Chłodnica wyparna

Ten artykuł dotyczy klimatyzacji. Aby zapoznać się z podobną koncepcją w fizyce atomowej, zobacz Chłodzenie wyparne (fizyka atomowa) .

„Chłodnica powietrza” przekierowuje tutaj. Aby dowiedzieć się, jak używać powietrza do chłodzenia komputera, zobacz Chłodzenie komputera § Chłodzenie powietrzem .

Zobacz też: Chłodzenie pasywne

Egipska qullah, osadzona w przeciągach do ochłodzenia wnętrz. Porowata ceramika i szorstka tkanina maksymalizują obszar parowania.

Chłodnica wyparna (znana również jako klimatyzator wyparny , chłodnica bagienna , skrzynia bagienna , chłodnica pustynna i chłodnica mokrego powietrza ) to urządzenie, które chłodzi powietrze poprzez odparowanie wody. Chłodzenie wyparne różni się od innych klimatyzacji , które wykorzystują cykle chłodzenia ze sprężaniem lub absorpcją . Chłodzenie wyparne wykorzystuje fakt, że woda pochłonie stosunkowo dużą ilość ciepła, aby odparować (to znaczy ma dużą entalpię parowania ). Temperaturę suchego powietrza można znacznie obniżyć poprzez przemianę fazową wody w stanie ciekłym w parę wodną (parowanie). Może to schłodzić powietrze, zużywając znacznie mniej energii niż chłodzenie. W ekstremalnie suchym klimacie chłodzenie wyparne powietrza ma dodatkową zaletę polegającą na uzdatnianiu powietrza większą ilością wilgoci, co zwiększa komfort użytkowników budynku.

Potencjał chłodzenia dla chłodzenia wyparnego zależy od podciśnienia termometru mokrego, różnicy między temperaturą termometru suchego a temperaturą termometru mokrego (patrz wilgotność względna ). W suchym klimacie chłodzenie wyparne może zmniejszyć zużycie energii i całkowity sprzęt do klimatyzacji jako alternatywa dla chłodzenia opartego na sprężarce. W klimatach, które nie są uważane za suche, pośrednie chłodzenie wyparne może nadal wykorzystywać proces chłodzenia wyparnego bez zwiększania wilgotności. Pasywne strategie chłodzenia wyparnego mogą oferować te same korzyści, co mechaniczne systemy chłodzenia wyparnego, bez złożoności sprzętu i przewodów.

Historia

Schemat ideowy starożytnego irańskiego łapacza wiatru i kanatu , używanego do wyparnego chłodzenia budynków

Wcześniejsza forma chłodzenia wyparnego, łapacz wiatru , została po raz pierwszy zastosowana w starożytnym Egipcie i Persji tysiące lat temu w postaci szybów wiatrowych na dachu. Łapali wiatr, przepuszczali go przez podziemne wody w kanacie i odprowadzali schłodzone powietrze do budynku. Współcześni Irańczycy powszechnie przyjęli zasilane chłodnice wyparne ( coolere âbi ).

Tradycyjna chłodnica powietrza w Mirzapur , Uttar Pradesh , Indie

Chłodnica wyparna była przedmiotem wielu patentów w USA w XX wieku; wiele z nich, począwszy od 1906 r., sugerowało lub zakładało użycie excelsior (wełna drzewna) jako elementów kontaktujących dużą objętość wody z poruszającym się powietrzem, aby umożliwić parowanie. Typowa konstrukcja, jak pokazano w patencie z 1945 r., Zawiera zbiornik na wodę (zwykle z poziomem kontrolowanym przez zawór pływakowy ), pompę do cyrkulacji wody nad poduszkami excelsior oraz wentylator odśrodkowy do zasysania powietrza przez poduszki do domu. Ten projekt i ten materiał nadal dominują w chłodnicach wyparnych na południowym zachodzie Ameryki , gdzie są również używane do zwiększania wilgotności. W Stanach Zjednoczonych użycie terminu chłodnica bagienna może wynikać z zapachu alg wytwarzanych przez wczesne jednostki.

Montowane na zewnątrz wyparne urządzenia chłodzące ( chłodnice samochodowe ) były używane w niektórych samochodach do chłodzenia powietrza we wnętrzu - często jako akcesoria na rynku wtórnym - do czasu, gdy nowoczesna klimatyzacja na sprężanie oparów stała się powszechnie dostępna.

Pasywne techniki chłodzenia wyparnego w budynkach były cechą architektury pustynnej od wieków, ale akceptacja, badania, innowacje i komercyjne zastosowanie na Zachodzie są stosunkowo nowe. W 1974 roku William H. Goettl zauważył, jak technologia chłodzenia wyparnego działa w suchym klimacie, spekulował, że jednostka kombinowana może być bardziej skuteczna, i wynalazł „High Efficiency Astro Air Piggyback System”, będący połączeniem chłodzenia i klimatyzatora wyparnego. W 1986 roku naukowcy z University of Arizona, W. Cunningham i T. Thompson, zbudowali pasywną wyparną wieżę chłodniczą, a dane dotyczące wydajności tego eksperymentalnego obiektu w Tucson w Arizonie stały się podstawą wytycznych projektowych wyparnej wieży chłodniczej opracowanych przez Barucha Givoniego.

Zasady fizyczne

Salasabil to rodzaj fontanny, który maksymalizuje powierzchnię wody, a tym samym chłodzenie wyparne przepływających przeciągów . Suchy salasabil, Czerwony fort , Delhi , Indie.

Chłodnice wyparne obniżają temperaturę powietrza na zasadzie chłodzenia wyparnego, w przeciwieństwie do typowych systemów klimatyzacyjnych, które wykorzystują chłodzenie parowe lub absorpcyjne . Chłodzenie wyparne polega na przekształceniu wody w stanie ciekłym w parę przy użyciu energii cieplnej zawartej w powietrzu, co skutkuje niższą temperaturą powietrza. Energia potrzebna do odparowania wody jest pobierana z powietrza w postaci ciepła jawnego , które wpływa na temperaturę powietrza i przekształcana w ciepło utajone , energię obecną w składniku pary wodnej powietrza, podczas gdy powietrze pozostaje w temperaturze stała wartość entalpii . Ta konwersja ciepła jawnego na ciepło utajone jest znana jako proces izentalpiczny , ponieważ zachodzi przy stałej wartości entalpii. Chłodzenie wyparne powoduje zatem spadek temperatury powietrza proporcjonalny do spadku ciepła jawnego i wzrost wilgotności proporcjonalny do utajonego zysku ciepła. Chłodzenie wyparne można zwizualizować za pomocą wykresu psychrometrycznego , znajdując początkowy stan powietrza i przesuwając się wzdłuż linii stałej entalpii w kierunku stanu wyższej wilgotności.

Prostym przykładem naturalnego chłodzenia wyparnego jest pot , czyli pot wydzielany przez ciało, którego parowanie chłodzi ciało. Ilość przenoszonego ciepła zależy od szybkości parowania, jednak na każdy kilogram odparowanej wody przenoszone jest 2257 kJ energii (około 890 BTU na funt czystej wody w temperaturze 95 ° F (35 ° C)). Szybkość parowania zależy od temperatury i wilgotności powietrza, dlatego w wilgotne dni gromadzi się więcej potu, który nie odparowuje wystarczająco szybko.

