Odpařovací chladič - Evaporative cooler


z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Odpařovací chladič (také bažiny chladič , bažiny box , pouštní chladič a chladič vzduchu za mokra ) je zařízení, které ochlazuje vzduch přes odpařování vody. Odpařovací chlazení se liší od typických klimatizačních systémů, které používají v parní komprese nebo absorpce chladicích cyklů. Odpařovací chlazení využívá skutečnosti, že voda bude absorbovat relativně velké množství tepla, aby se odpařilo (to znamená, že má velkou entalpii odpařování ). Teplota suchého vzduchu může být výrazně snížila prostřednictvím fázového přechodu z kapalné vody pro vodní páry (odpařování). To může ochladit vzduch za použití mnohem méně energie než chlazení. V extrémně suchých klimatických podmínkách, odpařovací chlazení vzduchu má navíc tu výhodu, klimatizace vzduchu s větší vlhkostí pro pohodlí uživatelů budovy.

Chladicí potenciál pro chlazení odpařováním závisí na mokrého teploměru, deprese, rozdíl mezi suchého teploměru teplotu a mokrého teploměru teplotu (viz relativní vlhkost ). V suchých klimatech , chlazení vypařováním může snížit spotřebu energie a celkové zařízení pro úpravu jako alternativa k chlazení kompresoru bázi. V klimatických podmínkách nepovažují vyprahlá, nepřímého chlazení odpařováním může ještě využít odpařovací chladicí proces, aniž by zvýšení vlhkosti. Pasivní chlazení odpařováním strategie mohou nabízet stejné výhody chladicích odpařovací systémy bez složitosti zařízení a potrubí.

Přehled

Schematické znázornění starověkého íránského windcatcher a kanátu , který se používá pro chlazení odpařováním budov

Časnější forma chlazení odpařováním, v windcatcher , byl poprvé použit v starověkého Egypta a Persie tisíci lety v podobě větrných šachty na střeše. Chytili vítr, podal ji přes podzemní vody v kanátu a vypouštěných ochlazený vzduch do budovy. Moderní Íránci všeobecně přijatý napájené chladičů vypařováním ( coolere ABI ).

Tradiční chladič vzduchu v Mirzapur , Uttar Pradesh , Indie

Odpařovací chladič byl předmětem četných amerických patentů v 20. století; mnohé z nich, počínaje v roce 1906 navrhl nebo předpokládá použití Excelsior (dřevité vlny) podložky jsou prvky přivést velké množství vody ve styku s proudící vzduch, aby mohlo dojít odpařování. Typická konstrukce, jak je ukázáno v 1945 patentu, zahrnuje vodní nádrž (obvykle s úrovní řízen plovákovým ventilem ), čerpadlo pro cirkulaci vody přes Excelsior podložky a odstředivý ventilátor pro vtahování vzduchu přes podložky a do domu. Tato konstrukce a tento materiál zůstává dominantní v odpařovacích chladičů v americkém jihozápadě , kde se rovněž používají ke zvýšení vlhkosti. Ve Spojených státech, použití termínu bažiny chladiče může být způsobeno zápach řasy produkované časných jednotek.

Externě namontované odpařovací chladící zařízení ( auto chladiče ) byly použity v některých automobilech ochladit interiér vzduchu často jako aftermarket doplňky, dokud moderní páry komprese klimatizace se staly široce dostupné.

Pasivní chlazení odpařováním techniky v budovách byly rys pouště architektury po celá staletí, ale západní přijetí, studie, inovace a komerční využití je vše poměrně nedávné. V roce 1974, William H. Goettl všimli, jak odpařovací chladicí technologie funguje v suchých klimatických podmínkách, spekuloval, že kombinace jednotky by mohly být účinnější, a vynalezl „High Efficiency Astro Air Piggyback System“, což je kombinace chlazení a chlazení odpařováním klimatizaci. V roce 1986, University of Arizona výzkumníků W. Cunningham a T. Thompson postavený pasivní chlazení odpařováním věž, a údaje o výkonu z tohoto experimentálního zařízení v Tucson, Arizona se stala základem odpařovacích směrů designu chladicí věže vyvinuté Baruch Givoni.

fyzikální principy

Odpařovací chladiče snížit teplotu vzduchu na principu odpařovacího chlazení, na rozdíl od typických klimatizačních systémů, které používají páry chladících nebo absorpční lednici . Odpařovací chlazení je přeměna kapalné vody do páry, pomocí tepelné energie ve vzduchu, což má za následek nižší teploty vzduchu. Potřebná k odpaření vody energie se odebírá ze vzduchu ve formě citelného tepla , což má vliv na teplotu vzduchu, a převede do latentního tepla , energie přítomné v komponentě vodní páry ve vzduchu, zatímco vzduch zůstává konstantní entalpie hodnota. Tato konverze citelného tepla do latentního tepla je znám jako isenthalpic proces , protože se vyskytuje na konstantní hodnotě entalpie. Odpařovací chlazení tedy způsobuje pokles teploty vzduchu úměrný citelného poklesu tepla a zvýšení vlhkosti v poměru k latentního tepla zisk. Odpařovací chlazení mohou být zobrazeny pomocí psychrometrický graf nalezením počáteční klimatizace a pohybuje se podél linie konstantní entalpie směrem stavu vyšší vlhkosti.

