Tutkimushuoneen ilman kostuttaminen
Kestävä kehitys vaatii tuotekehityksessä olevien tuotteiden testausta, jotta pystytään varmistamaan valmiiden tuotteiden toimivuus sekä suorituskyky vaikeissakin olosuhteissa. Yksi tällaisista testeistä on esimerkiksi kosteus testit, jossa tuote altistetaan kuumuudelle ja korkealle ilmankosteudelle. Kosteus voi aiheuttaa mm. Muutoksia materiaaleissa, vikoja elektroniikassa ja kosteuden kertymistä paikkoihin, joihin kosteutta ei haluta.
Pienten komponenttien kosteustestaus on suhteellisen helppoa, koska markkinoilla on olemassa tehokkaita olosuhdekaappeja tähän tarkoitukseen. Isompien koneiden ja järjestelmien kosteustestauksissa voidaan käyttää ns. Walk-in olosuhdekammioita, mutta tällaiset kammiot voivat maksaa satoja tuhansia euroja.
Ilmankosteus
Normaali ilma, jota hengitämme, on kaasuseos, joka koostuu typestä, hapesta, vesihöyrystä ja noin yksi prosentti on muita jalokaasuja. Vesihöyryn määrää ilmassa kuvaillaan ilmankosteudella. Arkikielessä ilmankosteudella tarkoitetaan yleensä ilman suhteellista kosteutta. Suhteellinen kosteus tarkoittaa ilmassa olevan vesihöyryn suhdetta maksimimäärään vesihöyryä, joka ilmassa voi olla. Ilmankosteus voidaan myös ilmaista vesihöyryn massana tilavuuden yksikköä kohden. Tämä on käytännöllinen tapa, kun halutaan esimerkiksi selvittää, kuinka paljon vesihöyryä täytyy lisätä ilmaan, jotta saavutettaisiin haluttu suhteellinen kosteus. Yksi tärkeä kostean ilman ominaisuus on kastepiste. Kastepiste tarkoittaa lämpötilaa, jolloin ilmassa oleva vesihöyry alkaa tiivistyä, jos ilman kosteussisältö pysyy samana. Tämän ilmiön voi esimerkiksi tiivistyneinä vesipisaroina kylmässä juomalasissa.
Ilmankostutusjärjestelmät
Ilman kostuttamiseen on kehitetty monenlaisia järjestelmiä pienistä koti käyttöön tarkoitetuista laitteista isompiin ilmastointikanaviin asennettaviin laitteisiin. Ilman kostuttimet voidaan jakaa karkeasi kahteen tyyppiin, isotermisiin ja adiabaattisiin kostuttimiin.
Isotermiset kostuttimet kuten höyrykostuttimet muuttavat veden höyryksi ennen sen johtamista ilmaan. Tämän etuna on tarkka kosteuden säätö ja vesihöyryn puhtaus. Höyrykostuttimien etu on myös mahdollisuus käyttää vesijohtovettä. Vesijohtoveden käyttö kuitenkin aiheuttaa sen, että kostuttimen sisällä oleva vesiastia täytyy säännöllisesti puhdistaa tai vaihtaa.
Adiabaattiset kostuttimet eivät höyrystä ennen sen lisäämistä ilmaan vaan se tuodaan ilmaan joko hienojakoisen sumuna, joka haihtuu ilmaan tai haihduttamalla vettä märistä kennoista. Veden haihtuminen vaatii energiaa, joten tämä aiheuttaa ympäröivän ilman lämpötilan laskua. Adiabaattisissa kostuttimissa on tärkeää ottaa huomioon veden puhtaus. Sumuttaessa vedessä olevat epäpuhtaudet päätyvät ilmaan ja kennokostuttimissa epäpuhtaudet voivat kerääntyä kennoihin ja aiheuttaa ilman laadun huononemista.
Mitä on otettava huomioon kostutettaessa tutkimushuonetta?
Suunnitellessa suuren tutkimushuoneen ilman kostutusta, täytyy ottaa huomioon mm. seuraavat asiat:
- Kostutettavan ilman lämpötila
- Kuinka nopeasti ilma on kostutettava
- Tarvittava suhteellinen kosteus
- Kostutettavan tilan tiiveys
Kuuma ilma vaatii paljon enemmän vesihöyryä suhteellisen kosteuden nostamiseen kuin viileä ilma. Tämä täytyy ottaa huomioon, kun mitoittaa kostutinjärjestelmää. Jos vaatimuksena on korkea suhteellinen kosteus, niin höyrykostutin voi olla parempi vaihtoehto, koska adiabattisissa kostuttimissa veden haihtuminen hidastuu suhteellisen kosteuden noustessa korkealle. Kostutettavan tilan tiiveys on myös tärkeää tehokkaan ilman kostutuksen kannalta, koska kosteus pääsee helposti karkaamaan pienistäkin raoista. Tämän lisäksi on hyvä varmistua, että tilassa ei ole pintoja, joiden lämpötila on alle kastepisteen, muuten ilmassa oleva vesihöyry alkaa tiivistyä niihin. Opinnäytetyössä huomattiin käytännössä kosteuden karkaamista ja tiivistymistä pintoihin, kun koeajettiin uutta höyrykostutinta ja ilmankosteuden nousu pysähtyi, vaikka kostutin kävi täydellä teholla.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tärkeimmät seikat tutkimushuoneen tehokkaaseen kostuttamiseen on tehokas kostutin, jolla saadaan nostettua suhteellista kosteutta tarpeeksi nopeasti ja tilan tiiveys, jotta kosteus saadaan nostettua tarpeeksi korkealle. Höyrykostutin on oiva valinta kyseiseen sovellukseen, koska sillä voidaan säätää höyryntuottoa tarkasti ja se pystyy tuottamaan höyryä, vaikka suhteellinen kosteus on valmiiksi korkea.
Laitteiden kosteudenkestävyyden testaus
Laitteiden kosteuskestävyyden testaus tarkoittaa menetelmiä, joilla selvitetään, miten hyvin laite kestää kosteutta, vettä tai korkeaa ilmankosteutta ilman toiminnan heikkenemistä.
Keskeiset asiat:
- Testausolosuhteet: Laitetta altistetaan kontrolloidusti vedelle (esim. roiskeet, upotus) tai kostealle ilmalle.
- Standardit: Testauksessa käytetään mm. IP-luokitusta (Ingress Protection), joka määrittelee suojan pölyä ja vettä vastaan (esim. IP67).
- Menetelmät: Sisältävät roiske-, sade-, suihku- ja upotustestit sekä kosteuskammiossa tehtävät pitkäaikaiskokeet.
- Tavoite: Varmistaa laitteen toimintavarmuus ja turvallisuus erilaisissa käyttöympäristöissä.
Yhteenvetona testauksella varmistetaan, että laite toimii luotettavasti kosteissa olosuhteissa ja täyttää sille asetetut laatu- ja turvallisuusvaatimukset.
Lähteet
Vassiliev,D. (2026) . Höyrykostuttimen käyttöönotto ja koeajo – Theseus. Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.
Kuva: Solar Simulator Finland Oy