Chłodzenie ze sprężaniem pary wykorzystuje chłodzenie wyparne, ale odparowana para znajduje się w zamkniętym systemie, a następnie jest sprężana i gotowa do ponownego odparowania, wykorzystując do tego energię. Woda z prostej chłodnicy wyparnej jest odparowywana do środowiska i nie jest odzyskiwana. W urządzeniu do chłodzenia pomieszczeń wewnętrznych odparowana woda jest wprowadzana do pomieszczenia wraz ze schłodzonym teraz powietrzem; w wieży wyparnej odparowana woda jest odprowadzana przez wylot powietrza.

Inne rodzaje chłodzenia z przemianą fazową

Ściśle spokrewniony proces, chłodzenie sublimacyjne , różni się od chłodzenia wyparnego tym, że zachodzi przemiana fazowa z ciała stałego w parę , a nie z cieczy w parę.

Zaobserwowano, że chłodzenie sublimacyjne działa w skali planetarnej na planetoidzie Pluton , gdzie nazwano je efektem antycieplarnianym .

Innym zastosowaniem przemiany fazowej do chłodzenia jest puszka do napojów „samozachładzająca się”. Oddzielna komora wewnątrz puszki zawiera środek osuszający i płyn. Tuż przed wypiciem należy wyciągnąć tabletkę, aby środek osuszający zetknął się z płynem i rozpuścił. Czyniąc to, pochłania pewną ilość energii cieplnej zwanej utajonym ciepłem topnienia . Chłodzenie wyparne polega na przemianie fazowej cieczy w parę i utajonym cieple parowania , ale chłodzenie samoczynne wykorzystuje przemianę ze stanu stałego w ciecz oraz utajone ciepło topnienia, aby osiągnąć ten sam rezultat.

Aplikacje

Przed pojawieniem się nowoczesnego chłodzenia, chłodzenie wyparne było stosowane przez tysiąclecia, na przykład w qanatach , łapaczach wiatru i mashrabiyach . Porowate gliniane chłodziłoby wodę poprzez parowanie przez jego ściany; freski z około 2500 roku pne przedstawiają niewolników wachlujących dzbany z wodą w celu schłodzenia pomieszczeń. Alternatywnie miskę wypełnioną mlekiem lub masłem można umieścić w innej misce wypełnionej wodą, przykrywając ją mokrą szmatką spoczywającą w wodzie, aby mleko lub masło były jak najbardziej świeże (patrz Zeer , botijo ​​i Coolgardie bezpieczne ) .

Ranczo w Kalifornii z chłodnicą wyparną na grzbiecie dachu po prawej stronie

Chłodzenie wyparne jest powszechną formą chłodzenia budynków w celu zapewnienia komfortu cieplnego , ponieważ jest stosunkowo tanie i wymaga mniej energii niż inne formy chłodzenia.

Przykład wykresu psychrometrycznego Salt Lake City

Rysunek przedstawiający dane pogodowe w Salt Lake City przedstawia typowy klimat letni (od czerwca do września). Kolorowe linie ilustrują potencjał bezpośrednich i pośrednich strategii chłodzenia wyparnego w celu poszerzenia zakresu komfortu w okresie letnim. Wyjaśnia to głównie połączenie wyższej prędkości powietrza z jednej strony i podwyższonej wilgotności w pomieszczeniu, gdy region pozwala na bezpośrednią strategię chłodzenia wyparnego z drugiej strony. Strategie chłodzenia wyparnego, które obejmują nawilżanie powietrza, należy wdrażać w warunkach suchych, gdzie wzrost zawartości wilgoci pozostaje poniżej zaleceń dotyczących komfortu użytkowników i jakości powietrza w pomieszczeniu. Pasywne wieże chłodnicze nie mają możliwości sterowania, które tradycyjne systemy HVAC oferują użytkownikom. Jednak dodatkowy ruch powietrza zapewniony w przestrzeni może poprawić komfort mieszkańców.

Chłodzenie wyparne jest najskuteczniejsze, gdy wilgotność względna jest niska, co ogranicza jego popularność do suchego klimatu. Chłodzenie wyparne znacznie podnosi poziom wilgotności wewnętrznej, co docenią mieszkańcy pustyni, ponieważ wilgotne powietrze ponownie nawilża suchą skórę i zatoki. Dlatego ocena typowych danych klimatycznych jest podstawową procedurą określania potencjału strategii chłodzenia wyparnego dla budynku. Trzy najważniejsze czynniki klimatyczne to temperatura termometru suchego , temperatura termometru mokrego i depresja termometru mokrego podczas typowego letniego dnia. Ważne jest, aby określić, czy podciśnienie termometru mokrego może zapewnić wystarczające chłodzenie w letni dzień. Odejmując podciśnienie termometru mokrego od zewnętrznej temperatury termometru suchego, można oszacować przybliżoną temperaturę powietrza opuszczającego chłodnicę wyparną. Należy wziąć pod uwagę, że zdolność zewnętrznej temperatury termometru suchego do osiągnięcia temperatury termometru mokrego zależy od wydajności nasycenia. Ogólnym zaleceniem stosowania bezpośredniego chłodzenia wyparnego jest stosowanie go w miejscach, w których temperatura termometru mokrego powietrza zewnętrznego nie przekracza 22°C (72°F). Jednak w przykładzie Salt Lake City górna granica bezpośredniego chłodzenia wyparnego na wykresie psychrometrycznym wynosi 20 ° C (68 ° F). Pomimo niższej temperatury, chłodzenie wyparne jest odpowiednie dla klimatów podobnych do Salt Lake City.

Chłodzenie wyparne jest szczególnie przydatne w klimatach , w których powietrze jest gorące, a wilgotność niska. W Stanach Zjednoczonych zachodnie i górskie stany są dobrymi lokalizacjami, a chłodnice wyparne są powszechne w miastach takich jak Albuquerque , Denver , El Paso , Fresno , Salt Lake City i Tucson . Klimatyzacja wyparna jest również popularna i dobrze przystosowana do południowej (umiarkowanej) części Australii . W suchym, suchym klimacie koszt instalacji i eksploatacji chłodnicy wyparnej może być znacznie niższy niż w przypadku klimatyzacji chłodniczej, często o około 80%. Jednak chłodzenie wyparne i klimatyzacja ze sprężaniem pary są czasami stosowane łącznie w celu uzyskania optymalnych wyników chłodzenia. Niektóre chłodnice wyparne mogą również pełnić funkcję nawilżaczy w sezonie grzewczym. W regionach, które są w większości suche, krótkie okresy wysokiej wilgotności mogą sprawić, że chłodzenie wyparne nie będzie skuteczną strategią chłodzenia. Przykładem tego wydarzenia jest pora monsunowa w Nowym Meksyku oraz środkowej i południowej Arizonie w lipcu i sierpniu.

