O resfriador evaporativo

a Maioria dos projetos tirar vantagem do fato de que a água tem um dos mais conhecidos de entalpia de vaporização (calor latente de vaporização) valores de qualquer substância comum. Por isso, os refrigeradores evaporativos utilizam apenas uma fração da energia dos sistemas de ar condicionado de compressão de vapor ou de absorção. Infelizmente, exceto em climas muito secos, o refrigerador de estágio único (direto) pode aumentar a umidade relativa (RH) para um nível que deixa os ocupantes desconfortáveis., Os refrigeradores por evaporação indiretos e de duas fases mantêm a HR mais baixa.

por evaporação Direta coolingEdit

Direto de resfriamento evaporativo (circuito aberto) é utilizado para reduzir a temperatura e aumentar a umidade do ar utilizando o calor latente de evaporação, mudando a água em estado líquido para o vapor de água. Neste processo, a energia no ar não muda. O ar quente seco é alterado para ar fresco e húmido. O calor do ar exterior é usado para evaporar a água., A HR aumenta para 70 a 90%, o que reduz o efeito de arrefecimento da transpiração humana. O ar úmido tem que ser continuamente liberado para fora ou então o ar fica saturado e a evaporação pára.uma unidade mecânica de arrefecimento por evaporação directa utiliza uma ventoinha para extrair ar através de uma membrana húmida, ou almofada, que fornece uma grande área de superfície para a evaporação da água no ar. A água é pulverizada no topo da placa para que possa escorrer para a membrana e manter continuamente a membrana saturada., Qualquer excesso de água que escorra do fundo da membrana é coletado em uma panela e recirculado para o topo. Os refrigeradores diretos por evaporação de estágio único são tipicamente de tamanho pequeno, pois consistem apenas na membrana, bomba de água e ventoinha centrífuga. O conteúdo mineral do abastecimento de água municipal fará com que a membrana seja escoada, o que levará ao entupimento ao longo da vida da membrana. Dependendo deste teor mineral e da taxa de evaporação, limpeza e manutenção regulares são necessárias para garantir o melhor desempenho., Geralmente, o ar de alimentação a partir do refrigerador evaporador de estágio único terá de ser exausto diretamente (fluxo único) porque a alta umidade do ar de alimentação. Algumas soluções de design foram concebidas para utilizar a energia no ar, como dirigir o ar de escape através de duas folhas de vidros duplos, reduzindo assim a energia solar absorvida através do vidro. Em comparação com a energia necessária para obter a carga de arrefecimento equivalente com um compressor, os refrigeradores por evaporação de uma só Fase consomem menos energia.,o resfriamento direto por evaporação passivo pode ocorrer em qualquer lugar que a água evaporativamente resfriada possa resfriar um espaço sem a ajuda de uma ventoinha. Isto pode ser conseguido através do uso de fontes ou mais projetos arquitetônicos, como a torre de resfriamento evaporativa downdraft, também chamada de “torre de resfriamento passivo”. O projeto da torre de resfriamento passivo permite que o ar exterior flua através do topo de uma torre que é construída dentro ou ao lado do edifício. O ar exterior entra em contato com água dentro da torre, seja através de uma membrana molhada ou um mister., À medida que a água evapora no ar exterior, o ar torna-se mais frio e menos flutuante e cria um fluxo descendente na torre. No fundo da torre, uma tomada permite que o ar mais fresco para o interior. Semelhante aos resfriadores mecânicos por evaporação, torres podem ser uma solução de baixa energia atraente para o clima quente e seco, pois eles só precisam de uma bomba de água para elevar a água para o topo da torre.A poupança de energia resultante da utilização de uma estratégia de arrefecimento por evaporação directa passiva depende do clima e da carga de calor., Para climas áridos com uma grande depressão de bolbo molhado, torres de resfriamento podem fornecer resfriamento suficiente durante as condições de projeto de verão para ser net zero. Por exemplo, uma loja de varejo 371 m2 (4.000 ft2) em Tucson, Arizona, com um ganho de calor sensível de 29,3 kJ/h (100.000 Btu/h) pode ser resfriada inteiramente por duas torres de resfriamento passivo fornecendo 11890 m3/h (7.000 cfm) cada.

para o centro de visitantes do Parque Nacional de Zion, que usa duas torres de resfriamento passivo, a intensidade de energia de resfriamento foi de 14,5 MJ/m2 (1,28 kBtu/ft;), que foi 77% menor do que um edifício típico no oeste dos Estados Unidos que usa 62.,5 MJ / m2 (5, 5 kBtu/ft2). Um estudo dos resultados de desempenho no terreno no Kuwait revelou que os requisitos de potência para um refrigerador por evaporação são aproximadamente 75% inferiores aos requisitos de potência para um aparelho de ar condicionado de unidade embalado convencional.o processo de arrefecimento indirecto por evaporação

Arrefecimento indirecto por evaporação (circuito fechado) é um processo de arrefecimento que utiliza arrefecimento por evaporação directa, para além de um permutador de calor, para transferir a energia fria para o ar de alimentação., O ar fresco do processo de arrefecimento por evaporação directa nunca entra em contacto directo com o ar condicionado. O fluxo de ar úmido é liberado fora ou usado para resfriar outros dispositivos externos, tais como células solares, que são mais eficientes se mantidos frescos. Isto é feito para evitar excesso de umidade em espaços fechados, o que não é apropriado para sistemas residenciais.

