie — np. jako „doosuszenie” powietrza tylko tam, gdzie jest potrzebne niższe PDP, zamiast osuszania całej instalacji adsorpcyjnie.

4. Jak dobrać wielkość osuszacza

Wydajność osuszacza w katalogu podawana jest dla warunków nominalnych — dla osuszaczy ziębniczych zwykle według normy ISO 7183: ciśnienie 7 bar, temperatura powietrza na wlocie 35°C, temperatura otoczenia 25°C. W rzeczywistości warunki bywają gorsze:

• temperatura na wlocie wyższa niż 35°C — powietrze niesie więcej wody i osuszacz ma mniejszą wydajność,
• temperatura otoczenia latem powyżej 25°C — agregat chłodniczy gorzej oddaje ciepło,
• ciśnienie niższe niż 7 bar — ta sama ilość powietrza zajmuje większą objętość.

Osuszacz dobiera się do wydajności sprężarki, a nie do średniego zużycia powietrza — przez osuszacz przepływa wszystko, co tłoczy sprężarka.

5. Najczęstsze błędy

• Osuszacz za mały lub dobrany do warunków nominalnych — w upały punkt rosy rośnie, w instalacji pojawia się woda.
• Brak filtra przed osuszaczem — olej i zanieczyszczenia osadzają się w wymienniku osuszacza ziębniczego lub niszczą złoże adsorpcyjne.
• Niedziałający spust kondensatu — osuszacz wychwytuje wodę, ale jej nie odprowadza; woda wraca do instalacji. Spust warto sprawdzać przy każdym obchodzie sprężarkowni.
• Brudny skraplacz — zakurzone lamele chłodnicy osuszacza ziębniczego obniżają jego wydajność tak samo jak upał.
• Obejście (bypass) otwarte na stałe — zostawione po serwisie lub awarii.
• Osuszacz za zbiornikiem bez filtra i spustu — zbiornik też zbiera kondensat; jego spust musi działać niezależnie od osuszacza.
• Brak pomiaru punktu rosy — jeśli nie wiesz, jaki jest punkt rosy w instalacji, nie wiesz, czy osuszacz działa. Prosty miernik punktu rosy za osuszaczem pokazuje problem, zanim woda pojawi się na stanowiskach.

6. Jaki osuszacz wybrać

• Instalacja w ogrzewanej hali, narzędzia, automatyka, ogólna produkcja — osuszacz ziębniczy, PDP +3°C.
• Rurociągi na zewnątrz lub w nieogrzewanych pomieszczeniach — osuszacz adsorpcyjny z PDP niższym niż najniższa temperatura zimą (najczęściej −40°C).
• Lakiernia, przemysł spożywczy, farmaceutyczny, elektronika — zależnie od wymaganej klasy czystości ISO 8573-1; często adsorpcyjny, zawsze z odpowiednią filtracją.
• Jedno stanowisko wymaga bardzo suchego powietrza — osuszacz ziębniczy dla całej instalacji i osuszacz adsorpcyjny lub membranowy tylko przy tym stanowisku.
• Nowa sprężarka śrubowa — rozważ zespół sprężarkowy ze zintegrowanym osuszaczem: mniej miejsca, jedno podłączenie i osuszacz dobrany do sprężarki przez producenta.

Wymagania dotyczące wody to tylko jedna z trzech składowych jakości powietrza — obok cząstek stałych i oleju. Jak je określić i jakie filtry do tego dobrać, opisujemy w poradniku Klasy czystości sprężonego powietrza ISO 8573-1.

7. Lista kontrolna przed zakupem osuszacza

• Wydajność sprężarki (lub sprężarek) m³/min
• Ciśnienie robocze
• Temperatura w sprężarkowni latem i temperatura powietrza na wylocie ze sprężarki
• Najniższa temperatura, do której ochłodzi się instalacja (rurociągi zewnętrzne, nieogrzewane pomieszczenia)
• Wymagana klasa czystości powietrza na najbardziej wymagającym odbiorniku
• Czy przed osuszaczem jest filtr i automatyczny spust kondensatu?
• Sposób odprowadzenia kondensatu (separator olej-woda)

Dobieramy i montujemy osuszacze ziębnicze i adsorpcyjne oraz kompletne układy uzdatniania powietrza. Jeśli w instalacji pojawia się woda, możemy zmierzyć punkt rosy i sprawdzić pracę osuszacza. Napisz do nas.