W miejscach o umiarkowanej wilgotności istnieje wiele opłacalnych zastosowań chłodzenia wyparnego, oprócz ich powszechnego stosowania w suchym klimacie. Na przykład zakłady przemysłowe, kuchnie handlowe, pralnie , pralnie chemiczne , szklarnie , chłodzenie punktowe (doki załadunkowe, magazyny, fabryki, place budowy, imprezy sportowe, warsztaty, garaże i budy) oraz chów zamknięty (farby drobiu, hodowle trzody chlewnej i bydła mlecznego) ) często wykorzystują chłodzenie wyparne. W klimatach o dużej wilgotności chłodzenie wyparne może przynosić niewielkie zakresie komfortu cieplnego poza zwiększoną wentylacją i ruchem powietrza, które zapewnia.

Inne przykłady

Drzewa przepuszczają duże ilości wody przez pory w swoich liściach zwane aparatami szparkowymi , a poprzez ten proces parowania lasy wchodzą w interakcję z klimatem w skali lokalnej i globalnej. Proste wyparne urządzenia chłodzące, takie jak wyparne komory chłodnicze (ECC) i gliniane garnki lub lodówki typu garnek w garnku , to proste i niedrogie sposoby na utrzymanie świeżości warzyw bez użycia energii elektrycznej. Kilka gorących i suchych regionów na całym świecie mogłoby potencjalnie skorzystać na chłodzeniu wyparnym, w tym w Afryce Północnej, regionie Sahelu w Afryce, Rogu Afryki, południowej Afryce, na Bliskim Wschodzie, w suchych regionach Azji Południowej i Australii. Korzyści z wyparnych komór chłodniczych dla wielu społeczności wiejskich w tych regionach obejmują mniejsze straty po zbiorach, mniej czasu spędzanego na podróżach na rynek, oszczędności finansowe i zwiększoną dostępność warzyw do spożycia.

Chłodzenie wyparne jest powszechnie stosowane w zastosowaniach kriogenicznych . Para znajdująca się nad zbiornikiem cieczy kriogenicznej jest odpompowywana, a ciecz odparowuje w sposób ciągły, dopóki prężność pary cieczy jest znacząca. Chłodzenie wyparne zwykłego helu tworzy garnek 1-K , który może schłodzić do co najmniej 1,2 K. Chłodzenie wyparne helu-3 może zapewnić temperatury poniżej 300 mK. Techniki te można wykorzystać do wytworzenia chłodnic kriogenicznych lub jako elementy kriostatów niskotemperaturowych, takich jak lodówki do rozcieńczania . Wraz ze spadkiem temperatury spada również prężność pary cieczy, a chłodzenie staje się mniej skuteczne. Określa to dolną granicę temperatury osiągalnej dla danej cieczy.

Chłodzenie wyparne jest również ostatnim etapem chłodzenia w celu osiągnięcia bardzo niskich temperatur wymaganych do kondensacji Bosego-Einsteina (BEC). Tutaj tak zwane wymuszone chłodzenie wyparne służy do selektywnego usuwania wysokoenergetycznych („gorących”) atomów z chmury atomowej, aż pozostała chmura zostanie schłodzona poniżej temperatury przejścia BEC. Dla chmury złożonej z 1 miliona atomów alkaliów temperatura ta wynosi około 1 μK.

Chociaż zrobotyzowane statki kosmiczne wykorzystują prawie wyłącznie promieniowanie cieplne , wiele załogowych statków kosmicznych ma krótkie misje, które umożliwiają chłodzenie wyparne w cyklu otwartym. Przykłady obejmują prom kosmiczny , moduł dowodzenia i obsługi Apollo (CSM), moduł księżycowy i przenośny system podtrzymywania życia . Apollo CSM i prom kosmiczny miały również grzejniki, a prom mógł odparowywać amoniak , jak i wodę. Statek kosmiczny Apollo wykorzystywał sublimatory , kompaktowe iw dużej mierze pasywne urządzenia, które odprowadzają ciepło odpadowe do pary wodnej (pary), która jest odprowadzana w przestrzeń kosmiczną. Gdy woda w stanie ciekłym jest wystawiona na działanie próżni, wrze energicznie, odprowadzając wystarczającą ilość ciepła, aby zamrozić pozostałą część do postaci lodu pokrywającego sublimator i automatycznie regulującego przepływ wody zasilającej w zależności od obciążenia cieplnego. Zużyta woda jest często dostępna w nadmiarze z ogniw paliwowych używanych przez wiele załogowych statków kosmicznych do produkcji energii elektrycznej.

Projekty

Ilustracja chłodnicy wyparnej

Większość projektów wykorzystuje fakt, że woda ma jedną z najwyższych znanych wartości entalpii parowania (ciepła utajonego parowania) ze wszystkich powszechnych substancji. Z tego powodu chłodnice wyparne zużywają tylko ułamek energii systemów klimatyzacji ze sprężaniem pary lub absorpcji. Niestety, z wyjątkiem bardzo suchego klimatu, jednostopniowa (bezpośrednia) chłodnica może zwiększyć wilgotność względną (RH) do poziomu, który sprawia, że ​​mieszkańcy czują się niekomfortowo. Pośrednie i dwustopniowe chłodnice wyparne utrzymują niższą wilgotność względną.

Bezpośrednie chłodzenie wyparne

Bezpośrednie chłodzenie wyparne

Bezpośrednie chłodzenie wyparne (obieg otwarty) służy do obniżania temperatury i zwiększania wilgotności powietrza poprzez wykorzystanie utajonego ciepła parowania, zamianę wody w stanie ciekłym w parę wodną. W tym procesie energia w powietrzu nie zmienia się. Ciepłe suche powietrze jest zamieniane na chłodne wilgotne powietrze. Ciepło powietrza zewnętrznego jest wykorzystywane do odparowania wody. Wilgotność względna wzrasta do 70 do 90%, co zmniejsza chłodzący efekt ludzkiego potu. Wilgotne powietrze musi być stale odprowadzane na zewnątrz, w przeciwnym razie powietrze zostanie nasycone i parowanie ustanie.

Mechaniczna chłodnica z bezpośrednim odparowaniem wykorzystuje wentylator do zasysania powietrza przez zwilżoną membranę lub wkładkę, która zapewnia dużą powierzchnię do odparowywania wody do powietrza . Woda jest rozpylana na górze podkładki, dzięki czemu może kapać do membrany i stale utrzymywać nasycenie membrany. Nadmiar wody kapiącej z dna membrany jest zbierany w misce i zawracany do góry. Jednostopniowe chłodnice z bezpośrednim odparowaniem są zazwyczaj niewielkich rozmiarów, ponieważ składają się tylko z membrany, pompy wodnej i wentylatora odśrodkowego. Zawartość minerałów w miejskiej sieci wodociągowej spowoduje osadzanie się kamienia na membranie, co doprowadzi do jej zatykania przez cały okres eksploatacji membrany. W zależności od zawartości minerałów i szybkości parowania, w celu zapewnienia optymalnej wydajności wymagane jest regularne czyszczenie i konserwacja. Ogólnie rzecz biorąc, powietrze zasilające z jednostopniowej chłodnicy wyparnej będzie musiało być odprowadzane bezpośrednio (przepływ jednoprzelotowy), tak jak w przypadku bezpośredniego chłodzenia wyparnego. Opracowano kilka rozwiązań konstrukcyjnych mających na celu wykorzystanie energii z powietrza, na przykład kierowanie powietrza wywiewanego przez dwie tafle podwójnie oszklonych okien, zmniejszając w ten sposób energię słoneczną pochłanianą przez oszklenie. W porównaniu z energią potrzebną do osiągnięcia równoważnego obciążenia chłodniczego za pomocą sprężarki, jednostopniowe chłodnice wyparne zużywają mniej energii.