Maisotsenko cycleEdit

um fabricante indirecto de refrigeradores utiliza o ciclo Maisotsenko( ciclo M), nomeado em homenagem ao inventor e Professor Dr., Valeriy Maisotsenko, emprega um permutador de calor iterativo (multi-etapas) feito de uma fina membrana reciclável que pode reduzir a temperatura do ar do produto para abaixo da temperatura do bulbo úmido, e pode se aproximar do ponto de orvalho.

o sistema tem uma eficiência muito elevada mas, tal como outros sistemas de arrefecimento por evaporação, é restringido pelos níveis de humidade ambiente, o que limitou a sua adopção para uso residencial. Pode ser utilizado como arrefecimento suplementar em períodos de calor extremo sem sobrecarregar significativamente a infra-estrutura Eléctrica., Se um local tem excesso de abastecimento de água ou excesso de capacidade de dessalinização, ele pode ser usado para reduzir a demanda elétrica excessiva, utilizando água em unidades de ciclo m acessíveis. Devido aos altos custos das unidades de ar condicionado convencionais e limitações extremas de muitos sistemas de utilidade elétrica, As unidades de ciclo-M podem ser os únicos sistemas de refrigeração adequados para áreas empobrecidas em tempos de alta temperatura e alta demanda elétrica., Em áreas desenvolvidas, eles podem servir como Sistemas de backup suplementar em caso de sobrecarga elétrica, e podem ser usados para aumentar a eficiência dos sistemas convencionais existentes.

O Ciclo-M não se limita aos sistemas de arrefecimento e pode ser aplicado a várias tecnologias, desde motores de Stirling a geradores de água atmosféricos. Para aplicações de resfriamento, ele pode ser usado tanto em configurações de fluxo cruzado e de Contra-fluxo., O Contra-fluxo foi encontrado para obter temperaturas mais baixas mais adequadas para o resfriamento doméstico, mas o fluxo cruzado foi encontrado para ter um coeficiente de desempenho mais elevado (COP), e é, portanto, melhor para grandes instalações industriais.ao contrário das técnicas tradicionais de refrigeração, a COP dos pequenos sistemas permanece elevada, uma vez que não necessitam de bombas de elevação ou outros equipamentos necessários para as torres de arrefecimento. Um sistema de refrigeração de 1,5 toneladas/4,4 kw requer apenas 200 watts para a operação da ventoinha, dando uma COP de 26,4 e uma classificação EER de 90., Isso não leva em conta a energia necessária para purificar ou entregar a água, e é estritamente a energia necessária para executar o dispositivo, uma vez que a água é fornecida. Embora a dessalinização da água também apresente um custo, o calor latente de vaporização da água é quase 100 vezes maior do que a energia necessária para purificar a própria água. Além disso, o dispositivo tem uma eficiência máxima de 55%, de modo que seu COP real é muito menor do que este valor calculado., No entanto, independentemente dessas perdas, o COP eficaz ainda é significativamente maior do que um sistema de refrigeração convencional, mesmo que a água deve primeiro ser purificada por dessalinização. Em áreas onde a água não está disponível em qualquer forma, ela pode ser usada com um dessecante para recuperar a água usando fontes de calor disponíveis, como a energia solar térmica.

Teóricos designsEdit

No mais recente, mas ainda a ser comercializado “cold SNAP” design de Harvard, do Instituto Wyss, 3D impresso cerâmica conduz o calor, mas é meio revestido com um material hidrofóbico, que serve como uma barreira à umidade., Enquanto nenhuma umidade é adicionada ao ar de entrada, a umidade relativa (RH) aumenta um pouco de acordo com a fórmula de temperatura-RH. Ainda assim, o ar relativamente seco resultante do arrefecimento indirecto por evaporação permite que a transpiração dos habitantes evapore mais facilmente, aumentando a eficácia relativa desta técnica. Resfriamento indireto é uma estratégia eficaz para climas úmidos e quentes que não podem se dar ao luxo de aumentar o teor de umidade do ar de fornecimento devido à qualidade do ar interior e preocupações de conforto térmico humano., estratégias de resfriamento indireto por evaporação passiva são raras porque esta estratégia envolve um elemento arquitetônico para atuar como um trocador de calor (por exemplo, um teto). Este elemento pode ser pulverizado com água e arrefecido através da evaporação da água sobre este elemento. Estas estratégias são raras devido à elevada utilização da água, o que também introduz o risco de intrusão da água e comprometendo a estrutura da construção.,

