Párologtató hűtő

Az elpárologtató hűtő olyan eszköz, amely víz elpárologtatásával hűti a levegőt. Párolgási hűtés különbözik a tipikus légkondicionáló rendszerek , amelyek használata gőz kompressziós vagy abszorpciós hűtési ciklus . Az elpárologtató hűtés azt a tényt használja, hogy a víz viszonylag nagy mennyiségű hőt vesz fel az elpárologtatáshoz (vagyis nagy az elpárolgási entalpia ). A száraz levegő hőmérsékletét jelentősen csökkenthetjük a víz elpárologtatásával. Hűtésnél jóval kevesebb energiát használva hűtheti le a levegőt. Rendkívül száraz éghajlaton az elpárologtató léghűtésnek további előnye, hogy nagyobb nedvességtartalmú levegőt kondicionál az épület lakóinak kényelme érdekében.

Az elpárologtatás hűtési potenciálja a nedves izzó vákuumától, a száraz égő hőmérséklete és a nedves izzó hőmérséklete közötti különbségtől függ (lásd a relatív páratartalmat ). Száraz éghajlaton az elpárologtató hűtés csökkentheti az energiafogyasztást és a teljes kondicionáló berendezéseket a kompresszoros hűtés alternatívájaként. A nem száraznak tekintett éghajlaton a közvetett párolgási hűtés továbbra is kihasználhatja a párolgási hűtési folyamat előnyeit a páratartalom növelése nélkül. A passzív párolgási hűtési stratégiák ugyanolyan előnyöket nyújtanak, mint a mechanikus párologtató hűtőrendszerek, a berendezések és a csatorna bonyolultsága nélkül.

Áttekintés

A párolgási hűtés egy korábbi formáját, a szélfogót , az ókori Egyiptomban és az ókori Perzsiában használták évezredekkel ezelőtt tetőtéri szélaknaként. A kút megfogja a szelet, átadja a talajvízen egy ' qanatba, és a lehűlt levegőt az épületbe engedi. A modern irániak széles körben elfogadták a motoros párologtató hűtőket ( coolere âbi ).

A párologtató hűtő a XX . Században számos amerikai szabadalom tárgyát képezte, amelyek közül 1906-ban sokan javasolták vagy sejtették az excelsior (fa gyapjú) tamponok használatát , hogy nagy mennyiségű vizet hozzanak érintkezésbe a mozgó levegővel a párolgás érdekében. Egy tipikus kialakítás, amint azt egy 1945-ös szabadalom mutatja, tartalmaz egy víztartályt (általában úszószelep által szabályozott szinttel), egy szivattyút a víz keringésére az excelsior párnák felett, és egy centrifugális ventilátort, amely az l levegőt szívja át a betéteken, a házba. Ez a kialakítás és az anyag továbbra is meghatározó az elpárologtató hűtőkben az amerikai délnyugati részen , ahol a páratartalom növelésére is használják. Az Egyesült Államokban a mocsárhűtő kifejezés használatának oka lehet az első egységek által termelt algaszag.

Külsőleg felszerelt párologtató hűtőket használtak egyes gépjárművekben a beltéri levegő hűtésére - gyakran utángyártott tartozékként -, amíg a modern gőzkompressziós légkondicionálás széles körben elérhetővé nem vált.

Az épületek passzív párolgási hűtési technikái évszázadok óta jellemzőek a sivatagi építészetre, de a nyugati elfogadás, tanulmányozás, innováció és kereskedelmi alkalmazások viszonylag új keletűek. 1974-ben William H. Goettl észrevette, hogyan működik az égésgátló hűtéstechnika száraz éghajlaton, és arra gondolt, hogy egy kombinált egység hatékonyabb lehet, és feltalálta a " nagy hatékonyságú Astro Air Piggyback rendszert ", egy kombinált rendszert. Párologtató hűtés és légkondicionálás. 1986-ban az Arizonai Egyetem kutatói, W. Cunningham és T. Thompson passzív párologtató hűtőtornyot építettek, és ennek az arizonai Tucson-i kísérleti létesítménynek a teljesítményadatai lettek az alapjai a párologtató hűtőtorony tervezésére vonatkozó, Baruch Givoni által kidolgozott irányelveknek.

Fizikai elvek

Az elpárologtató hűtők csökkentik a levegő hőmérsékletét az elpárologtató hűtés elvével, ellentétben a tipikus légkondicionáló rendszerekkel, amelyek gőzkompressziós vagy abszorpciós hűtést alkalmaznak . Az elpárolgási hűtés a folyékony víz gőzzé alakulása a levegőben lévő hőenergia segítségével, ami a levegő hőmérsékletének csökkenését okozza. A víz elpárologtatásához szükséges energiát érzékeny hő formájában veszik fel a levegőből , amely befolyásolja a levegő hőmérsékletét, és látens hővé alakítja , a vízgőz komponensben jelen lévő energiává. állandó entalpiaérték . Az érzékeny hőnek ez a látens hővé történő átalakulása izentalpikus folyamatként ismert, mivel állandó entalpia esetén fordul elő. Az elpárolgási hűtés tehát az érzékeny hőveszteséggel arányos léghőmérséklet-csökkenést és a látens hőnyereséggel arányos páratartalom-növekedést okoz. Az elpárolgási hűtés pszichrometriai diagram segítségével vizualizálható úgy, hogy megtalálja a kezdeti lehűlést és egy állandó entalpia vonal mentén mozog magasabb páratartalom állapotba.

A természetes párolgási hűtés egyszerű példája az emberi test által kiválasztott verejték, amelynek párolgása hűti a testet. A hőátadás mértéke a párolgás sebességétől függ, de minden elpárolgott víz kilogrammjára, 257 kJ energiára, 35 ° C-on kerül át. A párolgás sebessége a levegő hőmérsékletétől és páratartalmától függ, ezért a nedves napokon jobban felhalmozódik a verejték, mert nem párolog el elég gyorsan.

