Odpařovací chladič

Většina vzorů využít skutečnosti, že voda má jednu z nejvyšších známo, entalpie vypařování (latentní teplo odpařování) hodnot nějaké společné látky. Z tohoto důvodu odpařovací chladiče používají pouze zlomek energie systémů klimatizace pro kompresi páry nebo absorpci. Bohužel, s výjimkou velmi suchých podnebí, jednostupňový (přímý) chladič může zvýšit relativní vlhkost (RH) na úroveň, která činí obyvatele nepříjemnými., Nepřímé a dvoustupňové odpařovací chladiče udržují RH nižší.

Přímé odpařovací coolingEdit

Přímé odpařovací chlazení (přerušený obvod) je používán pro snížení teploty a zvýšení vlhkosti vzduchu pomocí latentní teplo vypařování, mění kapalné vody na vodní páru. V tomto procesu se energie ve vzduchu nemění. Teplý suchý vzduch se změní na chladný vlhký vzduch. Teplo vnějšího vzduchu se používá k odpařování vody., RH se zvyšuje na 70 až 90%, což snižuje chladicí účinek lidského potu. Vlhký vzduch musí být neustále uvolňován ven, jinak se vzduch nasytí a odpařování se zastaví.

mechanické přímé odpařovací chladič jednotka používá ventilátor čerpat vzduch přes mokré membrány, nebo podložku, která poskytuje velkou plochu pro odpařování vody do vzduchu. Voda se stříká v horní části podložky, takže může kapat dolů do membrány a neustále udržovat membránu nasycenou., Jakákoli přebytečná voda, která kape ze spodní části membrány, se shromažďuje v pánvi a recirkuluje se nahoru. Jednostupňové přímé odpařovací chladiče jsou obvykle malé velikosti, protože se skládají pouze z membrány, vodního čerpadla a odstředivého ventilátoru. Minerální obsah obecní vodovod způsobí škálování na membráně, což povede k ucpání během životnosti membrány. V závislosti na tomto obsahu minerálů a rychlosti odpařování je pro zajištění optimálního výkonu vyžadováno pravidelné čištění a údržba., Obecně platí, že přívod vzduchu z jednostupňového odpařovacího chladiče bude muset být vyčerpán přímo (jednorázový průtok), protože vysoká vlhkost přívodního vzduchu. Několik návrhových řešení bylo koncipováno tak, aby využívalo energii ve vzduchu, jako je nasměrování odváděného vzduchu dvěma listy oken s dvojitým zasklením, čímž se snižuje sluneční energie absorbovaná zasklením. Ve srovnání s energií potřebnou k dosažení ekvivalentního chladicího zatížení kompresorem spotřebovávají jednofázové odpařovací chladiče méně energie.,

pasivní přímé odpařovací chlazení může nastat kdekoli, kde odpařovatelně ochlazená voda může ochladit prostor bez pomoci ventilátoru. Toho lze dosáhnout použitím fontán nebo více architektonických návrhů, jako je odpařovací chladicí věž, nazývaná také „pasivní chladicí věž“. Konstrukce pasivní chladicí věže umožňuje vnějšímu vzduchu proudit přes vrchol věže, která je postavena uvnitř nebo vedle budovy. Vnější vzduch přichází do styku s vodou uvnitř věže buď přes mokrou membránu nebo mister., Jak se voda odpařuje ve vnějším vzduchu, vzduch se stává chladnějším a méně vzkvétajícím a vytváří sestupný tok ve věži. Ve spodní části věže umožňuje výstup chladnějšího vzduchu do interiéru. Podobné mechanické odpařovací chladiče, věže mohou být atraktivní low-energetické řešení pro horké a suché podnebí jako oni vyžadují pouze vodní čerpadlo pro zvýšení vody na vrcholu věže.Úspory energie z použití pasivní strategie přímého odpařování chlazení závisí na klimatu a tepelném zatížení., Pro vyprahlé podnebí s velkou depresí mokré žárovky mohou chladicí věže zajistit dostatečné chlazení během letních konstrukčních podmínek, aby byly čisté nuly. Například, 371 m2 (4,000 m2), maloobchodní prodejny v Tucsonu, Arizona s rozumným ziskem tepla z 29.3 kJ/h (se 100 000 Btu/h) může být chlazen výhradně dva pasivní chladící věže poskytuje 11890 m3/h (v 7000 cfm) každý.

Pro Zion Národní Park návštěvnické centrum, který využívá dva pasivní chladící věže, chlazení energetická náročnost byla 14.5 MJ/m2 (1.28 kBtu/ft), což bylo 77% méně než v typické budově v západních Spojených Státech, který používá 62.,5 MJ/m2 (5,5 kBtu/ft2). Studium studijní výsledky v Kuwait odhalilo, že požadavky na napájení pro odpařovací chladiče jsou přibližně o 75% nižší než požadavky na napájení pro konvenční balené jednotky vzduch-kondicionér.