Pasywne bezpośrednie chłodzenie wyparne może wystąpić wszędzie tam, gdzie woda schłodzona wyparnie może schłodzić przestrzeń bez pomocy wentylatora. Można to osiągnąć poprzez zastosowanie fontann lub bardziej architektonicznych projektów, takich jak wyparna wieża chłodnicza z prądem zstępującym, zwana także „pasywną wieżą chłodniczą”. Konstrukcja pasywnej wieży chłodniczej umożliwia przepływ powietrza z zewnątrz przez szczyt wieży, która jest zbudowana w budynku lub obok niego. Powietrze zewnętrzne styka się z wodą wewnątrz wieży przez zwilżoną membranę lub mgłę. Gdy woda paruje z powietrza na zewnątrz, powietrze staje się chłodniejsze i mniej wyporne i tworzy przepływ w dół w wieży. W dolnej części wieży wylot umożliwia chłodniejsze powietrze do wnętrza. Podobnie jak mechaniczne chłodnice wyparne, wieże mogą być atrakcyjnym, energooszczędnym rozwiązaniem w gorącym i suchym klimacie, ponieważ wymagają jedynie pompy wodnej do podnoszenia wody na szczyt wieży. Oszczędności energii wynikające ze stosowania pasywnej strategii chłodzenia z bezpośrednim odparowaniem zależą od klimatu i obciążenia cieplnego. W suchym klimacie z dużą depresją termometru mokrego wieże chłodnicze mogą zapewnić wystarczające chłodzenie w letnich warunkach projektowych do zera netto. Na przykład ^{powierzchni 371 m2} (4000 stóp2 ⁾ w Tucson w Arizonie o zysku ciepła jawnego 29,3 kJ/h (100 000 Btu/h) może być całkowicie schłodzony przez dwie pasywne wieże chłodnicze zapewniające 11890 m3/ ^h ( 7000 cfm) każdy.

W przypadku centrum dla odwiedzających Park Narodowy Zion, w którym zastosowano dwie pasywne wieże chłodnicze, energochłonność chłodzenia wyniosła 14,5 MJ/m ² (1,28 kBtu/ft ² ;), czyli o 77% mniej niż typowy budynek w zachodnich Stanach Zjednoczonych, który zużywa 62,5 MJ/m2 ⁽ 5,5 kBtu/stopę2 ⁾ . Badanie wyników wydajności w terenie w Kuwejcie wykazało, że zapotrzebowanie na moc klimatyzatora wyparnego jest o około 75% mniejsze niż zapotrzebowanie na moc konwencjonalnego klimatyzatora kompaktowego.

Pośrednie chłodzenie wyparne

Proces pośredniego chłodzenia wyparnego

Pośrednie chłodzenie wyparne (obieg zamknięty) to proces chłodzenia, który oprócz wymiennika ciepła wykorzystuje bezpośrednie chłodzenie wyparne w celu przeniesienia chłodu do powietrza nawiewanego. Schłodzone wilgotne powietrze z procesu bezpośredniego chłodzenia wyparnego nigdy nie wchodzi w bezpośredni kontakt z klimatyzowanym powietrzem nawiewanym. Strumień wilgotnego powietrza jest uwalniany na zewnątrz lub używany do chłodzenia innych urządzeń zewnętrznych, takich jak ogniwa słoneczne, które są bardziej wydajne, jeśli są chłodzone. Ma to na celu uniknięcie nadmiernej wilgotności w zamkniętych pomieszczeniach, co nie jest odpowiednie dla systemów mieszkalnych.

Cykl Maisotsenko

Producent chłodnic pośrednich stosuje obieg Maisotsenko (M-Cycle), nazwany na cześć wynalazcy i profesora dr Valeriy Maisotsenko, stosuje iteracyjny (wielostopniowy) wymiennik ciepła wykonany z cienkiej, nadającej się do recyklingu membrany, która może obniżyć temperaturę powietrza produktu poniżej temperaturę mokrego termometru i może zbliżyć się do punktu rosy . Testy przeprowadzone przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych wykazały, że hybrydowy M-Cycle w połączeniu ze standardowym kompresyjnym systemem chłodzenia znacznie poprawił wydajność o 150 do 400%, ale był w stanie to zrobić tylko w suchej zachodniej części Stanów Zjednoczonych i nie zaleca używany w znacznie bardziej wilgotnej wschodniej części Stanów Zjednoczonych. Ocena wykazała, że ​​zużycie wody w systemie wynoszące 2–3 galony na tonę chłodzącą (12 000 BTU) było mniej więcej równe pod względem wydajności zużyciu wody w nowych elektrowniach o wysokiej wydajności. Oznacza to, że wyższą wydajność można wykorzystać do zmniejszenia obciążenia sieci bez konieczności stosowania dodatkowej wody i może faktycznie zmniejszyć zużycie wody, jeśli źródło energii nie ma wysokowydajnego układu chłodzenia.

System oparty na M-Cycle zbudowany przez Coolerado jest obecnie używany do chłodzenia centrum danych Narodowego Centrum Danych Śniegu i Lodu NASA (NSIDC). Obiekt jest chłodzony powietrzem poniżej 70 stopni Fahrenheita i wykorzystuje system Coolerado powyżej tej temperatury. Jest to możliwe, ponieważ centrala wentylacyjna systemu wykorzystuje świeże powietrze z zewnątrz, co pozwala jej automatycznie korzystać z chłodnego powietrza z zewnątrz, gdy pozwalają na to warunki. Pozwala to uniknąć niepotrzebnego uruchamiania układu chłodzenia. Jest zasilany przez panel słoneczny, który służy również jako zasilanie wtórne w przypadku utraty głównego zasilania.

System ma bardzo wysoką wydajność, ale, podobnie jak inne systemy chłodzenia wyparnego, jest ograniczony przez poziom wilgotności otoczenia, co ograniczyło jego zastosowanie w zastosowaniach mieszkaniowych. Może być stosowany jako dodatkowe chłodzenie w okresach ekstremalnych upałów bez znacznego dodatkowego obciążenia infrastruktury elektrycznej. Jeśli lokalizacja ma nadmiar wody lub nadmierną zdolność odsalania, można ją wykorzystać do zmniejszenia nadmiernego zapotrzebowania na energię elektryczną poprzez wykorzystanie wody w niedrogich jednostkach M-Cycle. Ze względu na wysokie koszty konwencjonalnych urządzeń klimatyzacyjnych i ekstremalne ograniczenia wielu systemów elektrycznych, urządzenia M-Cycle mogą być jedynymi odpowiednimi systemami chłodzenia odpowiednimi dla zubożałych obszarów w okresach wyjątkowo wysokiej temperatury i wysokiego zapotrzebowania na energię elektryczną. Na terenach rozwiniętych mogą służyć jako uzupełniające systemy rezerwowe w przypadku przeciążenia elektrycznego oraz mogą być wykorzystane do zwiększenia wydajności istniejących systemów konwencjonalnych.