A gőzkompressziós hűtésnél párologtató hűtést alkalmaznak, de az elpárologtatott gőz egy lezárt rendszer belsejében van, majd az energiát felhasználva ismét párolgásra készen összenyomják.

Az elpárologtató hűtőből a vizet elpárologtatják a környezetbe, és ezért nem nyerik vissza. Egy beltéri hűtőegységben párologtatott vizet vezetnek a térbe a most lehűlt levegővel; egy párologtató toronyban az elpárolgott vizet a kimenő légáramba engedik.

A fázisváltozás más típusú hűtése

A szorosan kapcsolódó folyamat, a "szublimációs hűtés" abban különbözik az elpárologtató hűtéstől, hogy inkább szublimációban , mint bepárlásban megy végbe .

Szublimációs lehűlést figyeltek meg a Plútó bolygó bolygónkénti méretén , ahol ezt összehasonlították egy üvegházhatást okozó hatással .

A hűtés fázisváltozásának egy másik alkalmazása az "önhűtéses" italosdoboz. A doboz belsejében egy külön rekesz tartalmaz szárítószert és folyadékot. Közvetlenül ivás előtt egy fület húznak meg, hogy a szárítószer érintkezésbe kerüljön a folyadékkal és feloldódjon. Ennek során elnyeli a hőenergiát, amelyet látens fúziós hőnek nevezünk . A párologtatásos hűtés működik a fázisváltó a folyadékot a gőz és a látens párolgási hőt , de önhűtő használhat egy változást a szilárd anyag folyékony, és a latens hő fúziós, hogy ugyanazt az eredményt elérni.

Alkalmazások

A hűtés megjelenése előtt évezredek óta párolgó hűtést alkalmaztak. Egy porózus tartály ( pl . Cserépedény ) a falain keresztüli párologtatással hűti a vizet; A freskók mintegy 2500 BC. Kr. U. A rabszolgák szellőztetik a vizes edényeket a hűvös helyiségekbe. A víz vagy a vaj minél frissebb megtartása érdekében egy edényt vizes tálba is be lehet helyezni, nedves ruhával borítva.

Az elpárologtató hűtés az épületek gyakori hűtési formája a termikus kényelem érdekében, mivel viszonylag olcsó és kevesebb energiát igényel, mint a többi hűtési forma.

A Salt Lake City időjárási adatait bemutató ábra a tipikus nyári éghajlatot ábrázolja (júniustól szeptemberig). A színes vonalak szemléltetik a közvetlen és közvetett párolgási hűtési stratégiák lehetőségét a nyári kényelmi tartomány bővítésére. Ez elsősorban egyrészt a nagyobb légsebesség és a magas beltéri páratartalom együttesének tudható be, másrészt a régió lehetővé teszi a közvetlen párolgási hűtési stratégiát. A levegő párásításával járó párolgási hűtési stratégiákat száraz körülmények között kell megvalósítani, ahol a páratartalom növekedése az utasok kényelmére és a beltéri levegő minőségére vonatkozó ajánlások alatt marad. A passzív hűtőtornyokból hiányzik az az ellenőrzés, amelyet a hagyományos HVAC rendszerek kínálnak az utasoknak. A térben biztosított további légmozgás azonban javíthatja az utasok kényelmét.

Az elpárologtató hűtés akkor a leghatékonyabb, ha alacsony a relatív páratartalom, ami népszerűségét csak a száraz éghajlatra korlátozza. Ez drámai módon megnöveli a belső páratartalmat is, amit a sivatagi lakók értékelni tudnak, mert a nedves levegő rehidratálja a száraz bőrt és az orrmelléküregeket. Ezért a tipikus éghajlati adatok értékelése elengedhetetlen eljárás az épület párolgási hűtési stratégiáiban rejlő lehetőségek meghatározásához. A három legfontosabb éghajlati szempont a száraz égés hőmérséklete , a nedves égő hőmérséklete és a nedves égő vákuumja a nyári tervezési napon. Fontos meghatározni, hogy a nedves izzó vákuum képes-e elegendő hűtést biztosítani a nyári fogantatás napján. Ha levonjuk a nedves izzó vákuumát a száraz égő külső hőmérsékletéről, megbecsülhetjük az elpárologtató hűtőből távozó levegő hozzávetőleges hőmérsékletét. Fontos figyelembe venni, hogy a száraz hőmérő külső hőmérsékletének képessége a nedves hőmérő hőmérsékletének elérésére a telítettség hatékonyságától függ. A közvetlen párolgási hűtés alkalmazására általános ajánlást kell végrehajtani olyan helyeken, ahol a nedves kültéri levegő hőmérséklete nem haladja meg a 22 ° C-ot . Azonban a példáját Salt Lake City, a felső határ közvetlen párolgási hűtés pszichometriai diagram 20 ° C . Az alacsonyabb érték ellenére ez a klíma még mindig alkalmas erre a technikára.

Az elpárologtató hűtés különösen alkalmas olyan helyeken, ahol a levegő forró és alacsony a páratartalom. Az Egyesült Államokban a nyugati és a hegyi államok jó helyek, az olyan párologtató hűtők dominálnak, mint Denver , Salt Lake City , Albuquerque , El Paso , Tucson és Fresno . A párologtató légkondicionálás szintén népszerű, és Ausztrália déli (mérsékelt) részén jól alkalmazható. Száraz és száraz éghajlaton az elpárologtató hűtő felszerelésének és üzemeltetésének költsége jóval alacsonyabb lehet, mint egy hűtött légkondicionálóé, gyakran 80% körüli. Az optimális hűtési eredmények elérése érdekében azonban az elpárologtató hűtést és a párakompressziós légkondicionálást néha együtt alkalmazzák. Néhány párologtató hűtő a fűtési szezonban párásítóként is működhet. Még a legszárazabb régiókban is, a magas páratartalom rövid időszaka megakadályozhatja, hogy az elpárologtató hűtés hatékony hűtési stratégia legyen. Példa erre az eseményre a monszun szezon Új-Mexikóban, Új-Mexikóban és Arizona déli részén, júliusban és augusztusban.

