Chlazení odpařováním Proces je chladicí technika, která využívá vodu jako chladivo, což je značná výhoda a je šetrná k životnímu prostředí.
Odpařovací chlazení funguje na principu odpařování vody. Voda odebírá teplo z přiváděného vzduchu a odpařuje se. Odpařováním se vzduch ochlazuje a také se zvyšuje jeho vlhkost. Vzhledem k nízké spotřebě energie je tento způsob chlazení velmi oblíbený v horkém a suchém klimatu.
Vylučování potu z lidského těla a následné ochlazování těla při odpařování je příkladem odpařovacího chlazení. Tento přirozený jev regulace tělesné teploty převládá u všech savců.
v proces odpařovacího chlazeníK nasávání teplého vzduchu zvenčí se používá ventilátor nebo dmychadlo, které prochází mokrými podložkami, které poskytují dostatečnou plochu pro odpařování vody. Podložky jsou obvykle vyrobeny z materiálu, jako je Aspen Wool nebo papírová celuloidová podložka.
Kredit:hvacinvestigators.com
Materiál podložek: Aspen Wool Fibre.
Materiál podložek: Papírová celuloidová podložka
Kredit: researchgate.net
Stejně jako konvenční klimatizační systém mohou být také odpařovací chladiče instalovány buď jako samostatné stroje, nebo mohou být potrubní. Odpařovací chladiče lze namontovat na střechu, na okno nebo na zem. Montáž na střechu je preferovanou volbou při instalaci potrubního systému.
Protože systém vyžaduje nepřetržité doplňování vody, protože se neustále odpařuje, má kvalita vody prvořadý význam. Pokud je použita tvrdá voda, může způsobit usazování vodního kamene na kovových částech. Usazování vodního kamene také probíhá v podložkách a po určitou dobu. To vede k nerovnoměrnému rozložení vody na podložkách, což vede k horkým místům a výslednému účinnému chlazení. K vyřešení problému vysokého hromadění minerálních látek v recirkulační vodě je instalováno odtokové potrubí pro odvádění části vody na kontinuální/přerušované bázi.
Jedna z dalších aplikací evaporativ chlazení, který se používá ve velkém měřítku, je v průmyslových chladicích věžích. V chladicí věži je cirkulující voda, která odebírá teplo z průmyslových systémů/procesů prostřednictvím výměníků tepla, odváděna do atmosféry.
Procesu odvodu tepla je dosaženo rozstřikováním vody na velkou plochu pomocí vodních distribučních trysek a potrubního systému a voda se shromažďuje v nádrži pod ním. Na základě návrhu chladicí věže je odpařování vody indukováno přirozenou konvekcí nebo pomocí ventilátoru. V závislosti na rozdílu delta mezi teplotou přiváděné vody a atmosféry spolu s relativní vlhkostlze v chladicí věži dosáhnout poklesu teploty o 6-10°C.
Co je chlazení odpařováním?
Chlazení odpařováním může snížit teplotu vzduchu s použitím mnohem méně energie než typický proces chlazení.
V tomto procesu se voda odpařuje v proudu vzduchu a dochází ke změně z kapalné fáze do fáze plynné. Citelné teplo z okolního vzduchu se v procesu využívá jako nezbytné latentní teplo pro odpařování vody – ztráta energie ze vzduchu má za následek snížení teploty vzduchu.
Tato technika chlazení je energeticky účinná a zároveň vysoce udržitelná, což zajišťuje pracovité, pohodlné a hygienické pracovní prostředí uvnitř kancelářské budovy, výroby nebo distribučních center. Ve srovnání s jiným mechanickým chladicím systémem využívá metoda odpařovacího chlazení výrazně méně energie, ale výsledkem je stejná nebo účinnější chladicí kapacita jako tradiční metody chlazení.
Systém odpařovacího chlazení nevyužívá teplý znečištěný vnitřní vzduch, což má za následek 100% čerstvý vzduch bez znečištění uvnitř místnosti nebo budovy.
Odpařovací chlazení má však své nevýhody, primární je snížená účinnost při vysoké vlhkosti vzduchu. V podmínkách vysoké vlhkosti, nebo když relativní vlhkost se blíží 100% odpařování vody je obtížné, protože atmosféra je již nasycena vlhkostí.
Chladicí kapacita se proto drasticky snižuje. Ještě důležitější je, že když jsou odpařovací chladiče použity v obytných oblastech umístěných v horkých vlhkých podmínkách, výsledný vyšší obsah vlhkosti ve vzduchu činí prostředí nepříjemnějším pro lidské obývání. Udržování trvale vysoké vlhkosti také vede k tvorbě plísní v domácích předmětech.
Odpařovací chlazení, obrazový kredit: newair.com
Různé techniky odpařovacího chlazení jsou (1) Přímé, (2) Nepřímé a (3) Přímé/Nepřímé nebo dvoustupňové odpařovací chlazení.
Co je systém přímého odpařovacího chlazení?