designsEdit híbrido

Arrefecimento por evaporação em duas fases, ou directEdit indirecto

na primeira fase de um arrefecedor em duas fases, o ar quente é pré-arrefecido indirectamente sem adição de humidade (ao passar no interior de um permutador de calor arrefecido por evaporação no exterior). No estágio direto, o ar pré-resfriado passa por uma almofada encharcada de água e pega umidade À medida que arrefece. Uma vez que a alimentação de ar é pré-resfriada na primeira fase, menos umidade é transferida na fase direta, para atingir as temperaturas de resfriamento desejadas., O resultado, de acordo com os fabricantes, é ar mais frio com um RH entre 50-70%, dependendo do clima, em comparação com um sistema tradicional que produz cerca de 70-80% de umidade relativa no ar condicionado.

Evaporativo convencional + backupEdit

Em outro projeto híbrido, direta ou indireta de resfriamento foi combinado com vapor de compressão ou de absorção de ar condicionado para aumentar a eficiência global e/ou para reduzir a temperatura abaixo do bulbo úmido limite.,tradicionalmente, placas de resfriador por evaporação consistem de excelsior (fibra de madeira de aspen) dentro de uma rede de contenção, mas materiais mais modernos, como alguns plásticos e papel de melamina, estão entrando em uso como meio de resfriamento. A mídia rígida moderna, comumente de 8″ ou 12″ de espessura, adiciona mais umidade, e assim arrefece o ar mais do que tipicamente meios de aspen muito mais finos. Outro material que às vezes é usado é o cartão ondulado.,

design considerationsEdit

Water useEdit

em climas áridos e semi-áridos, a escassez de água torna o consumo de água uma preocupação no projeto do sistema de refrigeração. A partir dos contadores de água instalados, 420938 L (111,200 gal) de água foram consumidos durante 2002 para as duas torres de resfriamento passivo no centro de visitantes do Parque Nacional de Zion., No entanto, tais preocupações são abordadas por especialistas que observam que a geração de eletricidade geralmente requer uma grande quantidade de água, e os refrigeradores evaporativos usam muito menos eletricidade, e, portanto, água comparável em geral, e custo menos global, em comparação com os refrigeradores.

ShadingEdit

permitindo a exposição solar directa aos suportes aumenta a taxa de evaporação. A luz solar pode, no entanto, degradar alguns meios, além de aquecer outros elementos do projeto de resfriamento por evaporação. Portanto, sombreamento é aconselhável na maioria das aplicações.,para além das ventoinhas utilizadas no arrefecimento por evaporação Mecânica, as bombas são a única outra peça de equipamento mecânico necessária para o processo de arrefecimento por evaporação em aplicações mecânicas e passivas. As bombas podem ser usadas para recircular a água para a placa de mídia úmida ou fornecer água a uma pressão muito alta para um sistema mister para uma torre de refrigeração passiva. As especificações da bomba variam de acordo com as taxas de evaporação e área de Pad média. O centro de visitantes do Parque Nacional de Zion usa uma bomba de 250 W (1/3 HP).,devem utilizar-se permanentemente condutas de escape e/ou janelas abertas que permitam a evacuação contínua do ar condicionado. Caso contrário, a pressão desenvolve-se e a ventoinha ou ventilador do sistema é incapaz de empurrar muito ar através do meio e para a área com ar condicionado. O sistema de evaporação não pode funcionar sem esgotar a alimentação contínua de ar da zona com ar condicionado para o exterior., Ao otimizar a colocação da entrada de ar fresco, juntamente com o layout das passagens da casa, portas relacionadas e janelas de sala, o sistema pode ser usado mais eficazmente para direcionar o ar fresco para as áreas necessárias. Um layout bem projetado pode efetivamente vasculhar e expulsar o ar quente das áreas desejadas sem a necessidade de um sistema de ventilação de condutas acima do teto. O fluxo contínuo de ar é essencial, pelo que as janelas ou aberturas de escape não devem restringir o volume e a passagem de ar introduzidos pela máquina de arrefecimento por evaporação., Deve-se também estar atento à direção do vento exterior, como, por exemplo, um forte vento quente do Sul irá abrandar ou restringir o ar exausto a partir de uma janela virada para o sul. É sempre melhor ter as janelas de vento em popa abertas, enquanto as janelas de vento em popa são fechadas.