Auteur: technische afdeling van Mycond
Vochtbeheersing in industriële en commerciële ruimten is een complexe taak die specialistische kennis en de juiste automatiseringsaanpak vereist. De efficiëntie van luchtontvochtigers hangt direct af van de nauwkeurigheid van de meting van omgevingsparameters en van de adequaatheid waarmee het systeem op hun veranderingen reageert. Inzicht in de werking van sensoren, regelaars en besturingsstrategieën betekent optimale omstandigheden waarborgen voor opslag van goederen, de werking van apparatuur en het comfort van mensen.
Het dynamische proces van vochtcontrole
Vochtregeling is een dynamisch proces, omdat de vochtbelasting voortdurend verandert. Gedurende de dag kan de relatieve vochtigheid 15–20% RH schommelen door temperatuurveranderingen en menselijke activiteit. Seizoensschommelingen zijn nog groter: het verschil tussen winter- en zomervochtgehalte van de lucht kan meer dan 10 g/kg bedragen.
Aan vochtinfiltratie moet bijzondere aandacht worden besteed. Het openen van de magazijndeur gedurende één minuut op een regenachtige dag kan meer vocht binnenbrengen dan een ontvochtiger in een uur kan verwijderen. Daarom moet het regelsysteem snel op deze veranderingen reageren.
De basisfuncties van vochtregelapparatuur omvatten:
- Meten van relatieve vochtigheid of het vochtgehalte van materialen
- Weergave van gemeten waarden
- Logging van meetwaarden voor latere analyse
- Aansturing van ontvochtigingsapparatuur
Het is belangrijk te begrijpen dat elke extra functie niet alleen de kostprijs van het instrument verhoogt, maar ook de potentiële foutkans. Voor veel toepassingen, bijvoorbeeld een eenvoudig magazijn waar alleen een vochtigheid lager dan 60% RH nodig is, volstaat een eenvoudige humidistaat van minder dan 100 euro zonder weergave- en dataloggingfuncties.
Typen sensoren voor relatieve vochtigheid
Voor de juiste keuze van een vochtsensor is het belangrijk de werkingsprincipes en bijzonderheden van de verschillende sensortypen te begrijpen.
Mechanische hygrometers zijn gebaseerd op de eigenschap van bepaalde materialen om van afmeting te veranderen wanneer ze vocht opnemen. Dit principe was al bekend bij Leonardo da Vinci, die observeerde dat een wollen bol op een vochtige dag zwaarder weegt. Moderne mechanische humidistaten gebruiken menselijk haar of polymeerfolies die verlengen bij stijgende vochtigheid. Ze zijn eenvoudig en betrouwbaar, maar hebben een beperkte nauwkeurigheid van circa ±3–5% RH.
Elektronische capacitieve sensoren meten de verandering van de elektrische capaciteit van een polymeer bij vochtabsorptie. Deze sensoren vertonen de beste gevoeligheid bij lage vochtigheid (onder 15% RH), en worden daarom vaak toegepast in de farmaceutische en elektronica-industrie. De typische nauwkeurigheid van industriële modellen bedraagt ±2% RH.
Resistieve sensoren werken op basis van de meting van de verandering van elektrische weerstand van een polymeer met quaternaire ammoniumzouten bij vochtabsorptie. In tegenstelling tot capacitieve sensoren zijn deze nauwkeuriger bij hoge vochtigheid (>90% RH), omdat ze volumetrische in plaats van oppervlakkige absorptie meten.
Psychrometers gebruiken een paar thermometers — een droge en een natte. Het temperatuurverschil tussen beide is evenredig met de verdampingssnelheid van water van de natte thermometer en daarmee met de luchtvochtigheid. Deze methode levert goede nauwkeurigheid, maar vereist regelmatig onderhoud.
Kritische beperking van alle sensoren voor relatieve vochtigheid: wanneer een instrument is gekalibreerd bij bepaalde omstandigheden (bijvoorbeeld 24°C en 65% RH), kan het aanzienlijke fouten geven bij sterk afwijkende omstandigheden (21°C en 10% RH), omdat het verschil in absoluut vochtgehalte dan te groot is.