Jednoduchý příklad přirozeného chlazení odpařováním je pocení , nebo pot vylučovaný v těle, odpaření který ochlazuje tělo. Množství přenosu tepla závisí na rychlosti odpařování, takže na každý kilogram vody odpařuje 2,257 kJ energie (asi 890 BTU na libru čisté vody, při teplotě 95 ° F (35 ° C)), jsou přenášeny. Rychlost odpařování je závislá na teplotě a vlhkosti vzduchu, což je důvod, proč pot se hromadí více na vlhkých dnech, protože se neodpařuje dostatečně rychle.

Parní kompresní chladicí využívá chlazení odpařováním, ale odpaří páry v uzavřeném systému, a potom se lisuje opět připraven k vypařovat, využívání energie k tomu. Voda jednoduchým odpařovací chladič je odpařen do životního prostředí, a není využit. Ve vnitřním prostoru chladicí jednotky, odpařená voda se zavádí do prostoru spolu s nyní-chlazeného vzduchu; v odpařovací věže je odpařená voda odvádí ve výfukovém proudění vzduchu.

Jiné typy chlazení phase-change

Blízko příbuzný proces sublimace chlazení , se liší od odpařovacího chlazení v tom, že k přechodu z pevného na páru , než kapalina na páru, dochází.

Sublimace chlazení bylo pozorováno, že pracují na planetárním měřítku na planetoidě Plutu , kde byl nazýván anti-skleníkový efekt .

Další aplikace změn fáze k chlazení je „self-Chladící“ nápoj. Odděleném prostoru uvnitř plechovky obsahuje vysoušedlo a kapaliny. Těsně před pitím, karta je vytažen tak, že vysoušedlo dostane do kontaktu s kapalinou a rozpouští. Jak to dělá tak, že absorbuje určité množství tepelné energie nazývá skupenské teplo tání . Odpařovací chlazení pracuje s fázovou změnou z kapaliny do páry a latentního výparného tepla , ale vlastní chlazení může používá změna z pevné látky na kapalinu, a skupenské teplo tání, aby se dosáhlo stejného výsledku.

Aplikace

Před příchodem chlazení, chlazení odpařováním byl použit pro tisíciletí. Porézní kamenina nádoba by studené vody odpařováním přes její stěny; fresky od asi 2500 BC výstavních otroků Fanning sklenic vody, aby se ochladil pokojů. Plavidlo může být také umístěn v misce s vodou, pokryté mokrým hadrem ponořením do vody, aby mléko nebo máslo co nejčerstvější.

Kalifornie ranč s krabicí odpařovací chladič na střeše hřebeni

Chlazení odpařováním je obyčejná forma chlazení budov pro tepelnou pohodu , protože je to relativně levné a vyžaduje méně energie než jiné formy chlazení.

Psychrometrický graf příkladem Salt Lake City

Na obrázku je zobrazeno počasí data Salt Lake City představuje typickou letní klima (červen až září). Barevné čáry ilustrují potenciál přímých a nepřímých strategií chlazení odpařováním rozšířit rozsah komfort v letním období. To lze vysvětlit především kombinace vyšší rychlosti vzduchu na jedné straně a zvýšené vlhkost vzduchu v místnosti, když je oblast umožňuje přímé chlazení odpařováním strategii na straně druhé. Chlazení odpařováním strategií, které zahrnují zvlhčování vzduchu by měla být prováděna v suchém stavu, ve kterém zvýšení obsahu vlhkosti zůstává pod doporučením pro pohodlí cestujícího a kvalitu vnitřního ovzduší. Pasivní chladící věže nemají kontrolu, že tradiční systémy HVAC nabídnout cestujícím. Nicméně, další pohyb vzduchu za předpokladu, do prostoru může zlepšit cestujících komfort.

Odpařovací chlazení je nejúčinnější, když je relativní vlhkost poměrně nízké, což omezuje jeho popularitu na suchém klimatu. Odpařovací chlazení zvýší úroveň vnitřní vlhkosti významně, který pouštní obyvatelé mohou ocenit jako vlhký vzduch re-hydráty suchou pokožku a dutin. Proto posouzení typické dat klimatu je zásadní postup pro stanovení potenciálu odpařovacích chladicích strategií pro budovu. Tři nejdůležitější klimatické úvahy jsou teploty suchého teploměru , teplota vlhkého teploměru , a vlhkého teploměru deprese během letní designu den. Je důležité zjistit, zda vlhkého teploměru deprese může zajistit dostatečné chlazení během letního designu den. Odečtením mokrého teploměru deprese z venkovní teploty suchého teploměru, lze odhadnout přibližnou teplotu vzduchu opouštějící odpařovací chladič. Je důležité vzít v úvahu, že schopnost pro vnější teploty suchého teploměru dosáhne teploty vlhkého teploměru závisí na účinnosti nasycení. Obecná doporučení pro uplatňování přímého chlazení odpařováním je, aby jej v místech, kde je teplota vlhkého teploměru okolního vzduchu nepřekročí 22 ° C (71,6 ° F). Avšak v příkladu Salt Lake City, je horní hranice pro přímé chlazením odpařováním na psychrometrického diagramu je 20 ° C (68 ° F). Přes tuto nižší hodnotu, toto klima je stále vhodný pro tuto techniku.