Cykl M nie ogranicza się do układów chłodzenia i może być stosowany w różnych technologiach, od silników Stirlinga po generatory wody atmosferycznej . W zastosowaniach chłodniczych może być używany zarówno w konfiguracjach z przepływem krzyżowym, jak i przeciwprądowym. Stwierdzono, że przepływ przeciwprądowy pozwala uzyskać niższe temperatury bardziej odpowiednie do chłodzenia domów, ale stwierdzono, że przepływ krzyżowy ma wyższy współczynnik wydajności (COP), a zatem jest lepszy w dużych instalacjach przemysłowych.

W przeciwieństwie do tradycyjnych technik chłodniczych, współczynnik COP małych systemów pozostaje wysoki, ponieważ nie wymagają one pomp podnoszących ani innego sprzętu wymaganego w wieżach chłodniczych. Układ chłodzenia o mocy 1,5 tony/4,4 kW wymaga jedynie 200 watów do działania wentylatora, co daje współczynnik COP na poziomie 26,4 i wskaźnik EER na poziomie 90. Nie uwzględnia to energii wymaganej do oczyszczenia lub dostarczenia wody i jest ściśle moc wymagana do uruchomienia urządzenia po dostarczeniu wody. Chociaż odsalanie wody również wiąże się z kosztami, utajone ciepło parowania wody jest prawie 100 razy wyższe niż energia potrzebna do oczyszczenia samej wody. Ponadto urządzenie ma maksymalną wydajność 55%, więc jego rzeczywisty COP jest znacznie niższy niż ta obliczona wartość. Jednak niezależnie od tych strat, efektywny COP jest nadal znacznie wyższy niż w przypadku konwencjonalnego systemu chłodzenia, nawet jeśli woda musi zostać najpierw oczyszczona przez odsalanie. Na obszarach, gdzie woda nie jest dostępna w żadnej postaci, można ją stosować z osuszaczem w celu odzyskania wody przy użyciu dostępnych źródeł ciepła, takich jak energia słoneczna .

Projekty teoretyczne

W nowszym, ale jeszcze niekomercyjnym projekcie „cold-SNAP” z Harvard's Wyss Institute, wydrukowana w 3D ceramika przewodzi ciepło, ale jest w połowie pokryta hydrofobowym materiałem, który służy jako bariera dla wilgoci. Chociaż do napływającego powietrza nie jest dodawana wilgoć, wilgotność względna (RH) nieznacznie wzrasta zgodnie ze wzorem temperatura-wilgotność względna. Mimo to stosunkowo suche powietrze wynikające z pośredniego chłodzenia wyparnego umożliwia łatwiejsze odparowywanie potu mieszkańców, zwiększając względną skuteczność tej techniki. Chłodzenie pośrednie jest skuteczną strategią dla gorących i wilgotnych klimatów, w których nie można sobie pozwolić na zwiększenie zawartości wilgoci w powietrzu nawiewanym ze względu na jakość powietrza w pomieszczeniach i komfort cieplny ludzi.

Pasywne pośrednie strategie chłodzenia wyparnego są rzadkie, ponieważ strategia ta obejmuje element architektoniczny działający jako wymiennik ciepła (na przykład dach). Element ten można spryskać wodą i schłodzić poprzez odparowanie wody na tym elemencie. Strategie te są rzadkie ze względu na duże zużycie wody, co również wprowadza ryzyko wtargnięcia wody i naruszenia konstrukcji budynku.

Projekty hybrydowe

Dwustopniowe chłodzenie wyparne lub pośrednio-bezpośrednie

W pierwszym stopniu chłodnicy dwustopniowej ciepłe powietrze jest wstępnie schładzane pośrednio bez dodawania wilgoci (poprzez przejście do wymiennika ciepła, który jest schładzany przez parowanie na zewnątrz). W fazie bezpośredniej wstępnie schłodzone powietrze przechodzi przez nasączoną wodą podkładkę i podczas ochładzania zbiera wilgoć. Ponieważ nawiewane powietrze jest wstępnie schładzane w pierwszym etapie, mniej wilgoci jest przenoszone w etapie bezpośrednim, aby osiągnąć żądane temperatury chłodzenia. Rezultatem, według producentów, jest chłodniejsze powietrze o wilgotności względnej między 50 a 70%, w zależności od klimatu, w porównaniu z tradycyjnym systemem, który wytwarza około 70–80% wilgotności względnej w klimatyzowanym powietrzu.

Wyparne + konwencjonalne tworzenie kopii zapasowych

W innym projekcie hybrydowym bezpośrednie lub pośrednie chłodzenie zostało połączone z klimatyzacją oparową lub absorpcyjną w celu zwiększenia ogólnej wydajności i/lub obniżenia temperatury poniżej granicy mokrego termometru.

Paroprzepuszczalna + pasywna dzienna radiacja + izolacja termiczna

Chłodzenie wyparne można połączyć z pasywnym dziennym chłodzeniem radiacyjnym i izolacją termiczną w celu zwiększenia wydajności chłodzenia przy zerowym zużyciu energii, aczkolwiek z okazjonalnym „uzupełnianiem” wody w zależności od strefy klimatycznej instalacji. System opracowany przez Lu i in. „składa się z odbłyśnika słonecznego, bogatej w wodę i emitującej podczerwień warstwy parującej oraz przepuszczającej parę wodną, ​​przepuszczającej podczerwień i odbijającej światło słoneczne warstwy izolacyjnej”, przy czym górna warstwa umożliwia „usuwanie ciepła zarówno przez parowanie, jak i promieniowanie, podczas gdy odporny na ogrzewanie otoczenia”. System wykazał o 300% wyższą wydajność chłodzenia otoczenia niż autonomiczne pasywne dzienne chłodzenie radiacyjne i może wydłużyć okres przydatności do spożycia żywności o 40% w chłodnym i wilgotnym klimacie oraz o 200% w suchym klimacie bez chłodzenia .

Materiały

Tradycyjnie wyparne podkładki chłodzące składają się z excelsioru ( włókna drzewnego osiki ) wewnątrz siatki zabezpieczającej, ale bardziej nowoczesne materiały, takie jak niektóre tworzywa sztuczne i papier melaminowy , zaczynają być używane jako wkłady chłodzące. Nowoczesne sztywne nośniki, zwykle o grubości 8 cali lub 12 cali, dodają więcej wilgoci, a tym samym chłodzą powietrze bardziej niż zwykle znacznie cieńsze nośniki osikowe. Innym czasem używanym materiałem jest tektura falista.

Rozważania projektowe

Zużycie wody

W suchym i półpustynnym klimacie niedobór wody sprawia, że ​​zużycie wody jest przedmiotem zainteresowania przy projektowaniu systemów chłodzenia. Z zainstalowanych wodomierzy w 2002 roku zużyto 420938 l (111 200 galonów) wody na dwie pasywne wieże chłodnicze w centrum dla odwiedzających Park Narodowy Zion. Jednak takie obawy są rozwiązywane przez ekspertów, którzy zauważają, że wytwarzanie energii elektrycznej zwykle wymaga dużej ilości wody, a chłodnice wyparne zużywają znacznie mniej energii elektrycznej, a tym samym ogólnie porównywalnej wody, i ogólnie kosztują mniej w porównaniu z agregatami chłodniczymi .