Nepřímé odpařovací coolingEdit

Nepřímé odpařovací chlazení (uzavřený okruh) je chladicí proces, který používá přímé chlazení odpařováním, kromě některých výměník pro přenos cool energie k přívodu vzduchu., Chlazený vlhký vzduch z procesu přímého odpařovacího chlazení nikdy nepřichází do přímého kontaktu s upraveným přívodním vzduchem. Proud vlhkého vzduchu se uvolňuje venku nebo se používá k chlazení jiných externích zařízení, jako jsou solární články, které jsou účinnější, pokud jsou udržovány v chladu. To se provádí, aby se zabránilo nadměrné vlhkosti v uzavřených prostorech, což není vhodné pro obytné systémy.

maisotsenko cycleEdit

jeden nepřímý výrobce chladiče používá cyklus Maisotsenko (m-cyklus), pojmenovaný podle vynálezce a profesora Dr., Valerij Maisotsenko, používá iterativní (multi-step) výměník tepla vyrobený z tenké recyklovatelné membrány, která může snížit teplotu vzduchu produktu pod teplotu mokré žárovky, a může přiblížit rosný bod.

systém má velmi vysokou účinnost, ale, stejně jako ostatní odpařovací chladicí systémy, je omezen okolní vlhkosti, která má omezené jeho přijetí pro domácí použití. Může být použit jako doplňkové chlazení v době extrémního tepla, aniž by došlo k významnému dodatečnému zatížení elektrické infrastruktury., Pokud má lokalita přebytečné zásoby vody nebo nadměrnou odsolovací kapacitu, může být použita ke snížení nadměrné elektrické poptávky využitím vody v cenově dostupných jednotkách m-cyklu. Vzhledem k vysoké náklady na konvenční klimatizační jednotky a extrémní omezení mnoha elektrických systémů utility, M-Cyklus jednotky mohou být pouze vhodné chladící systémy vhodné pro chudé oblasti v době extrémně vysoké teploty a vysoká elektrická poptávky., V rozvinutých oblastech mohou sloužit jako doplňkové záložní systémy v případě elektrického přetížení a mohou být použity ke zvýšení účinnosti stávajících konvenčních systémů.

m-cyklus není omezen na chladicí systémy a může být aplikován na různé technologie od Stirlingových motorů až po generátory atmosférické vody. Pro chladicí aplikace může být použit jak v konfiguracích cross flow, tak v konfiguracích counterflow., Protiproud bylo zjištěno, že získat nižší teploty, více vhodné pro domácí chlazení, ale cross flow bylo zjištěno, že mají vyšší koeficient výkonnosti (COP), a je proto lepší pro velké průmyslové instalace.

Na rozdíl od tradičních chladicích technik zůstává COP malých systémů vysoký, protože nevyžadují výtahová čerpadla ani jiná zařízení potřebná pro chladicí věže. Chladicí systém 1,5 t/4,4 kw vyžaduje pouze 200 wattů pro provoz ventilátoru, což dává COP 26,4 a EER hodnocení 90., To nezohledňuje energii potřebnou k čištění nebo dodávání vody a je to přísně výkon potřebný ke spuštění zařízení, jakmile je dodávána voda. Když odsolování vody také představuje náklady, latentní teplo odpařování vody je téměř 100 krát vyšší, než energie potřebná k čištění vody. Kromě toho má zařízení maximální účinnost 55%, takže jeho skutečná COP je mnohem nižší než tato vypočtená hodnota., Nicméně, bez ohledu na tyto ztráty, efektivní POLICAJTA je stále výrazně vyšší než konvenční chladicí systém, i když voda musí být nejprve očištěn pomocí odsolování. V oblastech, kde voda není k dispozici v žádné formě, může být použita s vysoušedlem k obnově vody pomocí dostupných zdrojů tepla, jako je sluneční tepelná energie.

Teoretické designsEdit

V novější, ale přesto-k-být-komerčně „cold-SNAP“ design z Harvardu Wyss Institute, 3D tištěné keramiky vede teplo, ale je z poloviny potažen hydrofobní materiál, který slouží jako bariéra proti vlhkosti., Zatímco do příchozího vzduchu není přidána žádná vlhkost, relativní vlhkost (RH) se podle vzorce teplota-RH trochu zvyšuje. Přesto, relativně suchého vzduchu vyplývající z nepřímé odpařovací chlazení umožňuje obyvatel potu se odpařuje snadněji, čímž se zvyšuje relativní účinnost této techniky. Nepřímé chlazení je účinnou strategií pro horké vlhké podnebí, které si nemůže dovolit zvýšit obsah vlhkosti přívodního vzduchu v důsledku kvality vnitřního vzduchu a obav o tepelnou pohodu člověka.,

pasivní nepřímé strategie odpařovacího chlazení jsou vzácné, protože tato strategie zahrnuje architektonický prvek, který působí jako výměník tepla (například střecha). Tento prvek lze stříkat vodou a ochladit odpařením vody na tomto prvku. Tyto strategie jsou vzácné kvůli vysokému využití vody, což také představuje riziko vniknutí vody a ohrožení struktury budovy.,