Přímé odpařovací chlazení je definováno jako systém, kde je příchozí venkovní vzduch vyfukován přes zvlhčovač, kde se přidává vlhkost, aby se snížila jeho teplota.
V tomto chladicím systému je venkovní vzduch vyfukován přes mokrý povrch, obvykle celulózové chladicí podložky Honey. Vlhkost přítomná na povrchu se odpařuje a snižuje teplotu vzduchu. Pomocí dmychadla je ochlazený vzduch cirkulován v požadovaném prostoru.
Kredit: evapoler.com
Při přímém chlazení se veškerý chladicí účinek dosažený odpařováním vody přenáší do ochlazovaného prostoru. Nedochází prakticky k žádné ztrátě výkonu chlazení. Vzhledem k tomu, že 1000 kg vody vyžaduje k její přeměně z kapalné do plynné fáze přibližně 680 kW energie, je dosažený chladicí efekt významný.
Systém má však svá omezení, protože účinnost chlazení se drasticky snižuje se zvyšující se vlhkostí přiváděného vzduchu. Je to proto, že pokud je přiváděný vzduch již nasycený vlhkostí, jeho potenciál přidat další vlhkost klesá, a tak dochází k chladicímu efektu.
Jak funguje přímé odpařovací chlazení?
Přímé odpařovací chlazení nebo jednostupňové chlazení zvyšuje obsah vlhkosti v proudu vzduchu až do jeho bodu nasycení.
Podrobnosti o práci a Systém přímého odpařovacího chlazení je následující:
- Konstrukčně je velmi jednoduchý, skládá se z ventilátoru, silné podložky, vodní nádrže atd.
- Vzduch zvenčí je tažen pomocí velkého ventilátoru přes tlustou houbovitou vlhkou podložku.
- Hlavní funkcí tlustých polštářků je absorbovat vodu a velké množství vrstev těchto polštářků zvětšuje povrch. Tato silná podložka se také nazývá zvlhčovací jednotka. Horký vzduch odpařuje molekuly vody přítomné na velké ploše, kterou poskytují podložky ve zvlhčovači, a v důsledku toho teplota vzduchu uvnitř zvlhčovače klesá. Pokles teploty závisí na vlhkosti nebo obsahu vlhkosti přiváděného vzduchu a pokud je vzduch horký a suchý, lze dosáhnout poklesu teploty až o 20°C.
- Je to nejjednodušší a nejoblíbenější dostupný chladicí systém, který lze použít jako nejekonomičtější alternativu pro požadavky na klimatizaci, nejlépe v určitých klimatických podmínkách.
- Pro cirkulaci chladného vzduchu jsou k dispozici otevřená okna. Lze využít i stropní průduchy do odvětrávaného podkroví.
Kredit:evapoler.com
Množství chlazení, kterého lze dosáhnout, lze vypočítat na základě teploty vlhkého a suchého teploměru přiváděného vzduchu. Tyto teploty jsou nutné pro výpočet vlhkosti přiváděného vzduchu pomocí psychometrické tabulky. Jak je znázorněno na obrázku výše, modrý bod označuje teplotu suchého teploměru 25.4 °C a teplotu vlhkého teploměru 23.5 °C.
Nízký rozdíl mezi těmito dvěma teplotami ukazuje na nižší chladicí potenciál přiváděného vzduchu prostřednictvím chlazení odpařováním. Proto toto bod se nachází nad 80% relativní vlhkostí křivka. Na druhé straně červený bod značí vyšší odpařovací chladící potenciál přiváděného vzduchu s příslušnými teplotami suchého a vlhkého teploměru 42° a 23.5° C. Měrná vlhkost se pochopitelně nachází ve spodním rozmezí (pod křivkou 20 %).
Co je systém nepřímého odpařovacího chlazení?
V systému nepřímého odpařovacího chlazení je proud vzduchu přiváděn do chlazeného prostoru a nepřichází do styku s vodou.
Tento proces implementuje jednotku zpětného získávání tepla, kde ochlazovaný vzduch vyměňuje teplo s vodou, která se odpařuje na druhé straně kovového povrchu. Protože nedochází k přímému kontaktu s vodou, vzduch se ochlazuje bez přidání jakéhokoli obsahu vlhkosti.
Kredit: evapoler.com
Nepřímý odpařovací chladicí systém využívá různé techniky k dosažení odpařovacího chlazení na vodní straně. U jednoho typu vzduch, který se má ochlazovat, prochází řadou kovových trubek, které jsou rozstřikovány vodou. Teplo z horkého vzduchu odpařuje vodu na kovovém povrchu a tím vytváří chladicí efekt.
Jak funguje nepřímé odpařovací chlazení?
V nepřímém odpařování Chlazení procesní vlhkost vzduchu se nezvyšuje.
Nepřímé odpařovací chladiče využívají okolní vzduch k ochlazení vnitřní teploty, aniž by umožňovaly přímé směšování vnějších a vnitřních proudů vzduchu. Vlhkost vznikající při odpařovacím chlazení je odváděna odpadním vzduchem a proud vzduchu přiváděný do chladicího prostoru je ochlazen pomocí výměníku tepla vzduch-vzduch.