Mérsékelt nedvességtartalmú helyeken, a száraz éghajlaton való széles körű felhasználásuk mellett számos nyereséges felhasználási lehetőség van a párolgási hűtésre. Például ipari üzemek, kereskedelmi konyhák, ipari mosókonyha / használati helyiség , mosoda , vegytisztítás , üvegházak , helyiséghűtés (rakodók, raktárak, gyárak, építkezések, sportesemények, műhelyek, garázsok, kennelek ...).

Egyéb példák

A fák nagy mennyiségű vizet engednek át leveleik pórusain, az úgynevezett sztómákon keresztül, és az elpárolgási lehűlés ezen folyamatán keresztül az erdők lokálisan és globálisan kölcsönhatásba lépnek az éghajlattal. Egyszerű párologtató hűtőberendezések, például párologtató hűtőkamrák . Az ECC És a hűtőgépek agyagedényben vagy edényben a hűtőszekrényben egyszerűen és olcsón kezelhetik a friss zöldségeket áram felhasználása nélkül. A világ számos forró és száraz régiója potenciálisan profitálhat az ilyen típusú hűtésből, beleértve Észak-Afrikát, az afrikai Száhel-régiót, Afrika szarvát, Afrika déli részét, a Közel-Keletet, a száraz Dél-Ázsia és Ausztrália régióit. Az elpárologtató hűtők előnyei ezeken a területeken számos vidéki közösség számára tartalmazzák a betakarítás utáni veszteségek csökkenését, valamint a piacra fordított idő csökkentését, a pénzbeli megtakarításokat és a zöldségek fogyasztásra való hozzáférhetőségének növelését.

A párologtató hűtést általában kriogén alkalmazásokban alkalmazzák ]. A kriogén folyadéktartály fölött lévő gőzt pumpálják, és a folyadék folyamatosan párolog, amíg a folyadék gőznyomása magas. A közönséges hélium párologtató hűtése egy 1-K edényt képez , amelyet legalább 1,2 K hőmérsékletre lehet hűteni . A hélium-3 párolgási hűtése elérheti a 300 mK alatti hőmérsékletet . Ezeket a technikákat alkalmazhatjuk kriogén hűtők előállítására , vagy alacsony hőmérsékletű kriosztátok, például hígító hűtőszekrények alkatrészeiként . A hőmérséklet csökkenésével a folyadék gőznyomása is csökken, és a hűtés kevésbé hatékony. Ez az adott folyadékkal elérhető hőmérséklet alsó határát szabja meg.

Az elpárologtató hűtés az utolsó hűtési lépés a Bose-Einstein kondenzációhoz szükséges rendkívül alacsony hőmérséklet elérése érdekében is . (BEC) . Itt kényszerített párolgási hűtést alkalmaznak a nagy energiájú - úgynevezett "forró" - atomok szelektív eltávolítására az atomfelhőből, amíg a fennmaradó felhő a BEC átmeneti hőmérséklet alá nem hűl. Az egymillió lúgos atomból álló felhő esetében ez a hőmérséklet körülbelül 1 μK .

Bár a robotok és az űrhajók szinte kizárólag hősugárzást használnak , sok emberrel rendelkező űrhajó rövid feladatokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a nyílt ciklusú párolgási hűtést. Ilyenek például az Űrsikló , az Apollo parancsnoki és szolgáltató modul , az Apollo parancsnoki és szolgáltató modul (CSM), a holdmodul és a hordozható életet támogató rendszer ]. Az Apollo CSM és az űrsikló fűtőberendezésekkel is ellátva volt, és a transzfer ammóniát és vizet is elpárologtathatott . Az Apollo űrhajó kompakt és nagyrészt passzív eszközöket használt, amelyek szublimációval működtek , és eltávolítják a hulladékhőt a vízgőzből (gőzből), amelyet aztán az űrbe vezetnek. Modell: Hivatkozás szükséges . Amikor a folyékony vizet vákuumnak teszik ki, erőteljesen forr, és elegendő hőt hordoz a maradék fagyasztásához, amíg a jég el nem fedi a szublimátort, és a hőterhelésnek megfelelően automatikusan beállítja a betáplált víz áramlási sebességét. Az elhasznált víz gyakran feleslegesen rendelkezésre áll az üzemanyagcellákban, amelyeket sok ember által használt űrhajó villamos energia előállítására használ.

Tervek

A legtöbb terv kihasználja azt a tényt, hogy a víz a legelterjedtebb párolgási entalpiákkal rendelkezik, mint bármelyik ismert anyag. Ennek eredményeként az elpárologtató hűtők csak a töredékét használják fel a gőzkompressziós vagy abszorpciós légkondicionáló rendszerek energiájának. Sajnos, a nagyon száraz éghajlat kivételével, az egyfokozatú (közvetlen) hűtő a relatív páratartalmat (RH) olyan szintre emelheti , amely kényelmetlenné teszi az utasokat. A közvetett és kétlépcsős párologtató hűtők alacsonyabban tartják a relatív páratartalmat.