Odpařovací chlazení se obzvláště dobře hodí pro podnebí , kde je vzduch horký a vlhkost je nízká. Ve Spojených státech, západní / horské státy jsou dobré umístění, s odpařovacích chladičů převládající v městech, jako je Denver , Salt Lake City , Albuquerque , El Paso , Tucson a Fresno . Odpařovací klimatizace je také populární a dobře se hodí na jižní (mírné) části Austrálie . V suchých, vyprahlých klimatech, instalace a provozní náklady odpařovací chladič může být mnohem nižší než u refrigerative klimatizace, často až o 80% nebo tak. Avšak chlazení odpařováním a páry komprese klimatizace jsou někdy používány v kombinaci pro získání optimálních výsledků chlazení. Některé odpařovací chladiče může také sloužit jako zvlhčovače v topné sezóně. Dokonce i v oblastech, které jsou hlavně suchá, krátká období vysoké vlhkosti může zabránit chlazení odpařováním z bytí efektivní chlazení strategie. Příkladem této akce je monzunové období v Novém Mexiku a jižní Arizoně v červenci a srpnu.

V místech s mírnou vlhkostí existuje mnoho nákladově efektivní využití pro chlazení odpařováním, kromě jejich širokému použití v suchém podnebí. Například, průmyslové závody, komerční kuchyně, prádelny , čistírny , skleníky , bodové chlazení (loading doky, sklady, továrny, staveniště, sportovní akce, dílny, garáže a boudy pro psy) a šestinedělí zemědělství (drůbeží farmy, prase, a mléčné výrobky ) často používají chlazení odpařováním. Ve velmi vlhkém podnebí, chlazení odpařováním může mít malý tepelný komfort užitek než zvýšené větrání a pohyb vzduchu, které poskytuje.

jiné příklady

Stromy přihodit velké množství vody přes póry ve svých listech zvaných průduchy , a skrze tento proces chlazení odpařováním, lesy komunikovat s klimatem na místní a celosvětovém měřítku.

Chladicí pot-in-hrnce

Jednoduché odpařovací chladicí zařízení, jako odpařovacích chladicích komor (ECC) a hliněné nádobě chladiče, nebo pot-in-hrnce ledničky , jsou jednoduché a levné způsoby, jak udržet zeleninu čerstvou bez použití elektřiny. Několik horkých a suchých oblastech po celém světě by mohly těžit z chlazení odpařováním, včetně severní Afriky, oblasti Sahelu Afriky, Africkém rohu, Jižní Africe, na Středním východě, v pouštních oblastech jižní Asii a Austrálii. Výhody odpařovacích chladicích komor pro mnoho venkovských komunit v těchto regionech patří snížení ztráty po sklizni, méně času stráveného na cestách na trh, peněžní úspory a zvýšenou dostupnost zeleniny pro lidskou spotřebu.

Chlazení odpařováním je běžně používaný v kryogenních aplikacích. Pára nad zásobníkem kryogenní kapaliny se odčerpává a kapalina kontinuálně odpařuje tak dlouho, dokud se kapalina má tlak par , je významné. Odpařovací chlazení obyčejného helia tvoří 1-K pot , který může chladit alespoň 1,2 K. vypařováním chlazení helia-3 může poskytnout teploty pod 300 mK. Tyto techniky mohou být použity k výrobě cryocoolers , nebo jako složky s nižší teplotou cryostats , jako je ředění chladničky . Jak klesá teplota, tlak par kapaliny také klesá, a chlazení se stává méně efektivní. Tím se nastaví nižší limit na teplotu, dosažitelné s danou tekutinou.

Odpařovací chlazení je také poslední krok chlazení, aby bylo dosaženo velmi nízké teploty požadované pro Bose-Einstein kondenzace (BEC). Zde, takzvané nucené chlazení odpařováním se používá pro selektivní odstranění vysoce aktivní ( „horké“) atomy z mraku atom, dokud se zbývající mrak se ochladí pod přechodovou teplotou BEC. Pro mraku 1 milion alkalických atomů, tato teplota je asi 1μK.

Ačkoliv robotické kosmické lodi pomocí tepelného záření téměř výlučně, mnozí s posádkou kosmické lodi mají krátké mise, které umožňují open-cyklu chlazení odpařováním. Příklady zahrnují raketoplánu , je Apollo Command / servisní modul (CSM), lunární modul a systém podpory Portable Life . Apollo CSM a Space Shuttle také měl radiátory a Shuttle mohl odpařit amoniak , stejně jako voda. Apollo sonda používá sublimators , kompaktní a z velké části pasivní zařízení, které skládka teplo ve vodní páře (pára), která se vypouští do prostoru. Když je kapalná voda vystavena vakuu se vaří intenzivně, odvádění dost tepla zmrazit zbytek na led, který se vztahuje sublimátoru a automaticky reguluje průtok napájecí vody v závislosti na tepelném zatížení. Voda vynaložená je často k dispozici v přebytku z palivových článků o mnoho osazené rakety používaných k výrobě elektřiny.