Sensoren voor absolute vochtigheid
Voor veel industriële toepassingen is het cruciaal om de absolute vochtigheid van de lucht te beheersen, onafhankelijk van temperatuurschommelingen.
Condensatiehygrometers (dauwpuntsensoren) werken door een spiegeloppervlak af te koelen tot de temperatuur waarop condens ontstaat. Deze temperatuur is gelijk aan het dauwpunt van de lucht. De methode is bekend sinds 1751, toen de Franse natuuronderzoeker Charles Le Roy ijs toevoegde aan een gepolijste stalen container om de vochtigheid te bepalen. Moderne optische condensatiehygrometers hebben een typische nauwkeurigheid van ±1,5°C dauwpunt en gelden als de meest nauwkeurige instrumenten voor vochtmeting.
Aluminiumoxidesensoren hebben een typische nauwkeurigheid van ±3°C dauwpunt en zijn geoptimaliseerd voor het meten van zeer lage vochtigheid. Ze worden vaak gebruikt om een dauwpunt van -40°C te bewaken bij luchttemperaturen boven 150°C aan de uitlaat van adsorptie-ontvochtigers, bijvoorbeeld bij het drogen van kunststof granulaat. Houd er echter rekening mee dat aluminiumoxide water sterk bindt, waardoor bij overgang van vochtig naar droog lucht de sensorrespons uren kan achterblijven.
Nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van sensoren
Bij de keuze van een vochtsensor is het belangrijk de begrippen nauwkeurigheid en herhaalbaarheid te onderscheiden:
Nauwkeurigheid — het vermogen van het instrument om de werkelijke vochtigheidswaarde weer te geven.
Herhaalbaarheid — het vermogen om terug te keren naar de eerdere uitlezing wanneer de eerdere vochtcondities worden hersteld.
Kernprincipe: een herhaalbaar instrument kan worden gekalibreerd en daarmee nauwkeurig gemaakt, maar een niet-herhaalbaar instrument zal nooit nauwkeurig zijn, ongeacht de kalibratie. Daarom vermelden fabrikanten van kwaliteitsinstrumenten de herhaalbaarheid in de specificaties, terwijl goedkope sensoren vaak alleen in termen van nauwkeurigheid worden beschreven.
Keuze van het type regelaar
Regelaars voor ontvochtigingssystemen zijn er in twee hoofdtypen: positioneel (aan/uit) en modulerend.
Positionele (aan/uit) regeling is geschikt waar geen hoge nauwkeurigheid van vochtbehoud vereist is. Bijvoorbeeld bij een laadkuil van een koelmagazijn, waar het hoofddoel het voorkomen van vloerbevriezing is, is geen precieze regeling met ±1% RH nodig. Het typische schommelingsbereik voor condensatieontvochtigers met aan/uit-regeling bedraagt circa ±10% RH.
Modulerende regeling is noodzakelijk voor productie met strenge eisen aan vochtstabiliteit: farmacie, halfgeleiderindustrie, drogen van banketproducten. Adsorptie-ontvochtigers met modulatie bieden een vochtstabiliteit van ±5% RH of beter.
Voor de juiste keuze van de controller bekijken we een concreet voorbeeld. In een laadkuil bij 4°C kun je installeren:
- Een regelaar voor relatieve vochtigheid (instelwaarde 80% RH) — de goedkoopste optie met een nauwkeurigheid van ±2% RH, maar alleen nauwkeurig bij constante temperatuur.
- Een condensatieregelaar — theoretisch ideaal, maar onpraktisch door de kwetsbaarheid van sensoren op de vloer waar heftrucks rijden.
- Een dauwpuntregelaar (instelwaarde 1°C) — nauwkeuriger dan een humidistaat en onafhankelijk van schommelingen in luchttemperatuur.
Strategieën voor vermogensmodulatie
Voor een effectieve aansturing van ontvochtigers worden verschillende vermogensmodulatiestrategieën toegepast.