Közvetlen párolgási hűtés

A hőmérséklet csökkentésére és a levegő páratartalmának növelésére közvetlen párolgási hűtést (nyitott áramkör) használnak a látens párolgási hő felhasználásával, a folyékony vizet vízgőzzé alakítva. Ebben a folyamatban a levegőben lévő energia nem változik. A forró, száraz levegőt hűvös, párás levegő váltja fel. A külső levegőből származó hő a víz elpárologtatására szolgál. A relatív páratartalom 70-90% -kal nő, ami csökkenti az emberi izzadás hűtő hatását. A nedves levegőt folyamatosan kifelé kell vezetni, különben a levegő telítetté válik, és a párolgás leáll.

Az úgynevezett "mechanikus" közvetlen párologtató hűtő ventilátor segítségével levegőt vezet be egy nedvesített membránon vagy betéten keresztül, amely nagy felületet biztosít a víz elpárologtatásához a levegőbe. A párna tetejére vizet permeteznek, hogy az a membránba csöpögjön és folyamatosan telített legyen. A membrán aljáról lefolyó felesleges vizet egy tartályba gyűjtik és visszaforgatják. Az egylépcsős közvetlen párologtató hűtők általában kis méretűek, mivel csak a membránt, a vízszivattyút és a centrifugális ventilátort tartalmazzák. A települési víz ásványianyag-tartalma a membrán méretarányát okozza, amely eltömődik a membrán élettartama alatt. Ettől az ásványianyag-tartalomtól és a párolgási sebességtől függően rendszeres tisztításra és karbantartásra van szükség az optimális teljesítmény biztosítása érdekében. Általánosságban elmondható, hogy az egylépcsős párologtató hűtőből a befújt levegőt közvetlenül ki kell szívni (egyszeri átfolyás) a betáplált levegő magas páratartalma miatt. Néhány tervezési megoldást kidolgoztak a levegőben lévő energia hasznosítására, például az elavult levegő két dupla üveglapon történő irányítása, ezáltal csökkentve az üvegezés által elnyelt napenergiát. A kompresszorral történő egyenértékű hűtési terhelés eléréséhez szükséges energiához képest az egyfokozatú párologtatók kevesebb energiát fogyasztanak.

A „passzív” közvetlen párolgási hűtés bárhol előfordulhat, ahol az elpárologtatással hűtött víz egy helyet ventilátor nélkül hűthet le. Ezt szökőkutak vagy több építészeti kialakítással lehet elérni, például a leeresztett párologtató hűtőtornyot, más néven „passzív hűtőtornyot”. A passzív hűtőtorony kialakítása lehetővé teszi a külső levegő áramlását az épületen belül vagy mellette épített torony tetején. A külső levegő nedves membrán vagy köd által érintkezik a torony belsejében lévő vízzel. Amint a víz elpárolog a külső levegőbe, a levegő hűvösebbé és kevésbé felhajtóvá válik, és lefelé áramlik a toronyon keresztül. A torony alján egy kimenet lehetővé teszi a hűvösebb levegő bejutását. Hasonlóan a mechanikus párologtató hűtőkhöz, a tornyok is vonzó, alacsony fogyasztású megoldást jelenthetnek forró, száraz éghajlat esetén, mivel csak vízszivattyúra van szükségük ahhoz, hogy a vizet a torony tetejére emeljék. A passzív közvetlen párolgási hűtési stratégia alkalmazásával elért energiamegtakarítás az éghajlattól és a hőterheléstől függ. Száraz éghajlat esetén, ahol nagy a nedves izzólemez, a hűtőtornyok elegendő hűtést biztosíthatnak a nyári tervezési körülmények között, hogy nettó nulla legyen. Például egy 371 m 2 -es (4000 ft 2 ) kiskereskedelmi üzletet , Arizonában, Tucsonban, érzékeny 29,3 kJ / h (100 000 Btu / h ) hőemelkedéssel két torony passzív hűtőegységgel, 11,890 m 3 / h sebességgel hűthet le teljesen. (7000 cfm).

Közvetett párolgási hűtés

Az "indirekt párolgási hűtés" (zárt kör) olyan hűtési folyamat, amely a hőcserélőn kívül közvetlen párolgási hűtést is alkalmaz a hideg energia átvitelére a betáplált levegőre. A közvetlen párologtatási hűtési eljárásból származó lehűtött nedves levegő soha nem kerül közvetlen kapcsolatba a kondicionált befújt levegővel. A nedves levegő áramlását a szabadba engedik, vagy más külső eszközök, például napelemek hűtésére használják, amelyek hatékonyabbak, ha hűvösen tartják őket. A közvetett hűtők gyártója az úgynevezett Maisotsenko-ciklust használja, amely iteratív (többlépcsős) hőcserélőt használ, amely a termék levegőjének hőmérsékletét a nedves hőmérséklete alá képes csökkenteni, és amely megközelítheti a nedves égő hőmérsékletét, de a termék hőmérsékletét is harmatpont), bár a relatív páratartalom (RH) a hőmérséklet-RH képlet szerint kissé növekszik. A közvetett párolgási hűtés eredményeként kapott viszonylag száraz levegő azonban lehetővé teszi a lakók izzadásának könnyebb elpárolgását, növelve ezzel a technika relatív hatékonyságát. Az indirekt hűtés hatékony stratégia olyan meleg-nedves éghajlat esetén, amely nem engedheti meg magának, hogy növelje a befújt levegő páratartalmát a beltéri levegő minősége és az emberi termikus kényelem miatt. Az alábbi grafikonok Írja le a közvetlen és közvetett párolgási hűtés folyamatát a hőmérséklet, a páratartalom és a levegő relatív páratartalmának változásával.

A passzív közvetett párologtatással végzett közvetett hűtési stratégiák ritkák, mert ez a stratégia építészeti elemet tartalmaz, amely hőcserélőként működik (pl. Tető). Ezt az elemet meg lehet szórni vízzel, és hűteni lehet a víz elpárologtatásával ezen az elemen. A magas vízfelhasználás miatt szintén kevéssé használják őket, ami szintén bevezeti a víz behatolását, és veszélyeztetheti az épület szerkezetét.