Designs

Odpařovací chladič ilustrace

Většina návrhů se využívá skutečnosti, že voda má jeden z nejvyšší známé výparné entalpie (latentní výparné teplo) hodnot všechny běžné látky. Z tohoto důvodu, odpařovací chladiče použít pouze zlomek energie páry, kompresních nebo absorpční klimatizačních systémů. Bohužel, s výjimkou velmi suchém podnebí je jednostupňová (přímé) chladič může zvýšit relativní vlhkost (RH) na úroveň, která umožňuje cestující nepříjemné. Nepřímé a dvoustupňové chladiče vypařováním udržovat relativní vlhkost nižší.

Přímé chlazení odpařováním

Přímé chlazení odpařováním

Přímé chlazení odpařováním (otevřený obvod) se používá pro snížení teploty a zvýšení vlhkosti vzduchu pomocí latentního tepla odpařování, mění skupenství z kapalného do vodní páry. V tomto procesu se energie ve vzduchu se nemění. Teplý suchý vzduch se změní ochladit vlhký vzduch. Teplo z venkovního vzduchu se používá k odpaření vody. RH se zvýší na 70 až 90%, což snižuje chladicí účinek lidského potu. Vlhký vzduch musí být neustále propuštěn ven anebo vzduch stane nasyceným a odpařování se zastaví.

Mechanické přímé odpařovací jednotka chladič používá ventilátor pro vtahování vzduchu přes vlhkém membrány, nebo obložení, který poskytuje velkou povrchovou plochu pro odpařování vody do vzduchu. Voda rozstřikována v horní části podložky, takže to může odkapávat do membrány a neustále udržovat membránu nasycený. Jakýkoliv přebytek vody, která odkapává ze dna membrány je shromažďována v pánvi a vede zpět do horní části. Jednostupňové přímé odpařovací chladiče jsou typicky malé rozměry, protože sestávají z membrány, vodní čerpadlo, a odstředivého ventilátoru. Minerální obsah městského vodovodu způsobí škálování na membráně, která povede k ucpávání v průběhu životnosti membrány. V závislosti na tomto obsahu minerálů a rychlost odpařování, pravidelného čištění a údržby je nutné pro zajištění optimálního výkonu. Obecně platí, že přívod vzduchu z odpařovacího chladiče jednostupňové budou muset být vyčerpány přímo (jedna průtok), protože vysoké vlhkosti přiváděného vzduchu. Jen málo konstrukční řešení jsou koncipována tak, aby využití energie ve vzduchu, jako směrování odpadního vzduchu přes dva listy dvojitá okna, čímž se sníží sluneční energie absorbované přes zasklení. Ve srovnání se energie, požadované pro dosažení ekvivalentní výkon chlazení s kompresorem, jednotlivé chladiče stupeň vypařováním spotřebují méně energie.

Pasivní přímé chlazení odpařováním se mohou objevit kdekoli, že odpařováním chlazené vody může ochlazovat prostor bez pomoci ventilátoru. Toho může být dosaženo prostřednictvím použití fontány nebo více architektonických řešení, jako je například odpařovací downdraft chladicí věže, která se také nazývá „pasivní chladicí věž“. Pasivní konstrukce chladicí věže umožňuje venkovního vzduchu proudit skrz horní části věže, který je vytvořen uvnitř nebo vedle budovy. Venkovní vzduch dostane do styku s vodou uvnitř věže a to buď přes navlhčené membrány nebo pane. Jak voda odpařuje ve vzduchu, vzduch se stává chladnější a slabšímu a vytváří proudění směrem dolů ve věži. V dolní části věže, výstupní otvor umožňuje chladnější vzduch do vnitřního prostoru. Podobně jako u mechanických odpařovacích chladičů, věže mohou být atraktivní řešení, nízkoenergetický pro teplé a suché podnebí, protože vyžadují pouze vodní čerpadlo pro zvýšení vody na vrchol věže. Energetické úspory pomocí pasivní přímé strategii odpařovací chlazení závisí na klimatu a tepelné zatížení na. U suchých oblastech s velkým mokrého teploměru deprese, chladicí věže může poskytnout dostatek chlazení během letních návrhových podmínek jako čistá nula. Například se mohou použít 371 m² (4000 ft?) Maloobchod v Tucson, Arizona s rozumnou tepelným ziskem 29,3 kJ / h (100,000 Btu / h), mohou být chlazeny pouze dvou pasivních chladicích věží, které poskytují 11890 m³ / h (7000 cfm) každý.

Pro centru Národního parku Zion hostí, který využívá dvě pasivní chladicí věže, chladicí energetická náročnost byla 14,5 MJ / m (1,28 kBtu / ft), což bylo 77% méně než v typické budově v západních Spojených státech, který používá 62,5 MJ / m (5,5 kBtu / ft?). Studie výsledků výkonnosti pole Kuvajt ukázala, že požadavky na napájení pro odpařovací chladič, jsou přibližně o 75% nižší než požadavky na napájení konvenční balené jednotky klimatizačního zařízení.

