Prin evaporare cooler

cele Mai multe modele profita de faptul că apa este unul din cele mai cunoscute entalpia de vaporizare (căldura latentă de vaporizare) valorile de orice substanță comună. Din acest motiv, răcitoarele evaporative utilizează doar o fracțiune din energia sistemelor de aer condiționat cu compresie sau absorbție a vaporilor. Din păcate, cu excepția climatelor foarte uscate, răcitorul cu o singură treaptă (direct) poate crește umiditatea relativă (RH) la un nivel care face ocupanții incomod., Răcitoarele evaporative indirecte și în două etape mențin Rh mai jos.

Direct de evaporare coolingEdit

Direct de răcire prin evaporare (circuit deschis) este folosit pentru a reduce temperatura și crește umiditatea din aer prin utilizarea de căldură latentă de evaporare, schimbarea apă lichidă la vapori de apă. În acest proces, energia din aer nu se schimbă. Aerul cald uscat este schimbat pentru a răci aerul umed. Căldura aerului exterior este utilizată pentru a evapora apa., Rh crește la 70 până la 90%, ceea ce reduce efectul de răcire al transpirației umane. Aerul umed trebuie să fie eliberat continuu în exterior sau altfel aerul devine saturat și evaporarea se oprește.o unitate mecanică de răcire prin evaporare directă utilizează un ventilator pentru a atrage aerul printr-o membrană umezită sau un tampon, care asigură o suprafață mare pentru evaporarea apei în aer. Apa este pulverizată în partea superioară a plăcuței, astfel încât să poată picura în membrană și să mențină continuu membrana saturată., Orice exces de apă care se scurge din fundul membranei este colectat într-o tavă și recirculat în partea de sus. Răcitoarele evaporative directe cu o singură treaptă sunt de obicei de dimensiuni mici, deoarece constau doar din membrană, pompă de apă și ventilator centrifugal. Conținutul mineral al alimentării cu apă municipală va provoca scalarea membranei, ceea ce va duce la înfundarea pe durata de viață a membranei. În funcție de acest conținut de minerale și de rata de evaporare, este necesară curățarea și întreținerea regulată pentru a asigura performanțe optime., În general, aerul de alimentare din răcitorul evaporativ cu o singură treaptă va trebui să fie epuizat direct (flux unic), deoarece umiditatea ridicată a aerului de alimentare. Câteva soluții de proiectare au fost concepute pentru a utiliza energia din aer, cum ar fi direcționarea aerului evacuat prin două foi de ferestre cu geam termopan, reducând astfel energia solară absorbită prin geam. În comparație cu energia necesară pentru a atinge sarcina de răcire echivalentă cu un compresor, răcitoarele evaporative cu o singură treaptă consumă mai puțină energie.,răcirea pasivă prin evaporare directă poate avea loc oriunde apa răcită prin evaporare poate răci un spațiu fără ajutorul unui ventilator. Acest lucru se poate realiza prin utilizarea fântânilor sau a mai multor proiecte arhitecturale, cum ar fi Turnul de răcire evaporativ downdraft, numit și „turn de răcire pasiv”. Designul turnului de răcire pasiv permite aerului exterior să curgă prin partea superioară a unui turn care este construit în interiorul sau lângă clădire. Aerul exterior intră în contact cu apa din interiorul turnului fie printr-o membrană umezită, fie printr-un mister., Pe măsură ce apa se evaporă în aerul exterior, aerul devine mai rece și mai puțin plutitor și creează un flux descendent în turn. În partea de jos a turnului, o priză permite aerului mai rece în interior. Similar răcitoarelor mecanice prin evaporare, turnurile pot fi o soluție atractivă cu consum redus de energie pentru climă caldă și uscată, deoarece necesită doar o pompă de apă pentru a ridica apa în vârful turnului.Economiile de energie prin utilizarea unei strategii pasive de răcire prin evaporare directă depind de climă și de sarcina termică., Pentru climatele aride cu o depresiune puternică a becurilor umede, turnurile de răcire pot oferi suficientă răcire în timpul verii pentru a fi zero net. De exemplu, un 371 m2 (de 4.000 m2) magazin de vânzare cu amănuntul în Tucson, Arizona, cu o căldură sensibilă câștig de 29.3 kJ/h (100.000 de Btu/h) poate fi răcit în întregime de două turnuri de răcire pasivă furnizarea 11890 m3/h (7.000 de cfm) fiecare.pentru Centrul de vizitatori al Parcului Național Zion, care utilizează două turnuri de răcire pasive, intensitatea energiei de răcire a fost de 14,5 MJ/m2 (1,28 kBtu/ft;), cu 77% mai mică decât o clădire tipică din vestul Statelor Unite care folosește 62.,5 MJ/m2 (5,5 kBtu / ft2). Un studiu al rezultatelor performanței pe teren din Kuweit a arătat că cerințele de putere pentru un răcitor evaporativ sunt cu aproximativ 75% mai mici decât cerințele de putere pentru un aparat de aer condiționat convențional ambalat.