Kétlépcsős párolgási hűtés, vagy közvetett-közvetlen

A kétlépcsős hűtő első szakaszában a forró levegőt közvetett módon előzetesen lehűtik nedvesség hozzáadása nélkül (a külső párolgással lehűtött hőcserélő belsejében). A közvetlen fázisban az előre lehűtött levegő áthalad egy vízzel átitatott párnán, és hűlés közben felszívja a nedvességet. Mivel a levegőellátást az első szakaszban előhűtik, a kívánt hűtési hőmérséklet elérése érdekében kevesebb nedvesség jut át a közvetlen szakaszba. Az eredmény a gyártók szerint hűvösebb levegő, amelynek relatív páratartalma az éghajlattól függően 50 és 70% között van, összehasonlítva egy hagyományos rendszerrel, amely 70-80% relatív páratartalmat termel a kondicionált levegőben.

Az úgynevezett "hibrid" konstrukcióban a közvetlen vagy közvetett hűtést kombinálják a gőztömörítéssel vagy az abszorpciós hűtéssel az általános hatékonyság növelése és / vagy a hőmérséklet nedves izzóhatár alá történő csökkentése érdekében.

Anyagok

Hagyományosan a párologtató hűtőbetétek excelsiorból készülnek . ( farost nyárfa ) egy elszigetelő háló belsejében, de a korszerűbb anyagok, például bizonyos műanyagok és papírok a hűtőbetétek alátámasztásaként lépnek a piacra. A modern merev, általában 8 "vagy 12" vastag közegek több nedvességet adnak, és ezért a levegőt jobban lehűtik, mint általában sokkal vékonyabb nyárfa közegek.

Tervezési szempontok Vízhasználat

Száraz és félszáraz éghajlaton a vízhiány miatt a vízfogyasztás aggodalomra ad okot a hűtőrendszerek tervezésénél. A beépített vízmérők alapján Model: OR 420 938 L (111 200 gal ) vizet fogyasztottak 2002-ben a Zion Nemzeti Park Látogatóközpont modelljének két passzív hűtőtornyához : Idézet szükséges . Ezeket az aggályokat azonban figyelembe veszik azok a szakértők, akik megjegyzik, hogy az áramtermeléshez általában nagy mennyiségű víz szükséges, és az elpárologtató hűtők jóval kevesebb áramot fogyasztanak, ezért összevethető víz és kevesebbe kerülnek, mint a hűtők.

Árnyékolás

Ha lehetővé teszi a közvetlen napsugárzást a tartópárnákon, növeli a párolgás sebességét. A napfény azonban lebomolhat néhány folyadékon, amellett, hogy felmelegíti az elpárologtató hűtés kialakításának más elemeit is. Ezért az árnyékolás a legtöbb alkalmazásban ajánlott.

Mechanikus rendszerek

A mechanikus párolgási hűtéshez használt ventilátorokon kívül a szivattyúk az egyetlen egyéb mechanikus berendezések, amelyek mind a mechanikai, mind a passzív alkalmazásokhoz szükségesek az elpárologtatási hűtési folyamathoz. A szivattyúk felhasználhatók a víz visszavezetésére a vizes talajba, vagy nagyon nagy nyomású víz szállítására egy passzív hűtőtorony ködrendszerébe. A szivattyú specifikációi a párolgás sebességétől és a folyadékpárna területétől függően változnak. A Zion Nemzeti Park Látogatóközpont 250 W (1/3 LE) szivattyút használ .

Evakuálás

A kipufogócsatornákat és / vagy nyitott ablakokat folyamatosan kell használni, hogy a levegő folyamatosan távozzon a kondicionált területről. Ellenkező esetben nyomás növekszik, és a rendszer ventilátora vagy ventilátor nem képes sok levegőt a folyadékon keresztül a kondicionált területre tolni. Az elpárologtató rendszer nem működhet anélkül, hogy folyamatosan a levegőt a kondicionált területről a szabadba engedné. A hűtött levegő bemenetének helyének optimalizálásával, valamint a ház folyosóinak, nyílászáróinak elrendezésével a rendszer a leghatékonyabban használható a hűtött levegő helyiségekbe irányításához. A jól megtervezett elrendezés lehetővé teszi a forró levegő hatékony összegyűjtését és a kívánt helyekről történő eltávolítását anélkül, hogy a mennyezet felett vezetékes kipufogórendszerre lenne szükség. A folyamatos légáramlás elengedhetetlen, ezért az ablakok vagy a kipufogónyílások nem korlátozhatják az elpárologtató hűtőgép által bevezetett levegő mennyiségét és átengedését. Figyelembe kell venni a külső szél irányát is, mivel például az erős meleg déli szél lelassítja vagy korlátozza a déli irányú ablakon keresztül kibocsátott levegőt. Mindig a legjobb, ha a záporablakok nyitva vannak, miközben a szélirányú ablakok zárva vannak.

Különböző típusú installációk

Tipikus installációk

Jellemzően a lakossági és az ipari párologtató hűtők közvetlen párologtatást alkalmaznak, és le lehet írni őket zárt fém vagy műanyag dobozként, szellőző oldalakkal. A levegőt egy centrifugális ventilátor vagy egy ventilátor hajtja, amelyet általában egy villamos motor hajt, a HVAC szakkifejezésében "csigákkal" , vagy egy közvetlen meghajtású axiális ventilátorral. Vízszivattyút használnak az elpárologtató hűtőbetétek nedvesítésére. A hűtőegységek felszerelhetők a tetőre (felfelé vagy lefelé húzva) vagy az épületek külső falaira vagy ablakaira (oldalsó vagy vízszintes huzat). A hűtéshez a ventilátor a helyiség levegőjét az egység oldalán lévő szellőzőnyílásokon és nedves párnákon keresztül szívja. A levegő hőjének hatására a víz elpárolog a párnákból, amelyeket folyamatosan párnáznak a hűtési folyamat folytatása érdekében. Ezután nedves, hűtött levegőt vezetnek az épületbe a tetőn vagy a falon lévő szellőzőn keresztül.

