Evaporativ kylare

Direkt förångande kylning (öppen krets) används för att sänka temperaturen och öka luftfuktigheten genom att använda latent värme av avdunstning, ändra flytande vatten till vattenånga. I denna process förändras inte energin i luften. Varm torr luft ändras till kall fuktig luft. Värmen från uteluften används för att förånga vatten., RH ökar till 70 till 90% vilket minskar kylningseffekten av mänsklig svettning. Den fuktiga luften måste kontinuerligt släppas ut till utsidan, annars blir luften mättad och avdunstningen stannar.

en mekanisk direkt avdunstningskylare använder en fläkt för att dra luft genom ett fuktat membran, eller pad, vilket ger en stor yta för avdunstning av vatten i luften. Vatten sprutas på toppen av dynan så att den kan droppa ner i membranet och ständigt hålla membranet mättat., Eventuellt överskott av vatten som droppar ut från botten av membranet samlas i en panna och återcirkuleras till toppen. Enstegs direkta förångnings kylare är typiskt små i storlek eftersom de bara består av membranet, vattenpumpen och centrifugalfläkten. Mineralinnehållet i den kommunala vattenförsörjningen kommer att orsaka skalning på membranet, vilket leder till igensättning över membranets livslängd. Beroende på detta mineralinnehåll och avdunstningshastigheten krävs regelbunden rengöring och underhåll för att säkerställa optimal prestanda., I allmänhet, tilluft från enstegs evaporativ kylare kommer att behöva uttömmas direkt (genomgående flöde) eftersom den höga luftfuktigheten i tilluften. Några konstruktionslösningar har utformats för att utnyttja energin i luften, som att rikta frånluften genom två ark av tvåglasfönster, vilket minskar den solenergi som absorberas genom glaset. Jämfört med den energi som krävs för att uppnå motsvarande kylbelastning med en kompressor förbrukar förångningskylare i ett enda steg mindre energi.,

passiv direkt förångande kylning kan inträffa var som helst att det förångande kylda vattnet kan kyla ett utrymme utan hjälp av en fläkt. Detta kan uppnås genom användning av fontäner eller mer arkitektoniska mönster som evaporativ downdraft kyltorn, även kallad en ”passiv kyltorn”. Den passiva kyltorndesignen gör att utomhusluften kan strömma in genom toppen av ett torn som är konstruerat inom eller bredvid byggnaden. Den yttre luften kommer i kontakt med vatten inuti tornet antingen genom ett fuktat membran eller en mister., När vatten avdunstar i uteluften blir luften kallare och mindre flytande och skapar ett nedåtgående flöde i tornet. I botten av tornet tillåter ett uttag den kallare luften in i interiören. I likhet med mekaniska evaporativa kylare kan torn vara en attraktiv lågenergilösning för varmt och torrt klimat eftersom de bara kräver en vattenpump för att höja vatten till toppen av tornet.Energibesparingar från att använda en passiv direkt förångande kylstrategi beror på klimat-och värmebelastningen., För torra klimat med en stor våt-lampa depression, kyltorn kan ge tillräckligt med kylning under sommaren konstruktionsförhållanden för att vara netto noll. Till exempel kan en 371 m2 (4,000 ft2) butik i Tucson, Arizona med en förnuftig värmeförstärkning på 29,3 kJ/h (100,000 Btu/h) kylas helt av två passiva kyltorn som ger 11890 m3/h (7,000 cfm) vardera.

För Zion National Park visitors center, som använder två passiva kyltorn, kylenergiintensiteten var 14,5 MJ/m2 (1,28 kBtu / ft;), vilket var 77% mindre än en typisk byggnad i västra USA som använder 62.,5 MJ/m2 (5.5 kBtu/m2). En studie av fältets prestanda resultat i Kuwait visade att effektkraven för en evaporativ kylare är ungefär 75% mindre än effektkraven för en konventionell förpackad enhet luftkonditionering.

indirekt evaporativ kylningedit

indirekt förångningskyl (sluten krets) är en kylprocess som använder direkt förångningskyl förutom vissa värmeväxlare för att överföra den svala energin till tilluften., Den kylda fuktiga luften från den direkta förångande kylprocessen kommer aldrig i direkt kontakt med den konditionerade tilluften. Den fuktiga luftströmmen släpps ut eller används för att kyla andra externa enheter som solceller som är effektivare om de hålls svala. Detta görs för att undvika överdriven fuktighet i slutna utrymmen, vilket inte är lämpligt för bostadssystem.