Indirectă prin evaporare coolingEdit

Indirecte de răcire prin evaporare (circuit închis) este un proces de răcire care utilizează direct de răcire prin evaporare în plus față de un schimbător de căldură pentru a transfera rece de energie pentru alimentarea cu aer., Aerul umed răcit din procesul de răcire prin evaporare directă nu vine niciodată în contact direct cu aerul de alimentare condiționat. Fluxul de aer umed este eliberat în exterior sau utilizat pentru a răci alte dispozitive externe, cum ar fi celulele solare, care sunt mai eficiente dacă sunt păstrate la rece. Acest lucru se face pentru a evita excesul de umiditate în spații închise, ceea ce nu este adecvat pentru sistemele rezidențiale. un producător indirect de răcitoare utilizează ciclul Maisotsenko (ciclul M), numit după inventator și Profesor Dr., Valerii Maisotsenko, are o iterativ (multi-pas) schimbător de căldură realizate de un strat subțire recycleable membrana care poate reduce temperatura produsului cu aer sub temperatura în stare umedă, și se poate apropia de punctul de roua.

sistemul are o eficiență foarte ridicată, dar, ca și alte sisteme de răcire prin evaporare, este constrâns de nivelurile de umiditate ambientală, ceea ce a limitat adoptarea sa pentru uz rezidențial. Acesta poate fi utilizat ca răcire suplimentară în timpul perioadelor de căldură extremă, fără a pune o sarcină suplimentară semnificativă asupra infrastructurii electrice., Dacă o locație are rezerve de apă în exces sau capacitate de desalinizare în exces, aceasta poate fi utilizată pentru a reduce cererea electrică excesivă prin utilizarea apei în unități de ciclu m accesibile. Datorită costurilor ridicate ale unităților convenționale de aer condiționat și limitărilor extreme ale multor sisteme de utilități electrice, unitățile cu ciclu M pot fi singurele sisteme de răcire adecvate pentru zonele sărace în perioade cu temperaturi extrem de ridicate și cerere electrică ridicată., În zonele dezvoltate, acestea pot servi ca sisteme de rezervă suplimentare în caz de suprasarcină electrică și pot fi utilizate pentru a spori eficiența sistemelor convenționale existente. ciclul M nu se limitează la sistemele de răcire și poate fi aplicat diferitelor tehnologii, de la motoarele Stirling la generatoarele de apă atmosferică. Pentru aplicațiile de răcire, acesta poate fi utilizat atât în configurații cu flux încrucișat, cât și în contra-flux., Counterflow a fost găsit pentru a obține temperaturi mai scăzute mai potrivite pentru răcire acasă, dar cross flow sa dovedit a avea un coeficient de performanță mai mare (COP), și, prin urmare, este mai bine pentru instalațiile industriale mari.spre deosebire de tehnicile tradiționale de refrigerare, COP-ul sistemelor mici rămâne ridicat, deoarece nu necesită pompe de ridicare sau alte echipamente necesare turnurilor de răcire. Un sistem de răcire de 1,5 tone/4,4 kw necesită doar 200 de wați pentru funcționarea ventilatorului, oferind un COP de 26,4 și un rating EER de 90., Acest lucru nu ia în considerare energia necesară pentru a purifica sau livra apa și este strict puterea necesară pentru a rula dispozitivul odată ce apa este furnizată. Deși desalinizarea apei prezintă, de asemenea, un cost, căldura latentă de vaporizare a apei este de aproape 100 de ori mai mare decât energia necesară pentru purificarea apei în sine. În plus, dispozitivul are o eficiență maximă de 55%, deci COP-ul său real este mult mai mic decât această valoare calculată., Cu toate acestea, indiferent de aceste pierderi, COP efectiv este încă semnificativ mai mare decât un sistem convențional de răcire, chiar dacă apa trebuie mai întâi purificată prin desalinizare. În zonele în care apa nu este disponibilă sub nicio formă, aceasta poate fi utilizată cu un desicant pentru a recupera apa folosind surse de căldură disponibile, cum ar fi energia termică solară.