Mivel a hűtőlevegő az épületen kívülről érkezik, egy vagy több nagy nyílásnak kell lennie, hogy a levegő belülről kifelé áramolhasson. A levegőnek csak egyszer szabad áthaladnia a rendszeren, különben a hűtési hatás csökken. A levegő ugyanis eljut a telítettségig . Gyakran óránként körülbelül tizenöt levegőcsere történik az elpárologtató hűtők által szolgáltatott helyiségekben, ami viszonylag nagy sebességű légcserét jelent.

Párologtató hűtőtornyok (nedves)

A hűtőtornyok olyan szerkezetek, amelyek vizet vagy más hőátadó folyadékot hűtenek egy nedves izzó környezeti hőmérsékletéhez közeli hőmérsékletre. A nedves hűtőtornyok az elpárologtatásos hűtés elvén működnek, de úgy vannak optimalizálva, hogy a levegő helyett a vizet lehűtsék. Hűtőtornyokat gyakran találnak nagy épületeken vagy ipari területeken. Hőt juttatnak a környezetbe például hűtőkből, ipari folyamatokból vagy a Rankine-ciklusból .

Ködös rendszerek

A ködösítő rendszerek úgy működnek, hogy a vizet egy nagynyomású szivattyún és a tömlőn keresztül egy réz és rozsdamentes acél ködfúvókán keresztül kényszerítik, amelynek nyílása körülbelül 5 mikron , így mikro finom köd keletkezik. A ködöt létrehozó vízcseppek olyan kicsik, hogy azonnal elpárolognak. Azonnali párolgás csökkentheti a helyiség levegőjének hőmérséklete akár 35 ° F ( 20 ° C ) mindössze néhány másodperc. Teraszos rendszerek esetében az optimális hűtés érdekében ideális a ködvonalat kb. 2,4-3,0 m távolságra elhelyezni a talajtól. A ködösítést olyan alkalmazásokhoz használják, mint a virágágyások, háziállatok, állatállomány, kennelek, rovarirtás, szagirtás, állatkertek, állatorvosi klinikák, termékhűtés és üvegházak.

Ködös rajongók

A párásító ventilátor hasonló a párásítóhoz . A ventilátor finom vízködet fúj a levegőbe. Ha a levegő nem túl nedves, a víz elpárolog, elnyelve a levegőből a hőt, így a párásító ventilátor léghűtőként is működhet. Ködfúvó használható a szabadban, különösen száraz éghajlaton. Használható beltéren is.

Újdonságként kicsi, hordozható, akkumulátorral működő párásító ventilátorokat értékesítenek, amelyek elektromos ventilátorból és kézi vízpumpa szivattyúból állnak. Hatékonyságuk a mindennapi használatban nem világos .

Teljesítmény

A párolgási hűtés teljesítményének megértéséhez meg kell érteni a pszichrometriát . Az elpárolgási hűtési teljesítmény a kültéri hőmérséklet és páratartalom változása miatt változó. A lakossági hűtőberendezés képesnek kell lennie arra, hogy csökkentsék a levegő hőmérsékletét 3 és 4 ° C-on a nedves hőmérséklet.

Könnyű megjósolni a légkondicionálás teljesítményét a szokásos időjárási jelentések adatai alapján. Mivel az időjárási jelentések általában tartalmazzák a harmatpontot és a relatív páratartalmat , de nem a nedves égő hőmérsékletét, pszichrometrikus táblázatot vagy egyszerű számítógépes programot kell használni a nedves égő hőmérsékletének kiszámításához. Miután meghatároztuk a nedves hőmérő és a száraz hőmérő hőmérsékletét, meghatározható a hűtési teljesítmény vagy a hűtőből kilépő levegő hőmérséklete.

A közvetlen párolgási hűtéshez a közvetlen telítési hatékonyság ,, azt méri, hogy a közvetlen párologtató hűtőből kilépő levegő hőmérséklete milyen közel van a beáramló levegő nedves hőmérőjének hőmérsékletéhez. A közvetlen telítettség hatékonysága a következőképpen határozható meg: $\ epsilon$

{\ displaystyle \ epsilon = {\ frac {T_ {e, db} -T_ {l, db}} {T_ {e, db} -T_ {e, db} -T_ {e, wb}}}}

Vagy:

\ epsilon

= a közvetlen párolgási hűtés telítési hatékonysága (%)

${\ displaystyle T_ {e, db}}$ = a száraz hőmérő levegő belépő hőmérséklete (° C) = a kimenő levegő száraz izzójának hőmérséklete (° C) = nedves izzó levegő belépő hőmérséklete (° C) ${\ displaystyle T_ {l, db}}$ ${\ displaystyle T_ {e, wb}}$

Az elpárologtató közeg hatékonysága általában 80% és 90% között van. A leghatékonyabb rendszerek csökkenthetik a száraz levegő hőmérsékletét a nedves égő hőmérsékletének 95% -ára, a kevésbé hatékony rendszerek csak az 50% -ot. A párolgási hatékonyság az idő múlásával nagyon kevéssé csökken.

A lakossági párologtató hűtőkben alkalmazott tipikus nyárfadarabok körülbelül 85% -os hatékonyságot nyújtanak, míg a CELdek típusú párologtató közegek a levegő sebességétől függően több mint 90% -os hatékonyságot nyújtanak. A CELdek médiát leggyakrabban nagy kereskedelmi és ipari létesítményekben használják.