Maisotsenko cycleEdit

en indirekt kylare tillverkare använder Maisotsenko cykel( m-cykel), uppkallad efter uppfinnare och Professor Dr., Valeriy Maisotsenko, använder en iterativ (multi-step) värmeväxlare gjord av ett tunt återvinningsbart membran som kan minska temperaturen på produktluften till under våtlampans temperatur och kan närma sig daggpunkten.

systemet har mycket hög effektivitet, men liksom andra evaporativa kylsystem begränsas av den omgivande luftfuktigheten, vilket har begränsat dess antagande för bostäder. Den får användas som extra kylning under extrema värmetider utan att belasta den elektriska infrastrukturen avsevärt., Om en plats har överskott vattenförsörjning eller överskott avsaltningskapacitet kan den användas för att minska överdriven elektrisk efterfrågan genom att använda vatten i Prisvärda m-cykel enheter. På grund av de höga kostnaderna för konventionella luftkonditioneringsaggregat och extrema begränsningar i många elsystem kan m-Cykelaggregat vara de enda lämpliga kylsystemen som är lämpliga för fattiga områden under tider med extremt hög temperatur och hög elektrisk efterfrågan., I utvecklade områden kan de fungera som kompletterande backup-system vid elektrisk överbelastning och kan användas för att öka effektiviteten hos befintliga konventionella system.

m-cykeln är inte begränsad till kylsystem och kan tillämpas på olika tekniker från Stirlingmotorer till atmosfäriska vattengeneratorer. För kylningstillämpningar kan den användas i både korsflödeskonfigurationer och motflödeskonfigurationer., Motflöde befanns få lägre temperaturer mer lämpade för hemkylning, men cross flow befanns ha en högre prestationskoefficient (COP), och är därför bättre för stora industrianläggningar.

Till skillnad från traditionella kyltekniker är COP för små system fortfarande höga, eftersom de inte kräver lyftpumpar eller annan utrustning som krävs för kyltorn. Ett 1,5 ton / 4,4 kw kylsystem kräver bara 200 watt för drift av fläkten, vilket ger en COP på 26,4 och en eer-rating på 90., Detta tar inte hänsyn till den energi som krävs för att rena eller leverera vattnet, och är strikt den kraft som krävs för att köra enheten när vatten levereras. Även om avsaltning av vatten också utgör en kostnad, är den latenta värmen av förångning av vatten nästan 100 gånger högre än den energi som krävs för att rena själva vattnet. Dessutom har enheten en maximal effektivitet på 55%, så dess faktiska COP är mycket lägre än detta beräknade värde., Oavsett dessa förluster är den effektiva COP dock fortfarande betydligt högre än ett konventionellt kylsystem, även om vatten först måste renas genom avsaltning. I områden där vatten inte är tillgängligt i någon form kan det användas med ett torkmedel för att återvinna vatten med tillgängliga värmekällor, såsom solvärme.

teoretisk designsEdit

i den nyare men ännu inte kommersialiserade ”cold-SNAP”-designen från Harvards Wyss Institute, en 3D-tryckt keramik leder värme men är halvbelagd med ett hydrofobt material som fungerar som en fuktbarriär., Medan ingen fukt läggs till den inkommande luften stiger den relativa luftfuktigheten (RH) lite enligt temperatur-rh-formeln. Ändå tillåter den relativt torra luften som härrör från indirekt förångningskylning invånarnas svett att förångas lättare, vilket ökar den relativa effektiviteten av denna teknik. Indirekt kylning är en effektiv strategi för hetfuktiga klimat som inte har råd att öka fuktinnehållet i tilluften på grund av inomhusluftens kvalitet och mänskliga termiska komfortproblem.,

passiva indirekta förångningsstrategier är sällsynta eftersom denna strategi innefattar ett arkitektoniskt element för att fungera som värmeväxlare (till exempel ett tak). Detta element kan sprutas med vatten och kylas genom förångningen av vattnet på detta element. Dessa strategier är sällsynta på grund av den höga användningen av vatten, vilket också introducerar risken för vattenintrång och äventyra byggnadskonstruktionen.,