Nepřímé chlazení odpařováním

Proces nepřímého chlazení odpařováním

Nepřímé chlazení odpařováním (s uzavřeným okruhem) je chladicí proces, který používá přímé chlazení odpařováním kromě určitého typu tepelného výměníku pro přenos chladné energii do přiváděného vzduchu. Ochlazený vlhký vzduch z přímého odpařovací chladicí proces nikdy nepřijde do přímého kontaktu s klimatizovaného vzduchu. Vlhký proud vzduchu se uvolní venku nebo používá pro chlazení další externí zařízení, jako jsou solární články, které jsou více účinné, pokud v chladu. Jedním z nepřímých chladič výrobce používá tzv Maisotsenko cyklus, který používá iterativní (vícestupňový), tepelný výměník, který může snížit teplotu produktu vzduchu pod teplotu vlhkého teploměru, a může si přístup, který rosného bodu . I když žádná vlhkost je přidán do vstupujícího vzduchu je relativní vlhkost (RH) se vzrůst trochu podle vzorce Teplota-RH. Přesto, že relativně suchý vzduch v důsledku nepřímého chlazení odpařováním umožňuje pocení obyvatelích ve odpařit snadněji, čímž se zvyšuje relativní účinnost této techniky. Nepřímé chlazení je efektivní strategie pro horkém, vlhkém podnebí, které si nemohou dovolit, aby se zvýšil obsah vlhkosti přiváděného vzduchu v důsledku kvalitu vnitřního ovzduší a lidské pohody obavy termální. Následující grafy popisují proces přímé a nepřímé chlazení odpařováním se změnami teploty, obsahu vlhkosti a relativní vlhkosti vzduchu.

Pasivní nepřímé chlazení odpařováním strategie jsou vzácné, protože tato strategie zahrnuje architektonický prvek působit jako tepelný výměník (například střechy). Tento prvek může být ošetřeny vodou a chladí v odpařování vody na tomto prvku. Tyto strategie jsou vzácné vzhledem k vysokému využívání vody, který také představí nebezpečí vniknutí vody a ohrožení stavební konstrukci.

Dvoustupňové chlazení odpařováním, nebo nepřímý, přímý

V prvním stupni dvoustupňového chladičem, teplý vzduch je předem ochlazený nepřímo bez přidání vlhkosti (průchodem uvnitř výměníku tepla, který je chlazen odpařením na vnější straně). V přímém stupni se předem ochlazený vzduch prochází nasáklé vodou podložku a zvedne vlhkost při chladnutí. Vzhledem k tomu, že přívod vzduchu je předem ochlazen v prvním stupni, méně vlhkosti se přenáší v přímém fázi, pro dosažení požadovaných chladicích teplot. Výsledek, podle výrobce, je chladnější vzduch s relativní vlhkostí mezi 50-70%, v závislosti na klimatu, ve srovnání s tradičním systémem, který tvoří přibližně 70 až 80% relativní vlhkosti v kondicionovaném vzduchu.

V hybridním provedení, přímé nebo nepřímé chlazení byl kombinován s par-lisováním nebo absorpční klimatizace pro zvýšení celkové účinnosti a / nebo ke snížení teploty pod limit mokrého teploměru.

materiály

Tradičně, odpařovací chladiče podložky se skládají z Excelsior ( osika dřevěných vláken ) uvnitř kontejnmentu síti, ale více moderní materiály, jako jsou některé plasty a melamin papír, vstupují použití jako chladič-pad média. Moderní tuhá média, obvykle 8" nebo 12" tlustý, dodává více vlhkosti, a tím ochlazuje vzduch více než obvykle mnohem tenčí osiky média. Dalším materiálem, který je někdy používán, je vlnitá lepenka.

Faktory ovlivňující návrh

Spotřeba vody

V aridních a semiaridních klimatických podmínkách, nedostatek vody, je spotřeba vody obavy v chladicí návrh systému. Z instalovaných vodoměrů byly spotřebovány 420.938 L (111.200 gal) vody v průběhu roku 2002 na dvou pasivních chladicích věží v centru Národního parku Zion hostí. Avšak tyto obavy jsou řešeny odborníky, kteří na vědomí, že výroba elektřiny obvykle vyžaduje velké množství vody, a odpařovací chladiče používat mnohem méně energie, a tím i srovnatelné vody celkově, a levnější celkově ve srovnání s chladičů.

stíny

Umožňuje přímé sluneční expozice médií destiček zvyšuje rychlost odpařování. Sluneční světlo však může zhoršit některá média, kromě zahřívání další prvky odpařovací chladicí konstrukce. Z tohoto důvodu, stínování je vhodné ve většině aplikací.

Mechanické systémy

Kromě použitých ventilátorů v mechanickém ochlazování odpařováním, čerpadla jsou jen další kus mechanického zařízení požadovaného pro odpařovací chladicí proces v obou mechanických a pasivní aplikací. Čerpadla mohou být použity buď pro recirkulaci vody na mokré médií podložky nebo zajištění vody při velmi vysokém tlaku na mistra systému pro pasivní chladicí věže. specifikace čerpadel se bude lišit v závislosti na odpařování sazeb a media pad prostoru. Centrum Národního parku Zion hostí využívá 250 W (1/3 HP) čerpadlo se.