Bypass-regeling voor adsorptie-ontvochtigers werkt volgens het principe van een gedeeltelijke omleiding van de adsorptierotor. Wanneer de vochtbelasting afneemt, gaat een deel van de lucht via de bypass en mengt zich met de gedroogde stroom, waardoor de toevoervochtigheid stijgt. Het is cruciaal de aerodynamische weerstand van bypass en rotor te balanceren met een vaste klep — zonder dit wordt de modulatie niet-lineair en instabiel.
Modulatie van regeneratie-energie is de meest effectieve en goedkoopste manier om energie te besparen. Een temperatuurregelaar aan de uitlaat van de regeneratiezone verlaagt het verwarmingsvermogen wanneer de temperatuur boven het optimale niveau uitkomt (meestal rond 49°C voor lithiumchloride-desiccanten). Fysisch principe: wanneer lucht vocht opneemt uit de rotor, daalt de temperatuur ervan. Blijft de temperatuur hoog, dan is er weinig vocht en kan het energieverbruik omlaag. De besparing met deze regeling bedraagt 25–50% van de jaarlijkse energiekosten.
Er zijn twee niveaus van modulatie:
- Eerste niveau: ‘reactivation load following control’ — de beste kosten-batenverhouding.
- Tweede niveau: ‘volledige modulatie van de apparatuur’ — met microprocessors en frequentieregelaars voor ventilatoren en compressoren. De kosten zijn hoog en alleen gerechtvaardigd voor grote systemen.
Plaatsing van sensoren als kritische factor
De juiste plaatsing van sensoren is minstens zo belangrijk als hun nauwkeurigheid. Een praktijkvoorbeeld: een systeem ter bescherming van staal tegen corrosie functioneerde niet, hoewel de ontvochtiger correct werkte. De reden — de humidistaat was geplaatst bij de uitblaas van droge lucht, 23 meter van de opslagstellingen. De ontvochtiger hield het kanaal droog, maar staal ter waarde van 50.000 euro roestte.
Hoofdregel: de sensor moet in de buurt van het te beschermen object worden geplaatst, niet bij de ontvochtiger. Dit is vooral kritisch bij lage vochtigheid (onder 10% RH), wanneer het verschil tussen dauwpunten van -29°C en -26°C minder dan 0,01 g/kg bedraagt — 85 keer kleiner dan het verschil tussen 50% en 55% RH bij 21°C.
Bij zeer lage vochtigheid moet ook rekening worden gehouden met de eigenschappen van de monsternameleidingen: een metalen buis droogt in enkele uren, terwijl een nylon buis dagen kan nodig hebben voordat deze de werkelijke vochtigheid weergeeft in een ruimte met een dauwpunt onder -40°C.
Integratie met gebouwbeheersystemen (BMS)
Moderne industriële ontvochtigers zijn uitgerust met Modbus RS485-interfaces voor aansluiting op gebouwbeheersystemen (BMS). Dit maakt het mogelijk om:
- Gecentraliseerde monitoring van vochtparameters en de status van de apparatuur uit te voeren
- Complexe regelalgoritmen te programmeren met tijdschema’s
- Snel te reageren op afwijkingen van de ingestelde waarden
- Microklimaatparameters te documenteren voor technologische processen
PLC-regelaars met touchscreen zorgen voor een gebruiksvriendelijke interface voor het instellen en bedienen van ontvochtigers, evenals voor het opslaan van bedrijfsgegevens van het systeem.
Typische ontwerpfouten in regelsystemen
Bij het ontwerpen van vochtregelsystemen worden vaak de volgende fouten gemaakt:
- Overdimensionering van apparatuur bij aan/uit-regeling, wat grote vochtigheidsfluctuaties veroorzaakt (vergelijkbaar met een auto met een schakelaar in plaats van een gaspedaal)
- Geen modulatie van regeneratie-energie toepassen, waardoor 25–50% energie wordt verspild
- Kalibratie van de sensor bij temperatuur en vochtigheid die afwijken van de bedrijfsomstandigheden
- Plaatsing van indicator en controller op verschillende locaties, wat leidt tot voortdurende verschillen in uitlezingen
- Het negeren van de droogtijd van materialen tijdens inbedrijfstelling — bijvoorbeeld golfkarton bevat bij 80% RH 14% vocht en bij 35% RH slechts 6%, waardoor na aanvoer van vochtig karton het systeem dagenlang op vol vermogen kan draaien
FAQ: veelgestelde vragen over regelsystemen voor ontvochtigers
Wat is de typische regelnauwkeurigheid voor verschillende typen ontvochtigers?