Teoretice designsEdit

În noi, dar încă-a-fi-comercializat „la rece-SNAP” de design de la Harvard Institutul Wyss, un 3D-imprimate ceramice conduce caldura, dar este pe jumătate acoperite cu un material hidrofob, care servește ca o barieră de umiditate., Deși nu se adaugă umiditate la aerul de intrare, umiditatea relativă (RH) crește puțin conform formulei de temperatură-RH. Totuși, aerul relativ uscat rezultat din răcirea indirectă prin evaporare permite transpirației locuitorilor să se evapore mai ușor, sporind eficiența relativă a acestei tehnici. Răcirea indirectă este o strategie eficientă pentru climatul cald-umed, care nu își poate permite să crească conținutul de umiditate al aerului de alimentare din cauza problemelor de calitate a aerului din interior și confort termic uman., strategiile pasive de răcire prin evaporare indirectă sunt rare, deoarece această strategie implică un element arhitectural care acționează ca un schimbător de căldură (de exemplu un acoperiș). Acest element poate fi pulverizat cu apă și răcit prin evaporarea apei pe acest element. Aceste strategii sunt rare datorită utilizării ridicate a apei, ceea ce introduce, de asemenea, riscul de intruziune a apei și compromiterea structurii clădirii.,în prima etapă a unui răcitor în două etape, aerul cald este pre-răcit indirect, fără a adăuga umiditate (prin trecerea în interiorul unui schimbător de căldură care este răcit prin evaporare la exterior). În stadiul direct, aerul pre-răcit trece printr-un tampon înmuiat în apă și preia umiditatea pe măsură ce se răcește. Deoarece alimentarea cu aer este pre-răcită în prima etapă, mai puțină umiditate este transferată în stadiul direct, pentru a atinge temperaturile de răcire dorite., Rezultatul, potrivit producătorilor, este aerul mai rece cu un RH între 50-70%, în funcție de climă, comparativ cu un sistem tradițional care produce aproximativ 70-80% umiditate relativă în aerul condiționat.într-un alt design hibrid, răcirea directă sau indirectă a fost combinată cu aer condiționat cu compresie de vapori sau absorbție pentru a crește eficiența globală și/sau pentru a reduce temperatura sub limita becului umed.,

MaterialsEdit

în mod Tradițional, prin evaporare cooler pad format din excelsior (aspen fibre de lemn) în interiorul unui izolare net, dar mai multe materiale moderne, cum ar fi unele materiale plastice și melamină hârtie, intră folosi ca cooler-pad mass-media. Mediile rigide moderne, de obicei de 8″ sau 12″ groase, adaugă mai multă umiditate și, astfel, răcește aerul mai mult decât mediile aspen mult mai subțiri. Un alt material care este uneori folosit este cartonul ondulat.,în climatele aride și semi-aride, deficitul de apă face ca consumul de apă să fie o preocupare în proiectarea sistemului de răcire. Din contoarele de apă instalate, pe parcursul anului 2002 au fost consumate 420938 L (111.200 gal) de apă pentru cele două turnuri de răcire pasive din Centrul vizitatorilor parcului Național Zion., Cu toate acestea, astfel de preocupări sunt abordate de experți care observă că generarea de energie electrică necesită, de obicei, o cantitate mare de apă, iar răcitoarele prin evaporare utilizează mult mai puțină energie electrică și, astfel, apă comparabilă în general și costă mai puțin în general, în comparație cu răcitoarele.

ShadingEdit

permițând expunerea solară directă la suporturile media crește rata de evaporare. Cu toate acestea, lumina soarelui poate degrada unele medii, pe lângă încălzirea altor elemente ale designului de răcire prin evaporare. Prin urmare, umbrirea este recomandabilă în majoritatea aplicațiilor.,în afară de ventilatoarele utilizate în răcirea mecanică prin evaporare, pompele sunt singura altă piesă de echipament mecanic necesară pentru procesul de răcire prin evaporare atât în aplicații mecanice, cât și în aplicații pasive. Pompele pot fi utilizate fie pentru recircularea apei pe suportul umed, fie pentru furnizarea apei la presiune foarte mare către un sistem mister pentru un turn de răcire pasiv. Specificațiile pompei vor varia în funcție de ratele de evaporare și zona Media pad. Centrul de vizitatori al Parcului Național Zion folosește o pompă de 250 W (1/3 CP).,conductele de evacuare și / sau ferestrele deschise trebuie utilizate în orice moment pentru a permite aerului să iasă continuu din zona cu aer condiționat. În caz contrar, presiunea se dezvoltă și ventilatorul sau suflanta din sistem nu este în măsură să împingă mult aer prin mass-media și în zona cu aer condiționat. Sistemul evaporativ nu poate funcționa fără a epuiza alimentarea continuă a aerului din zona cu aer condiționat spre exterior., Prin optimizarea plasare a răcit în aer de admisie, împreună cu aspectul casei pasaje, legate de usi si ferestre cameră, sistemul poate fi utilizat cel mai eficient pentru a direcționa aerul răcit în zonele necesare. Un aspect bine conceput poate curăța și expulza în mod eficient aerul cald din zonele dorite, fără a fi nevoie de un sistem de ventilație cu conducte deasupra tavanului. Fluxul de aer continuu este esențial, astfel încât ferestrele sau orificiile de evacuare nu trebuie să limiteze volumul și trecerea aerului introduse de mașina de răcire prin evaporare., De asemenea, trebuie să fim atenți la direcția vântului exterior, deoarece, de exemplu, un vânt puternic fierbinte sudic va încetini sau va restricționa aerul epuizat dintr-o fereastră orientată spre sud. Este întotdeauna cel mai bine să aveți ferestrele downwind deschise, în timp ce ferestrele upwind sunt închise.