Hybrid designsEdit

tvåstegs förångande kylning, eller indirekt-directEdit

i det första steget av en tvåstegs kylare, varm luft är pre-kyld indirekt utan tillsats av fuktighet (genom att passera inuti en värmeväxlare som kyls genom avdunstning på utsidan). I direktfasen passerar den förkylda luften genom en vattendränkt dyna och plockar upp fuktighet när den svalnar. Eftersom lufttillförseln är förkyld i första etappen överförs mindre fuktighet i direktfasen för att nå de önskade kyltemperaturerna., Resultatet, enligt tillverkarna, är kallare luft med en RH mellan 50-70%, beroende på klimatet, jämfört med ett traditionellt system som producerar ca 70-80% relativ fuktighet i den konditionerade luften.

evaporativ + konventionell backupEdit

i en annan hybriddesign har direkt eller indirekt kylning kombinerats med ångkompression eller absorptionsluftkonditionering för att öka den totala effektiviteten och/eller för att minska temperaturen under våtlampans gräns.,

MaterialsEdit

traditionellt består evaporativa kylare kuddar av excelsior (aspen wood fiber) inuti ett inneslutningsnät, men mer moderna material, som vissa plaster och melaminpapper, används som kylare-pad media. Moderna styva medier, vanligen 8″ eller 12″ tjocka, lägger till mer fukt och kyler därmed luften mer än normalt mycket tunnare asp media. Ett annat material som ibland används är wellpapp.,

Design considerationsEdit

vatten useEdit

i torra och halvtorra klimat, bristen på vatten gör vattenförbrukningen ett bekymmer i kylsystemet design. Från de installerade vattenmätarna förbrukades 420938 L (111,200 gal) vatten under 2002 för de två passiva kyltornen vid Zion National Park visitors’ center., Sådana farhågor tas emellertid upp av experter som noterar att elproduktion vanligtvis kräver en stor mängd vatten, och förångningskylare använder mycket mindre el, och därmed jämförbart vatten totalt sett och kostar mindre övergripande jämfört med kylaggregat.

ShadingEdit

tillåter direkt sol exponering för media pads ökar avdunstningshastigheten. Solljus kan emellertid försämra vissa medier, förutom att värma upp andra delar av förångningsdesignen. Därför är skuggning tillrådligt i de flesta applikationer.,

mekanisk systemsEdit

förutom fläktar som används vid mekanisk förångningskylning är pumpar den enda andra mekaniska utrustning som krävs för förångningsprocessen i både mekaniska och passiva applikationer. Pumpar kan användas för att antingen återcirkulera vattnet till våt media pad eller ge vatten vid mycket högt tryck till en mister system för en passiv kyltorn. Pumpspecifikationer varierar beroende på förångningshastigheter och media pad område. Zion National Park visitors center använder en 250 W (1/3 hk) pump.,

ExhaustEdit

avgaskanaler och / eller öppna fönster måste alltid användas för att låta luft kontinuerligt fly från det luftkonditionerade området. Annars utvecklas trycket och fläkten eller fläkten i systemet kan inte driva mycket luft genom media och in i det luftkonditionerade området. Förångningssystemet kan inte fungera utan att den kontinuerliga tillförseln av luft från det luftkonditionerade området till utsidan uttöms., Genom att optimera placeringen av det kylda luftinloppet, tillsammans med layouten på huspassagen, relaterade dörrar och rumsfönster, kan systemet användas mest effektivt för att rikta den kylda luften till de önskade områdena. En väldesignad layout kan effektivt scavenge och utvisa varmluften från önskade områden utan behov av ett övertak kanaliserat ventilationssystem. Kontinuerligt luftflöde är viktigt, så avgasfönstren eller ventilationsöppningarna får inte begränsa volymen och passagen av luft som förs in av evaporativ kylmaskin., Man måste också vara uppmärksam på den yttre vindriktningen, som till exempel en stark varm sydlig vind kommer att sakta eller begränsa den uttömda luften från ett sydvänt fönster. Det är alltid bäst att ha downwind-fönstren öppna, medan upwind-fönstren är stängda.