Például Las Vegasban , tipikus nyári tervezési napon 42 ° C-os száraz izzó és 19 ° C-os nedves hőmérséklet vagy kb. 8% relatív páratartalom mellett a környezeti hőmérséklet a lakossági hűtő kimeneténél 85% -os hatásfokkal lenne:

{\ displaystyle T_ {l, db}}

= 42 ° C - [( 42 ° C - - 19 ° C ) × 85%] = 22,45 ° C

Mindazonáltal a két módszer bármelyike használható a hozam becslésére:

Használjon pszichrometrikus táblázatot a nedves égő hőmérsékletének kiszámításához, majd adjon hozzá −15 - −14 ° C-ot a fent leírtak szerint.
Használjon ökölszabályt, amely úgy becsüli, hogy a nedves égő hőmérséklete megközelítőleg megegyezik a szoba hőmérsékletével, mínusz a szobahőmérséklet és a harmatpont közötti különbség egyharmada ]. Mint korábban, hozzá -15 a -14 ° C-on a fent leírt módon.

Néhány példa tisztázza ezt a kapcsolatot:

A 32 ° C-on , és 15% relatív páratartalom mellett, a levegő-ra hűtjük, közel 16 ° C-on . A harmatpont az ilyen körülmények között 2 ° C .
A 32 ° C-on és 50% relatív páratartalom mellett, a levegő lehűtjük körülbelül 24 ° C-on . A harmatpont az ilyen körülmények között 20 ° C-on .
A 40 ° C-on , és 15% relatív páratartalom mellett, a levegő-ra hűtjük, közel 21 ° C-on . A harmatpont az ilyen körülmények között 8 ° C .

( Hűvös példák a 2000. június 25-i Idahói Egyetem " Homewise " kiadványából ).

Mivel az elpárologtató hűtők száraz körülmények között működnek a legjobban, széles körben használják és hatékonyabbak a száraz és sivatagi régiókban, például az Amerikai Egyesült Államok délnyugati és délnyugati részének száraz területein, valamint az Egyesült Államok északi részén és Mexikóban.

Ugyanez az egyenlet megmutatja, miért használják az elpárologtató hűtőket korlátozottan magas páratartalmú környezetben: Tokióban például egy forró augusztusi nap 30 ° C lehet , 85% relatív páratartalom mellett 1,005 hPa nyomás mellett. Ez 27,2 ° C harmatpontot és 27,88 ° C nedves hőmérsékletet eredményez . A fenti képlet szerint 85% -os hatékonyság mellett a levegőt csak 28,2 ° C- ra lehet lehűteni, ami nagyon nem praktikus.

Előnyök

Ár

A professzionális telepítés becsült költsége körülbelül fele vagy kevesebb, mint egy hűtött központi légkondicionáló költsége.
A becsült működési költség a légkondicionáló hűtőszekrények üzemeltetési költségének 1/8-a .
A kompresszor hiánya miatt az áramellátás nem növekszik .
Az áramfogyasztás csak a ventilátorra és a vízszivattyúra korlátozódik, amelyek indításakor viszonylag alacsony az áramfogyasztásuk.
A munkaközeg víz. Nem használnak olyan speciális hűtőközegeket, például ammóniát vagy CFC-ket , amelyek mérgezőek, költségesek lennének, pótolhatnák az ózonréteget, vagy szigorú engedélyezési és engedélyezési előírások hatálya alá tartoznának.

Interjú

A berendezést mechanikusan hajlamos felhasználók telepíthetik lényegesen alacsonyabb költséggel, mint a speciális készségeket és professzionális telepítést igénylő hűtőberendezések.
A legelterjedtebb párologtató hűtők egyetlen két mechanikus része a fúvó motor és a vízszivattyú, mindkettőt olcsón, gyakran mechanikusan döntött felhasználó javíthatja vagy cserélheti, kiküszöbölve a szervizhívásokat.

Szellőztető levegő

Az épületen áthaladó magas és gyakori térfogatáram nagymértékben csökkenti az épület levegőjének életkorát.
Az elpárologtató hűtés növeli a páratartalmat . Száraz éghajlaton ez javíthatja a kényelmet és csökkentheti a [statikus elektromosság] problémáit.
Maga a betét megfelelő karbantartásként meglehetősen hatékony légszűrőként működik; képes különféle szennyeződések eltávolítására a levegőből, beleértve a szennyezés okozta városi ózont is , a nagyon száraz időjárástól függetlenül. A hűtőhűtési rendszerek elveszítik ezt a képességüket, ha nincs elegendő nedvesség a levegőben ahhoz, hogy a párologtató nedves maradjon, miközben gyakori kondenzvíz-lefolyást biztosítanak, amely eltávolítja az oldott szennyeződéseket a levegőből.

Hátrányok

Teljesítmény

A legtöbb párologtató hűtő nem képes annyira csökkenteni a levegő hőmérsékletét, mint a hűtött klímaberendezések.
A magas harmatpont (páratartalom) csökkenti az elpárologtató hűtő hűtőkapacitását.
Nincs páramentesítés . A hagyományos klímaberendezések eltávolítják a nedvességet a levegőből, kivéve a nagyon száraz területeket, ahol a recirkuláció miatt nedvesség gyűlhet fel. Az elpárologtató hűtés nedvességet ad, és nedves éghajlaton az aszály magasabb hőmérsékleten javulhat ([termikus kényelem]).