Condensatieontvochtigers met aan/uit-regeling bieden een vochtbehoudnauwkeurigheid van ±10% RH. Adsorptie-ontvochtigers met vermogensmodulatie — ±5% RH of beter. Voor precisietoepassingen met optische dauwpuntsensoren is een nauwkeurigheid van ±1–2% RH mogelijk.
Hoe kies je tussen regeling op relatieve vochtigheid en op dauwpunt?
Regeling op relatieve vochtigheid (RH) is goedkoper en voldoende voor de meeste comfort- en opslagtoepassingen met een nauwkeurigheid van ±3% RH. Regeling op dauwpunt is vereist wanneer de luchttemperatuur sterk varieert of wanneer hoge nauwkeurigheid nodig is bij lage vochtigheid (onder 10% RH).
Waarom moet de sensor niet bij de uitblaas van de ontvochtiger worden geplaatst?
De lucht aan de uitlaat van de ontvochtiger is het droogst in het systeem en weerspiegelt niet de werkelijke omstandigheden in de te beschermen zone. De sensor moet de vochtigheid meten waar het eindresultaat belangrijk is — bij het te beschermen object.
Wanneer volstaat eenvoudige aan/uit-regeling?
Aan/uit-regeling is geschikt voor langetermijnopslagmagazijnen met stabiele belasting, voor ruimtes met een ruim toelaatbaar vochtigheidsbereik van 40–60% RH, en wanneer de jaarlijkse energiekosten laag zijn in verhouding tot de kosten van een modulerend systeem.
Hoe verlaagt modulatie van regeneratie-energie de operationele kosten?
Het systeem vermindert het verwarmingsvermogen wanneer de vochtbelasting lager is dan berekend. De besparing bedraagt 25–50% van de jaarlijkse energiekosten, en de terugverdientijd van een modulerende controller is doorgaans minder dan een jaar.
Wat is reactivation load following control?
Dit is het eerste modulatie-niveau waarbij de temperatuurregelaar aan de regeneratie-uitlaat het verwarmingsvermogen automatisch verlaagt wanneer de temperatuur boven het optimale niveau stijgt (meestal 49°C). Dit is de eenvoudigste en meest effectieve methode om energie te besparen in adsorptie-ontvochtigers.
Hoe integreer je een ontvochtiger in het algemene gebouwbeheersysteem?
Via een Modbus RS485-interface wordt de ontvochtiger op de BMS aangesloten, zendt hij gegevens over vochtigheid, temperatuur en apparaatstatus, ontvangt hij opdrachten voor het wijzigen van setpoints en bedrijfsmodi, en maakt hij gecentraliseerde monitoring en beheer van alle installaties mogelijk.
Conclusies
De keuze van het regelsysteem voor luchtontvochtigers wordt bepaald door de specifieke eisen aan parameterstabiliteit en de economische onderbouwing. Voor de meeste toepassingen met een tolerantie van ±5–10% RH volstaat een humidistaat met modulatie van regeneratie-energie.
Precisieproducties vereisen regeling op dauwpunt en volledige vermogensmodulatie van de apparatuur. Daarbij is de plaatsing van de sensor vaak belangrijker dan de nauwkeurigheid ervan — het nauwkeurigste instrument op de verkeerde plek levert slechtere resultaten dan een eenvoudige humidistaat die bij het te beschermen object is geplaatst.
Integratie van de ontvochtiger met gebouwbeheersystemen zorgt voor snelle parametercontrole en gegevensdocumentatie, wat vooral belangrijk is voor validatie van processen in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie.
Een goed ontworpen regel- en automatiseringssysteem voor luchtontvochtigers zorgt niet alleen voor optimale microklimaatomstandigheden, maar maakt het ook mogelijk de exploitatiekosten aanzienlijk te verlagen door energiebronnen efficiënt te gebruiken.