Vyčerpat

Výfukové potrubí a / nebo otevřených oken se musí používat po celou dobu, aby vzduch neustále uniknout klimatizovaném prostoru. V opačném případě, tlak se vyvíjí a ventilátor nebo dmychadlo v systému není schopen tlačit množství vzduchu prostřednictvím médií a do klimatizovaného prostoru. Odpařovací systém nemůže fungovat bez vyčerpání nepřetržitou dodávku vzduchu z klimatizovaného prostoru ven. Optimalizací umístění vstupu chlazený vzduch, spolu s uspořádáním domovních chodeb, propojených dveřmi a okny místnosti, systém může být použit nejefektivněji nasměrovat ochlazený vzduch do požadovaných oblastí. Dobře navržený layout může efektivně uklízet a vyhnat horký vzduch z požadovaných oblastí, aniž by bylo zapotřebí k výše stropu svedené odvětrání systému. Kontinuální průtok vzduchu je důležité, aby výfukové otvory oken nebo nesmí omezovat objem a průchod vzduchu se zavádí do odpařovací chladicí stroje. Člověk musí být také dbát na vnějším směru větru, jako je například silný horký jižní vítr zpomalí nebo omezit odsávaného vzduchu z okna s výhledem na jih. Je vždy lepší mít po větru otevřená okna, zatímco návětrné okna jsou uzavřeny.

Různé typy instalací

Typická instalace

Typicky, obytné a průmyslové chladiče vypařováním použít přímé odpařování, a může být popsán jako uzavřený kovový nebo plastové krabičky s odvětraných stranách. Vzduch se pohybuje odstředivým ventilátorem nebo dmychadlem (obvykle poháněn elektrickým motorem s kladkami známých jako „snopy“ v HVAC terminologii, nebo přímý pohon, axiální ventilátor), a vodní čerpadlo se používá pro mokré chlazení odpařováním podložky. Chladicí jednotky lze namontovat na střechu (pokles návrhu, nebo spádový) nebo vnějších stěn nebo oken (strana návrhů, nebo horizontální proudění) budov. Do vychladlého ventilátor nasává okolní vzduch přes otvory na bocích jednotky a přes vlhké podložky. Teplo ve vzduchu odpařuje vodu z podložky, které jsou neustále znovu ztlumí pokračovat v procesu chlazení. Poté se ochladí, vlhký vzduch je dodáván do budovy prostřednictvím otvoru ve střeše nebo na stěnu.

Vzhledem k tomu, chladící vzduch pochází mimo budovu, jeden nebo více velkých otvory musí existovat aby vzduch mohl pohybovat směrem zevnitř ven. Vzduch by mělo být povoleno jen projít jednou skrz systém nebo chladicí účinek sníží. Toto je kvůli vzduchu dosáhne nasycení bod. Často 15 nebo tak výměn vzduchu za hodinu (ACH) se vyskytují v prostorech obsluhovaných odpařovacích chladičů, relativně vysoké rychlosti výměny vzduchu.

Odpařovací (mokré) chladicí věže

Velké hyperboloid chladící věže z konstrukční oceli pro elektrárnu v Charkov (Ukrajina)

Chladicí věže jsou struktury pro chladicí vodu nebo jiné teplonosné k blízké okolní teplotě mokrého teploměru. Mokrých chladicích věžích pracují na principu odpařovacího chlazení, ale jsou optimalizovány pro chlazení vody, spíše než vzduch. Chladicí věže lze často nalézt na velkých budovách nebo v průmyslových zónách. Jejich přenos tepla do prostředí, z chladičů, průmyslové procesy, nebo vypnutí a zapnutí Rankin , například.

mlžení systémy

Mist postřik systém s vodním čerpadlem pod

Mlžení systémy pracují tím, že nutí vodu přes vysokotlaké čerpadlo a potrubí prostřednictvím mosazného a nerezové oceli mlhy trysky, která má otvor, asi 5 mikrometrů , čímž se vytvoří mikro-jemnou mlhu. Vodní kapky, které vytváří mlhu, jsou tak malé, že okamžitě blikat-odpařuje. Flash odpařování může snížit teplotu okolního vzduchu až o 35 ° F (20 ° C), během několika sekund. Terasových systémů, to je ideální pro montáž mlze linii přibližně 8 až 10 stop (2,4 až 3,0 m) nad zemí pro optimální chlazení. Zamlžení se používá pro aplikace, jako jsou záhony, domácí zvířata, hospodářská zvířata, boudy, regulaci hmyzu, zápachu, zoologických zahradách, veterinární kliniky, chlazení produktů, a skleníků.

mlžení fanoušci

Mlžení ventilátoru je podobný zvlhčovače . Ventilátor fouká jemnou mlhu vody do vzduchu. V případě, že vzduch není příliš vlhký, voda se odpařuje, absorbuje teplo ze vzduchu, což umožňuje vytvářet mlhu ventilátor pracovat také jako chladič vzduchu. Mlžení ventilátoru mohou být použity venku, a to zejména v suchém podnebí. To může být také použita v interiéru.

Malé přenosné bateriové mlžení fanoušci, skládající se z elektrického ventilátoru a ručním postřikem vodou čerpadla, jsou prodávány jako novinka položky. Jejich účinnost při každodenním používání je nejasný.