Zacienienie

Dopuszczenie do bezpośredniego nasłonecznienia dowolnej powierzchni, która może przenosić dodatkowe ciepło do dowolnej części powietrza przepływającego przez urządzenie, spowoduje wzrost temperatury powietrza. Jeśli ciepło zostanie przekazane do powietrza przed przepływem przez wkładki lub jeśli światło słoneczne ogrzeje same wkładki, parowanie wzrośnie, ale dodatkowa energia potrzebna do osiągnięcia tego celu nie będzie pochodzić z energii zawartej w otaczającym powietrzu, ale będzie być dostarczana przez słońce, a to spowoduje nie tylko wyższe temperatury, ale także wyższą wilgotność, podobnie jak podniesienie temperatury powietrza wlotowego w jakikolwiek sposób i podgrzanie wody przed rozprowadzeniem w jakikolwiek sposób na podkładce. Ponadto światło słoneczne może uszkodzić niektóre nośniki i inne elementy chłodnicy. Dlatego we wszystkich okolicznościach wskazane jest zacienienie, chociaż wystarczy pionowa pozycja podkładek i izolacja między powierzchniami poziomymi na zewnątrz i wewnątrz (skierowanymi do góry), aby zminimalizować przenoszenie ciepła.

Układy mechaniczne

Oprócz wentylatorów stosowanych w mechanicznym chłodzeniu wyparnym, pompy są jedynym innym elementem wyposażenia mechanicznego wymaganym do procesu chłodzenia wyparnego zarówno w zastosowaniach mechanicznych, jak i pasywnych. Pompy mogą być używane do recyrkulacji wody do podkładki mokrego medium lub do dostarczania wody pod bardzo wysokim ciśnieniem do systemu mgły w pasywnej wieży chłodniczej. Specyfikacje pompy będą się różnić w zależności od szybkości parowania i powierzchni podkładki z mediami. Centrum dla odwiedzających Park Narodowy Zion korzysta z pompy o mocy 250 W (1/3 HP).

Wydechowy

Kanały wylotowe i/lub otwarte okna muszą być używane przez cały czas, aby umożliwić ciągłą ucieczkę powietrza z klimatyzowanego obszaru. W przeciwnym razie wzrasta ciśnienie i wentylator lub dmuchawa w systemie nie jest w stanie przepchnąć dużej ilości powietrza przez media do klimatyzowanego obszaru. System wyparny nie może funkcjonować bez wyczerpania ciągłego dopływu powietrza z klimatyzowanego pomieszczenia na zewnątrz. Poprzez optymalizację rozmieszczenia wlotu schłodzonego powietrza, wraz z układem przejść w domu, związanych z nimi drzwi i okien w pomieszczeniach, system można najskuteczniej wykorzystać do kierowania schłodzonego powietrza do wymaganych obszarów. Dobrze zaprojektowany układ może skutecznie oczyszczać i usuwać gorące powietrze z pożądanych obszarów bez potrzeby stosowania systemu wentylacyjnego z kanałami nad sufitem. Ciągły przepływ powietrza jest niezbędny, dlatego okna wylotowe lub otwory wentylacyjne nie mogą ograniczać objętości i przepływu powietrza wprowadzanego przez urządzenie do chłodzenia wyparnego. Należy również pamiętać o kierunku wiatru na zewnątrz, ponieważ na przykład silny, gorący wiatr południowy spowolni lub ograniczy wydmuchiwane powietrze z okna wychodzącego na południe. Zawsze najlepiej jest mieć otwarte okna z wiatrem, podczas gdy okna z wiatrem są zamknięte.

Różne rodzaje instalacji

Typowe instalacje

Zazwyczaj domowe i przemysłowe chłodnice wyparne wykorzystują bezpośrednie odparowanie i można je opisać jako zamkniętą metalową lub plastikową skrzynkę z wentylowanymi bokami. Powietrze jest poruszane przez wentylator odśrodkowy lub dmuchawę (zwykle napędzaną silnikiem elektrycznym z kołami pasowymi zwanymi „krążkami” w terminologii HVAC lub wentylatorem osiowym z napędem bezpośrednim), a pompa wodna służy do zwilżania wyparnych podkładek chłodzących. Agregaty chłodnicze mogą być montowane na dachu (ciąg w dół lub w dół) lub na ścianach zewnętrznych lub oknach (ciąg boczny lub przepływ w poziomie) budynków. W celu schłodzenia wentylator zasysa powietrze z otoczenia przez otwory wentylacyjne po bokach urządzenia oraz przez wilgotne podkładki. Ciepło w powietrzu odparowuje wodę z klocków, które są stale nawilżane, aby kontynuować proces chłodzenia. Następnie schłodzone, wilgotne powietrze dostarczane jest do budynku przez otwór wentylacyjny w dachu lub ścianie.

Ponieważ powietrze chłodzące pochodzi z zewnątrz budynku, musi istnieć jeden lub więcej dużych otworów wentylacyjnych, aby umożliwić przepływ powietrza z wnętrza na zewnątrz. Powietrze powinno przejść przez system tylko raz, w przeciwnym razie efekt chłodzenia zmniejszy się. Jest to spowodowane osiągnięciem przez powietrze nasycenia . Często około 15 wymian powietrza na godzinę (ACH) występuje w przestrzeniach obsługiwanych przez chłodnice wyparne, co oznacza stosunkowo wysoki wskaźnik wymiany powietrza.

Wyparne (mokre) wieże chłodnicze

Główny artykuł: Wieża chłodnicza

Duże hiperboloidalne wieże chłodnicze ze stali konstrukcyjnej dla elektrowni w Charkowie (Ukraina)

Wieże chłodnicze to konstrukcje służące do chłodzenia wody lub innych nośników ciepła do temperatury mokrego termometru zbliżonej do temperatury otoczenia. Mokre wieże chłodnicze działają na zasadzie chłodzenia wyparnego, ale są zoptymalizowane do chłodzenia wody, a nie powietrza. Wieże chłodnicze często można znaleźć na dużych budynkach lub na terenach przemysłowych. Przenoszą ciepło do środowiska na przykład z agregatów chłodniczych, procesów przemysłowych lub cyklu zasilania Rankine'a .

Systemy zamgławiające

System rozpylania mgły z pompą wodną pod spodem

Systemy zamgławiające działają poprzez przetłaczanie wody przez pompę wysokociśnieniową i rurki przez dyszę zamgławiającą z mosiądzu i stali nierdzewnej, która ma otwór o średnicy około 5 mikrometrów , wytwarzając w ten sposób mikrodrobną mgiełkę. Kropelki wody, które tworzą mgłę, są tak małe, że natychmiast odparowują. Błyskawiczne parowanie może obniżyć temperaturę otaczającego powietrza nawet o 35 ° F (20 ° C) w ciągu kilku sekund. W przypadku systemów tarasowych idealnym rozwiązaniem jest zamontowanie przewodu mgły około 8 do 10 stóp (2,4 do 3,0 m) nad ziemią w celu uzyskania optymalnego chłodzenia. Zamgławianie stosuje się w zastosowaniach takich jak kwietniki, zwierzęta domowe, inwentarz żywy, budy, zwalczanie owadów, zwalczanie zapachów, ogrody zoologiczne, kliniki weterynaryjne, chłodzenie produktów i szklarnie.