Hybridní designsEdit

dvoustupňové odpařovací chlazení, nebo nepřímé-directEdit

V první fázi dvoustupňový chladič, teplý vzduch je pre-se ochladil nepřímo bez přidání vlhkosti (průchodem uvnitř výměníku tepla, který je ochlazován odpařování na vnější straně). V přímém stádiu předchladený vzduch prochází vodou namočenou podložkou a při ochlazování zvedá vlhkost. Vzhledem k tomu, že přívod vzduchu je předem ochlazen v prvním stupni, přenáší se v přímém stádiu menší vlhkost, aby se dosáhlo požadovaných teplot chlazení., Výsledkem je podle výrobců chladnější vzduch s RH mezi 50-70%, v závislosti na klimatu, ve srovnání s tradičním systémem, který produkuje asi 70-80% relativní vlhkost v klimatizovaném vzduchu.

Odpařovací + konvenční backupEdit

V další hybridní design, přímé nebo nepřímé chlazení bylo v kombinaci s vapor-kompresi nebo absorpci klimatizace pro zvýšení celkové účinnosti a/nebo ke snížení teploty pod wet-bulb limit.,

MaterialsEdit

Tradičně, odpařovací chladič podložky se skládají z excelsior (aspen dřevo vlákna) uvnitř kontejnmentu net, ale více moderních materiálů, jako jsou některé plasty a papír lamino, vstupují použít jako chladič-pad média. Moderní tuhá média, běžně 8 „nebo 12“ tlusté, přidává více vlhkosti, a tak ochlazuje vzduch více než obvykle mnohem tenčí osika média. Dalším materiálem, který se někdy používá, je vlnitá lepenka.,

design considerationsEdit

Water useEdit

ve vyprahlém a polosuchém podnebí je nedostatek vody problémem při návrhu chladicího systému. Z instalovaných vodoměrů bylo v roce 2002 spotřebováno 420938 L (111 200 gal) vody pro dvě pasivní chladicí věže v návštěvnickém centru Národního parku Sion., Nicméně, takové obavy jsou řešeny odborníky, kteří na vědomí, že výroba elektřiny obvykle vyžaduje velké množství vody, a odpařovací chladiče použít daleko méně elektřiny, a tedy srovnatelné vody celkově, a stojí méně celkově, ve srovnání s chladiče.

ShadingEdit

umožňující přímé sluneční vystavení mediálním polštářkům zvyšuje rychlost odpařování. Sluneční světlo však může některá média degradovat, kromě zahřívání dalších prvků konstrukce odpařovacího chlazení. Proto je ve většině aplikací vhodné stínování.,

mechanické systémyedit

kromě ventilátorů používaných při mechanickém odpařovacím chlazení jsou čerpadla Jediným dalším mechanickým zařízením potřebným pro proces odpařovacího chlazení v mechanických i pasivních aplikacích. Čerpadla mohou být použita buď pro recirkulaci vody na podložku mokrého média, nebo pro zajištění vody při velmi vysokém tlaku na systém mister pro pasivní chladicí věž. SPECIFIKACE čerpadla se bude lišit v závislosti na rychlosti odpařování a oblasti mediálních podložek. Návštěvnické centrum Národního parku Sion používá čerpadlo 250 W (1/3 HP).,

ExhaustEdit

výfukové kanály a / nebo otevřená okna musí být vždy používány, aby vzduch mohl neustále unikat z klimatizované oblasti. V opačném případě se vyvíjí tlak a ventilátor nebo ventilátor v systému není schopen tlačit hodně vzduchu přes média a do klimatizovaného prostoru. Odpařovací systém nemůže fungovat bez vyčerpání nepřetržitého přívodu vzduchu z klimatizované oblasti ven., Optimalizací umístění chlazený-přívod vzduchu, spolu s uspořádáním domu pasáže, týkající dveře a pokoj windows, systém může být použit co nejefektivněji nasměrovat chlazeného vzduchu do požadované oblasti. Dobře navržené uspořádání může účinně vyčistit a vytlačit horký vzduch z požadovaných oblastí bez nutnosti nadhledového odvzdušňovacího systému. Nepřetržitý proud vzduchu je nezbytný, takže výfuková okna nebo průduchy nesmí omezovat objem a průchod vzduchu zaváděného odpařovacím chladicím strojem., Člověk musí také dbát na směr vnějšího větru, protože například silný horký jižní vítr zpomalí nebo omezí vyčerpaný vzduch z okna orientovaného na jih. Vždy je nejlepší mít otevřená okna po větru, zatímco okna proti větru jsou zavřená.