Výkon

Pochopení odpařováním chladícího výkonu vyžaduje pochopení Psychrometrics . Odpařovací výkon chlazení je proměnlivá v důsledku změn ve vnějším teploty a relativní vlhkosti. Rezidenční Chladič by měl být schopen snížit teplotu vzduchu v rozmezí 3 až 4 ° C (5 až 7 ° F) z vlhkého teploměru.

Je to jednoduché předpovědět chladnější výkon z normalizovaných informacích o počasí sestavy. Vzhledem k tomu, zprávy o počasí obvykle obsahují rosný bod a relativní vlhkost , ale ne teplotu vlhkého teploměru, je psychrometrický grafu nebo jednoduchý počítačový program musí být použit pro výpočet teplota vlhkého teploměru. Jakmile je teplota vlhkého teploměru a teplota suchého teploměru jsou identifikovány, chladicí výkon nebo výstupní teplota vzduchu z chladiče může být určena.

Pro přímé chlazení odpařováním, přímou účinnost nasycení, opatření v jaké míry je teplota vzduchu na výstupu z přímé odpařovací chladič je blízká teplotě mokrého teploměru vstupního vzduchu. Přímá účinnost nasycení může být stanovena následujícím způsobem:

Kde:
= Přímá odpařovací účinnost chlazení nasycení (%)
= Teplota vstupní vzduch suchého teploměru (° C)
= Výstupní teplota vzduchu suchého teploměru (° C)
= Teplota vstupní vzduch vlhkého teploměru (° C)

Odpařovací účinnost média obvykle probíhá mezi 80% až 90%. Nejúčinnější systémy mohou snížit teplotu suchého vzduchu do 95% teploty vlhkého teploměru, nejméně účinné systémy dosáhnout pouze 50%. Účinnost odpařování klesá velmi málo v průběhu času.

Typické osika podložky použité v obytných odpařovacích chladičů nabízí účinnost kolem 85%, zatímco typ CELdek vypařováním nabízejí media účinností> 90% v závislosti na rychlosti vzduchu. CELdek média se častěji používá ve velkých komerčních a průmyslových objektech.

Jako příklad, v Las Vegas , s typickou letní konstrukční den 42 ° C (108 ° F) suchý teploměr a 19 ° C (66 ° F) vlhkého teploměru, nebo asi 8% relativní vlhkosti vzduchu, výstupní teplota vzduchu v rezidenční chladič s účinností 85% bude vypadat následovně:

 = 42 ° C - [(42 ° C - 19 ° C) x 85%] = 22,45 ° C nebo ° F 72,41

Nicméně, a to buď ze dvou metod lze použít k odhadu výkonu:

  • Pomocí psychrometrický diagram pro výpočet teplota vlhkého teploměru, a pak se přidá 5-7 ° F, jak je popsáno výše.
  • Použijte pravidlo , které odhaduje, že je teplota vlhkého teploměru je přibližně stejná, jako okolní teplota, minus jednu třetinu rozdílu mezi okolní teplotou a teplotou rosného bodu . Stejně jako dříve, přidat 5-7 ° F, jak je popsáno výše.

Některé příklady objasnit tento vztah:

  • Při teplotě 32 ° C (90 ° F) a 15% relativní vlhkosti vzduchu, vzduch může být ochlazen na teplotu téměř 16 ° C (61 ° F). Rosný bod za těchto podmínek je 2 ° C (36 ° F).
  • Při 32 ° C a 50% relativní vlhkosti vzduchu, vzduch může být ochlazen na teplotu asi 24 ° C (75 ° F). Rosný bod za těchto podmínek je 20 ° C (68 ° F).
  • Při 40 ° C (104 ° F) a 15% relativní vlhkosti vzduchu, vzduch může být ochlazen na teplotu téměř 21 ° C (70 ° F). Rosný bod pro tyto podmínky je 8 ° C (46 ° F).

( Chladicí příklady extrahované z 25. června, 2000 University of Idaho publikace " Homewise " ).

Vzhledem k tomu, odpařovací chladiče fungují nejlépe v suchých podmínkách, jsou široce používány a nejúčinnější v suchých, pouštních oblastech, jako je jihozápadní USA a severního Mexika .

Stejný rovnice ukazuje, proč odpařovací chladiče mají omezené použití ve vysoce vlhkém prostředí, neboť například horký den Srpen v Tokiu , může být 30 ° C (86 ° F), s 85% relativní vlhkosti, 1005 hPa tlaku. To dává rosný bod 27,2 ° C (81,0 ° F) a teplotu vlhkého teploměru o 27,88 ° C (82,18 ° F). Podle výše uvedeného vzorce, ve výši 85% účinnost vzduch může chladit pouze až na 28,2 ° C (82,8 ° F), což ji činí velmi nepraktické.

Srovnání s klimatizací

Mlžení ventilátoru

Porovnání chlazení odpařováním na Refrigeration založené klimatizaci :

Výhody

Méně nákladný instalovat a provozovat

  • Předpokládané náklady na odbornou montáž je o polovinu nebo méně než ústřední chlazené klimatizací.
  • Odhadované náklady na provoz je 1/8, že z chlazeného klimatizací .
  • Žádná moc špice při zapnutí kvůli nedostatku kompresoru
  • Spotřeba energie je omezena na ventilátoru a vodního čerpadla, které mají relativně nízký odběr proudu při rozběhu.
  • Pracovní tekutina je voda. Žádné zvláštní chladiva, jako je amoniak nebo CFC , jsou používány, které by mohly být toxické, drahé nahradit přispívají k poškozování ozonové vrstvy a / nebo podléhají přísnému režimu vydávání licencí a předpisů v oblasti životního prostředí.