Zaparowane wentylatory

Wentylator wytwarzający mgłę jest podobny do nawilżacza . Wentylator wydmuchuje w powietrze delikatną mgiełkę wody. Jeśli powietrze nie jest zbyt wilgotne, woda odparowuje, pochłaniając ciepło z powietrza, dzięki czemu wentylator zamgławiający działa również jako chłodnica powietrza. Wentylator mgły może być używany na zewnątrz, zwłaszcza w suchym klimacie. Może być również stosowany w pomieszczeniach.

Małe przenośne wentylatory zraszające, zasilane bateryjnie, składające się z wentylatora elektrycznego i ręcznej pompy rozpylającej wodę, są sprzedawane jako nowości. Ich skuteczność w codziennym użytkowaniu jest niejasna.

Wydajność

Zrozumienie wydajności chłodzenia wyparnego wymaga zrozumienia psychrometrii . Wydajność chłodzenia wyparnego jest zmienna ze względu na zmiany temperatury zewnętrznej i poziomu wilgotności. Chłodnica mieszkalna powinna być w stanie obniżyć temperaturę powietrza do 3 do 4 ° C (5 do 7 ° F) temperatury termometru mokrego.

Łatwo jest przewidzieć działanie chłodnicy na podstawie standardowych informacji o pogodzie. Ponieważ raporty pogodowe zwykle zawierają punkt rosy i wilgotność względną , ale nie temperaturę mokrego termometru, do obliczenia temperatury mokrego termometru należy użyć wykresu psychrometrycznego lub prostego programu komputerowego. Po określeniu temperatury termometru mokrego i temperatury termometru suchego można określić wydajność chłodzenia lub temperaturę powietrza na wylocie z chłodnicy.

W przypadku bezpośredniego chłodzenia wyparnego bezpośrednia wydajność nasycenia $mierzy$ , w jakim stopniu temperatura powietrza opuszczającego bezpośrednią chłodnicę wyparną jest zbliżona do temperatury mokrego termometru powietrza wlotowego Efektywność bezpośredniego nasycenia można określić w następujący sposób:

${\ Displaystyle \ epsilon = {\ Frac {T_ {e, db} -T_ {l, db}} {T_ {e, db} -T_ {e, wb}}}}$

Gdzie:

${\ Displaystyle \ epsilon}$ = bezpośrednia wydajność nasycenia chłodzenia wyparnego (%)

${\ Displaystyle T_ {e, db}}$ = wejście temperatura termometru suchego powietrza (° C)

$T_ {l, db}}$ = temperatura termometru suchego powietrza na wylocie (° C)

${\ Displaystyle T_ {e, wb}}$ = temperatura mokrego termometru powietrza wlotowego (°C)

Wydajność czynnika wyparnego zwykle wynosi od 80% do 90%. Najbardziej wydajne systemy mogą obniżyć temperaturę suchego powietrza do 95% temperatury mokrego termometru, a najmniej wydajne systemy osiągają tylko 50%. Wydajność parowania spada bardzo nieznacznie w miarę upływu czasu.

Typowe podkładki z osiki stosowane w domowych chłodnicach wyparnych oferują wydajność około 85%, podczas gdy CELdek typu czynnika wyparnego zapewniają wydajność > 90% w zależności od prędkości powietrza. Media CELdek są coraz częściej stosowane w dużych instalacjach komercyjnych i przemysłowych.

Na przykład w Las Vegas , przy typowym letnim dniu projektowym z temperaturą termometru suchego 42°C (108°F) i temperaturą termometru mokrego 19°C (66°F) lub około 8% wilgotności względnej, temperatura powietrza na wylocie z chłodnica mieszkalna o sprawności 85% to:

${\ Displaystyle T_ {l, db}}$ = 42 ° C - [(42 ° C - 19 ° C) × 85%] = 22,45 ° C lub 72,41 ° F

Jednak do oszacowania wydajności można zastosować jedną z dwóch metod:

• Użyj wykresu psychrometrycznego , aby obliczyć temperaturę mokrego termometru, a następnie dodaj 5–7 ° F, jak opisano powyżej.
• Zastosuj praktyczną regułę , która szacuje, że temperatura mokrego termometru jest w przybliżeniu równa temperaturze otoczenia minus jedna trzecia różnicy między temperaturą otoczenia a punktem rosy . Tak jak poprzednio, dodaj 5–7 ° F, jak opisano powyżej.

Kilka przykładów wyjaśnia tę zależność:

• Przy 32 ° C (90 ° F) i 15% wilgotności względnej powietrze może zostać schłodzone do prawie 16 ° C (61 ° F). Punkt rosy w tych warunkach wynosi 2 ° C (36 ° F).
• Przy 32°C i 50% wilgotności względnej powietrze można schłodzić do około 24°C (75°F). Punkt rosy w tych warunkach wynosi 20 ° C (68 ° F).
• Przy 40 ° C (104 ° F) i 15% wilgotności względnej powietrze może zostać schłodzone do prawie 21 ° C (70 ° F). Punkt rosy w tych warunkach wynosi 8 ° C (46 ° F).

( Przykłady chłodzenia zaczerpnięte z publikacji Uniwersytetu Idaho z 25 czerwca 2000 r., „ Homewise ” ).

Ponieważ chłodnice wyparne działają najlepiej w suchych warunkach, są szeroko stosowane i najbardziej skuteczne w suchych, pustynnych regionach, takich jak południowo-zachodnie Stany Zjednoczone , północny Meksyk i Radżastan .

To samo równanie wskazuje, dlaczego chłodnice wyparne mają ograniczone zastosowanie w środowiskach o dużej wilgotności: na przykład w gorący sierpniowy dzień w Tokio może być 30°C (86°F) przy wilgotności względnej 85% i ciśnieniu 1005 hPa. Daje to punkt rosy 27,2 ° C (81,0 ° F) i temperaturę mokrego termometru 27,88 ° C (82,18 ° F). Zgodnie z powyższym wzorem, przy sprawności 85% powietrze można schłodzić tylko do 28,2°C (82,8°F), co czyni to dość niepraktycznym.