Existují variace v designu založené na výše uvedené koncepci.
Kredit: 2CTsinghuaUniversity.Nepřímé odpařovací chlazení..pdf
Typické nastavení pro nepřímý odpařovací chladicí systém je znázorněno na obrázku výše. V tomto systému je přiváděný vzduch rozdělen na dvě části. Jedna část prochází zvlhčovačem a poté prochází výměníkem tepla do výfuku. Druhá část vstupního proudu vzduchu vyměňuje teplo s chladným vlhkým vzduchem před tím, než je přiváděn do chlazeného prostoru.
Kredit: nepřímá-odpařovací-klimatizace-komerční-emea
V této konfiguraci se výměník tepla vzduch/vzduch skládá ze střídavě mokrých a suchých trubek. Vstupní vzduch vstupuje do suchých trubek a jeho část je vypouštěna do ochlazovaného prostoru. Další část je zatlačena zpět do mokrých trubek, kde dochází k odpařovacímu chlazení. Vlhký chlazený odpadní vzduch si vyměňuje teplo s přiváděným horkým vstupním vzduchem a zajišťuje chladicí efekt.
Tato metoda snižuje teplotu suchého a vlhkého teploměru a vzduch se ochlazuje, aniž by získal další vlhkost. Proto je tento způsob chlazení odpařováním vhodný pro provozy, kde je požadována nízká vlhkost.
Kredit:evapoler.com
Jak je znázorněno na psychometrických grafech výše, s nepřímým odpařovacím chlazením nedochází ke změně specifické vlhkosti vzduchu, který je ochlazován, i když dochází k výraznému snížení teploty suchého i vlhkého teploměru.
Jaký je rozdíl mezi přímým a nepřímým chlazením?
Účinnost přímého i nepřímého chlazení závisí na hranici, o kterou teplota suchého teploměru překračuje teplotu vlhkého teploměru přiváděného vzduchu.
Rozdíly mezi přímým a nepřímým odpařovacím chlazením jsou:
Suchý teploměr zde představuje teplotu okolního nebo okolního vzduchu měřenou pomocí teploměru a vlhký teploměr je nejnižší teplotní úroveň vzduchu dosažená po odpařovacím ochlazení vzduchu.
Přímé a nepřímé odpařovací chlazení, obrazový kredit: mutters.com
Příklady odpařovacího chlazení
Některé příklady chlazení odpařováním jsou uvedeny níže:
- V létě zůstává voda v hliněném hrnci chladná, protože hrnce má jemné póry, kterými se voda uvnitř hrnce odpařuje.
- Když se potíme, částice vody na povrchu našeho těla se odpařují a my cítíme příjemnou teplotu.
- Získávání soli z mořské vody se také provádí přirozeným procesem odpařování.
- Když si na nehty naneseme odlakovač, cítíme se chladněji, protože aceton v odlakovači absorbuje teplo z našeho těla a vypařuje se.
Výhody odpařovacího chladiče
Odpařovací chladič nebo bažinový chladič je elektrické zařízení používané široce ke snížení okolní teploty prostřednictvím zvlhčování.
Hlavní výhody odpařovacího chladiče jsou:
- Oproti běžné klimatizaci je cenově dostupnější a zároveň je spotřebována méně energie.
- Ve srovnání s klimatizací jsou náklady na instalaci velmi nižší a díky jednoduchosti konstrukce jsou náklady na údržbu velmi nižší. Žádný kompresor stejně jako ne Chill Hlavními součástmi chladiče jsou ventilátor a vodní čerpadlo. Není vyžadován žádný kvalifikovaný nebo profesionální poskytovatel služeb jako v případě klimatizačního systému.
- Tyto chladiče fungují nejlépe v suchých a pouštních oblastech, protože zvyšují obsah vlhkosti ve vzduchu. Lidově známý jako Desert Cooler. Několik zdravotních problémů spojených se suchým počasím, jako je suchost nosní sliznice, hrdla atd., je vyřešeno používáním odpařovacích chladičů.
- Udržujte přirozenou úroveň vlhkosti, která je pro dřevěný nábytek prospěšná.
Nevýhody odpařovacího chladiče
Odpařovací chladiče nejsou vhodné pro vlhké podnebí a pro období dešťů.
Nevýhody odpařovacích chladičů jsou způsobeny především negativními dopady příliš velkého zvlhčování.
- Používání chladičů po dlouhou dobu nebo v horkém a vlhkém počasí má za následek dýchací potíže.
- Regulace teploty je velmi omezená. Není tak efektivní jako klimatizace, pokud jde o chlazení.
- Kvůli nadměrné vlhkosti podporují růst roztočů, plísní atd.
Jsem Sangeeta Das. Absolvoval jsem magisterské studium ve strojírenství se specializací na spalovací motory a automobily. Mám asi deset let zkušeností z průmyslu a akademické sféry. Mezi mé oblasti zájmu patří spalovací motory, aerodynamika a mechanika tekutin. Můžete mě kontaktovat na