Snadná instalace a údržba

  • Zařízení lze instalovat mechanicky šikmých uživatelů za výrazně nižší cenu, než chladicí zařízení, které vyžadují odborné znalosti a profesionální instalaci.
  • Jediné dva mechanické díly jsou ve většině základních chladičů vypařováním jsou motor ventilátoru a vodního čerpadla, oba který může být opraven nebo vyměněn za nízkou cenu a často mechanicky nakloněnou uživatele, což eliminuje nákladné servisní volání HVAC dodavatelů.

přiváděného vzduchu

  • Častý a vysoký objemový průtok vzduchu proudícího přes stavbu snižuje „age-of-vzduch“ v budově dramaticky.
  • Chlazení odpařováním zvyšuje vlhkost . V suchých klimatech, může to zlepšit komfort a snížení statické elektřiny problémy.
  • Podložka sám působí jako poměrně účinné vzduchového filtru, pokud správně udržována; je schopen odstranit celou řadu nečistot v ovzduší, včetně městské ozonu způsobené znečištěním, bez ohledu na to velmi suchého počasí. Chladicí systémy chlazení na bázi ztrácejí tuto schopnost, když není dostatek vlhkosti ve vzduchu, aby výparníku za mokra a zároveň poskytuje časté pramínek kondenzace vymývá rozpuštěné nečistoty odstraněné ze vzduchu.

nevýhody

Výkon

  • Většina odpařovací chladiče nejsou schopni snížit teplotu vzduchu, stejně jako chlazené klimatizační plechovky.
  • Vysoká rosného bodu (vlhkost) snížit chladicí schopnost odpařovacím chladičem.
  • No odvlhčování . Tradiční klimatizační odstranění vlhkosti ze vzduchu, s výjimkou velmi suchých místech, kde recirkulace může vést k hromadění vlhkosti. Odpařovací chlazení přidává vlhkost a ve vlhkém počasí, suchost může zlepšit tepelnou pohodu při vyšších teplotách.

Utěšit

  • Vzduch dodávaný do odpařovacího chladiče je obecně 80 až 90% relativní vlhkosti vzduchu a může způsobit vnitřní úrovně vlhkosti podle vysoké jako 65%; velmi vlhký vzduch snižuje rychlost odpařování vlhkosti z kůže, nosu, plic a očí.
  • Vysoká vlhkost vzduchu urychluje korozi , a to zejména v přítomnosti prachu. To může výrazně snížit životnost elektroniky a dalšího vybavení.
  • Vysoká vlhkost vzduchu, může dojít ke kondenzaci vody. To může být problém pro některé situace (například elektrických zařízení, počítačů, papír, knihy, staré dřevo).
  • Pachy a jiné venkovní nečistoty může být vháněn do budovy, pokud není dostatek filtrování je na svém místě.

Spotřeba vody

  • Odpařovací chladiče vyžadují stálý přísun vody.
  • Vody s vysokým obsahem minerálních obsahu (tvrdé vodě) opustí minerální usazeniny na podložky a vnitřního prostoru chladiče. V závislosti na typu a koncentraci minerálů, by mohl být přítomen možná rizika bezpečnosti při výměně a nakládání s odstraněním podložek. Odpouštění a náplň (proplachování pumpy) systémy mohou snížit, ale ne odstranit tento problém. Montáž inline vodní filtr (chladnička typu pitné vody / ledu) drasticky sníží minerálních usazenin.

frekvence údržby

  • Jakékoli mechanické součástky, které mohou rzi nebo korodovat potřebují pravidelné čištění nebo výměnu vzhledem k životnímu prostředí s vysokou vlhkostí a potenciálně usazenin těžkých minerálů v oblastech s tvrdou vodou.
  • Vypařováním média musí být vyměněn v pravidelných intervalech k udržení chladicí výkon. Dřevitá vlna polštářky jsou levné, ale třeba ji vyměnit za několik měsíců. Vyšší efektivita tuhá média je mnohem dražší, ale bude trvat několik let v poměru k tvrdosti vody; V oblastech s velmi tvrdou vodou, tuhé média může trvat pouze po dobu dvou let před minerální měřítko build-up nepřijatelně snižuje výkon.
  • V oblastech s chladnými zimami, musí být odpařovací chladiče vypustí a winterized chránit přívod vody a chladič ze zmrazení poškozením a de-winterized před období chlazení.

Zdravotní rizika

  • Odpařovací chladič je častým místem pro chov komárů. Četné orgány považují nesprávně udržována chladnější, které představují hrozbu pro veřejné zdraví.
  • Plísně a bakterie mohou být rozptýleny do vnitřního ovzduší z nedostatečně udržovaných nebo vadným systémem, což způsobuje syndrom nezdravých budov a nežádoucí účinky na astma a alergikům.
  • Dřevitá vlna suchých chladnějších polštářky mohou vznítit i od drobných jisker.

viz též

Reference

externí odkazy