Porównanie z innymi rodzajami klimatyzacji

Wachlarz mgły

Porównanie chłodzenia wyparnego z klimatyzacją opartą na chłodzeniu :

Zalety

Tańszy w instalacji i eksploatacji

• Szacunkowy koszt profesjonalnej instalacji wynosi mniej więcej połowę kosztów centralnej klimatyzacji chłodniczej.
• Szacunkowy koszt eksploatacji wynosi 1/8 kosztu klimatyzacji chłodniczej .
• Brak skoku mocy po włączeniu z powodu braku sprężarki
• Pobór mocy jest ograniczony do wentylatora i pompy wodnej, które mają stosunkowo niski pobór prądu podczas rozruchu.
• Czynnikiem roboczym jest woda. Nie stosuje się żadnych specjalnych czynników chłodniczych, takich jak amoniak lub CFC , które mogłyby być toksyczne, drogie w wymianie, przyczyniać się do zubożenia warstwy ozonowej i/lub podlegać surowym przepisom licencyjnym i środowiskowym.
• Może pracować na domowym falowniku podczas przerw w dostawie prądu. Jest to szczególnie przydatne w obszarach, w których występują częste przerwy w dostawie prądu .
• Nowo wprowadzone chłodnice powietrza mogą być obsługiwane za pomocą pilota .

Łatwość instalacji i konserwacji

• Urządzenia mogą być instalowane przez użytkowników o skłonnościach mechanicznych po drastycznie niższych kosztach niż urządzenia chłodnicze, które wymagają specjalistycznych umiejętności i profesjonalnej instalacji.
• Jedynymi dwiema częściami mechanicznymi w większości podstawowych chłodnic wyparnych są silnik wentylatora i pompa wodna, które mogą być naprawiane lub wymieniane niskim kosztem i często przez użytkownika z umiejętnościami mechanicznymi, eliminując kosztowne wezwania serwisowe do wykonawców instalacji HVAC.

Powietrze wentylacyjne

• Częste i duże objętościowe natężenie przepływu powietrza przechodzącego przez budynek radykalnie zmniejsza „starzenie się powietrza” w budynku.
• Chłodzenie wyparne zwiększa wilgotność . W suchym klimacie może to poprawić komfort i zmniejszyć problemy z elektrycznością statyczną .
• Sama wkładka działa jak dość skuteczny filtr powietrza, jeśli jest odpowiednio konserwowana; jest w stanie usuwać różnorodne zanieczyszczenia z powietrza, w tym miejski ozon spowodowany zanieczyszczeniem, niezależnie od bardzo suchej pogody. Systemy chłodzenia oparte na chłodnictwie tracą tę zdolność, gdy w powietrzu nie ma wystarczającej wilgotności, aby utrzymać wilgoć w parowniku, zapewniając jednocześnie częstą strużkę kondensatu, która wypłukuje rozpuszczone zanieczyszczenia usunięte z powietrza.

Niedogodności

Wydajność

• Większość chłodnic wyparnych nie jest w stanie obniżyć temperatury powietrza tak bardzo, jak może to zrobić klimatyzacja chłodnicza. Wyparna chłodnica powietrza w zamkniętym pomieszczeniu, bez żadnego połączenia ani otworu na zewnątrz, nie może w ogóle obniżyć temperatury w pomieszczeniu zgodnie z fizycznym prawem zachowania energii . Może nawet zwiększyć temperaturę w pomieszczeniu przez elementy elektryczne.

• Wysoki punkt rosy (wilgotność) zmniejsza zdolność chłodzenia chłodnicy wyparnej.
• Bez osuszania . Tradycyjne klimatyzatory usuwają wilgoć z powietrza, z wyjątkiem bardzo suchych miejsc, gdzie recyrkulacja może prowadzić do gromadzenia się wilgoci. Chłodzenie wyparne dodaje wilgoci, aw wilgotnym klimacie suchość może poprawić komfort termiczny w wyższych temperaturach.

Komfort

• Powietrze dostarczane przez chłodnicę wyparną ma zwykle wilgotność względną 80–90% i może powodować poziom wilgotności we wnętrzu nawet do 65%; bardzo wilgotne powietrze zmniejsza szybkość parowania wilgoci ze skóry, nosa, płuc i oczu.
• Wysoka wilgotność powietrza przyspiesza korozję , szczególnie w obecności pyłu. Może to znacznie skrócić żywotność elektroniki i innych urządzeń.
• Wysoka wilgotność powietrza może powodować skraplanie się wody. Może to stanowić problem w niektórych sytuacjach (np. sprzęt elektryczny, komputery, papier, książki, stare drewno).
• Zapachy i inne zanieczyszczenia z zewnątrz mogą być wdmuchiwane do budynku, chyba że zostaną zastosowane odpowiednie filtry.

Zużycie wody

• Chłodnice wyparne wymagają stałego dopływu wody.
• Woda bogata w minerały (woda twarda) pozostawia osady mineralne na podkładkach i wnętrzu chłodnicy. W zależności od rodzaju i stężenia minerałów, podczas wymiany i usuwania odpadów mogą wystąpić potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa. Systemy upustu i ponownego napełniania (pompa czyszcząca) mogą zmniejszyć ten problem, ale go nie wyeliminują. Zainstalowanie wbudowanego filtra wody (typu do wody pitnej w lodówce/kostkarki do lodu) drastycznie zmniejszy ilość osadów mineralnych.

Częstotliwość konserwacji

• Wszelkie elementy mechaniczne, które mogą rdzewieć lub skorodować, wymagają regularnego czyszczenia lub wymiany ze względu na środowisko o wysokiej wilgotności i potencjalnie ciężkich osadach mineralnych w obszarach z twardą wodą.
• Czynniki wyparne muszą być regularnie wymieniane, aby utrzymać wydajność chłodzenia. Podkładki z wełny drzewnej są niedrogie, ale wymagają wymiany co kilka miesięcy. Sztywne media o wyższej wydajności są znacznie droższe, ale wystarczą na wiele lat proporcjonalnie do twardości wody; na obszarach z bardzo twardą wodą, sztywne media mogą wytrzymać tylko dwa lata, zanim osad mineralny w niedopuszczalny sposób pogorszy wydajność.
• Na obszarach o mroźnych zimach chłodnice wyparne należy opróżniać i przechowywać w warunkach zimowych w celu ochrony przewodu wodnego i chłodnicy przed uszkodzeniami spowodowanymi mrozem, a następnie przed sezonem chłodzenia należy je zdemontować.

Zagrożenia dla zdrowia

• Chłodnica wyparna jest częstym miejscem hodowli komarów. Wiele władz uważa, że ​​niewłaściwie konserwowana lodówka stanowi zagrożenie dla zdrowia publicznego.
• Pleśń i bakterie mogą przedostawać się do powietrza wewnętrznego z niewłaściwie konserwowanych lub wadliwych systemów, powodując syndrom chorego budynku i niekorzystne skutki dla astmatyków i alergików.
• Wełna drzewna podkładek suchej chłodnicy może się zapalić nawet od małych iskier.

Zobacz też

• Inżynieria Architektoniczna
• Botijo ​​(hiszpańska wyparna chłodnica wody)
• Inżynieria budownictwa
• Chłodnica samochodowa
• Sejf Coolgardie
• Wieża chłodnicza
• Osuszacz powietrza
• Nawilżacz
• HVAC
• Lodówka typu garnek w garnku
• Jachchal
• Legionella
• Choroba legionistów : legioneloza

Linki zewnętrzne

• Holladay, kwiecień (2001). „Chłodnica bagienna chłodzi powietrze przez parowanie” . Kolumna naukowa WonderQuest Weekly Q&A . USAToday .com . Źródło 2006-07-14 .