Kényelem

Az elpárologtató hűtő által szolgáltatott levegő tipikusan 80-90% relatív páratartalom, és akár 65% -os beltéri páratartalmat is okozhat; a nagyon nedves levegő csökkenti a nedvesség elpárolgásának sebességét a bőrből, az orrból, a tüdőből, a szemekből.
A magas páratartalom felgyorsítja a korróziót , különösen por jelenlétében. Ez drasztikusan csökkentheti az elektronika és egyéb berendezések élettartamát.
A magas páratartalom vízkondenzáció kialakulását okozhatja . Ez bizonyos helyzetekben problémát okozhat (pl. Elektromos berendezések, számítógépek, papír, könyvek, régi fa).
A szagokat és egyéb külső szennyeződéseket az épületbe lehet fújni, kivéve, ha megfelelő szűrés van érvényben.

Vízhasználat

Az elpárologtató hűtők állandó vízellátást igényelnek.
A magas ásványianyag- tartalmú víz (kemény víz) ásványi lerakódásokat hagy a párnákon és a szökőkút belsejében. Az ásványi anyagok típusától és koncentrációjától függően biztonsági veszélyek lehetnek a hulladékpárnák cseréje és ártalmatlanítása során. Az öblítő és feltöltő (öblítő szivattyú) rendszerek csökkenthetik, de nem szüntetik meg ezt a problémát. In-line vízszűrő (ivóvíz hűtőszekrény / jéggép típusú) telepítése jelentősen csökkenti az ásványi anyagok lerakódásait.

Karbantartási gyakoriság

Az összes mechanikai alkatrészt, amely rozsdásodni vagy korrodálódni tud, rendszeresen tisztítani vagy cserélni kell a magas páratartalom és a potenciálisan nehéz ásványi anyagok lerakódásai miatt kemény vízzel.
A párolgó folyadékot rendszeresen cserélni kell a hűtési teljesítmény fenntartása érdekében. A fa gyapjú párnák olcsók, de néhány havonta cserélni kell őket. A nagy hatásfokú merev folyadékok sokkal drágábbak, de élettartamuk arányos a víz keménységével; a nagyon kemény vízű területeken a merev folyadékok csak két évig tarthatnak, mire az ásványi lerakódások felhalmozódása elfogadhatatlanul rontja a teljesítményt.
Hideg telekkel rendelkező területeken az elpárologtató hűtőket le kell üríteni és téliesíteni kell, hogy megvédjék a vízvezetéket és a hűtőt a fagykároktól, majd a hideg évszak előtt be kell téliesíteni.

Egészségügyi kockázat

Az elpárologtató hűtő gyakori hely a szúnyogtenyésztésben. Sok hatóság szerint a rosszul karbantartott hűtőberendezés veszélyt jelent a közegészségre.
A penész és a baktériumok rosszul karbantartott vagy hibás rendszerekből a beltéri levegőbe diszpergálhatók, ami beteg épület szindrómát] és káros hatásokat okozhat az asztmában ] és az allergiások számára.
A száraz hűtőbetétek gyapjúja még a kis szikráktól is meggyulladhat.

Hivatkozások

(fr) Ez a cikk részben vagy egészben az angol Wikipedia " Evaporative cooler " című cikkéből származik ( lásd a szerzők felsorolását ) .

Masoud Kheirabadi , iráni városok: alakulás és fejlődés , Austin, TX, University of Texas Press,1991, 132 o. ( ISBN 978-0-292-72468-6 ) , p. 36
John Zellweger , „ Légszűrő és hűtő ”, az Egyesült Államokban. 838602 szabadalom ,1906
Bryant Essick, " Pad párologtató hűtők " a 2391558 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban ,1945
Scott Landis, A Műhely Book , Taunton Press,1998, 216 p. ( ISBN 978-1-56158-271-6 , online olvasás ) , p. 120
Arthur William Gutenberg , az Egyesült Államok délnyugati részén működő párologtató hűtőipar közgazdaságtana , Stanford University Graduate School of Business,1955( online olvasható ) , p. 167
Ezeket az egységeket a jármű utasoldali ablakára szerelték; az ablak szinte végig fel volt tekerve, csak annyi hely maradt a szellőzés számára, amely a hűvös levegőt a járműbe szállította.
Baruch Givoni , épületek passzív és alacsony energiafelhasználású hűtése , Van Nostrand Reinhold,1994
McDowall, R. (2006). HVAC Basics, Elsevier, San Diego, 16. oldal.
" Az elpárologtató hűtéstechnika története " , AZEVAP,2005(megtekintés : 2013. november 22. )
Pat Cryer , " Élelmiszer-tárolás munkásosztályú londoni háztartásban az 1900-as években " , 1900s.org.uk (hozzáférés : 2013. november 22. )
Gordon B. Bonan , „ Erdők és éghajlatváltozás: erőltetések, visszajelzések és az erdők éghajlati előnyei ”, Science , vol. 320, n o 5882,2008. június 13, P. 1444-9 ( PMID 18556546 , DOI 10.1126 / science.1155121 , Bibcode 2008Sci ... 320.1444B , online olvasás [Beküldött kézirat])
Eric Verploegen , Peter Rinker és Kukom Edoh Ognakossan , „ Útmutató a párolgási hűtés bevált módszereihez ”
Eric Verploegen , Ousmane Sanogo és Takemore Chagomoka , " Párologtató hűtéstechnológiák a jobb zöldségtároláshoz Maliban - értékelés "
John F. Peck és Helen J. Kessler , „ A kétlépcsős párologtató hűtési technikák figyelemmel kísérése, értékelése és optimalizálása ” , Arizonai Egyetem Környezetkutató Laboratórium ,1979
(in) Alison G. Kwok és Walter T. Grondzik , The Green Studio Handbook: Környezetvédelmi stratégiák rajzot , Építészeti Press, 2007, 424 p. ( ISBN 978-0-08-089052-4 )
Walter T. Grondzik és Alison G. Kwok , Mechanikai és elektromos berendezések , John Wiley & Sons ,2010
lásd a független táblázatot: Az új léghűtési ciklus termodinamikai teljesítményének értékelése és egyéb dokumentumokat http://www.coolerado.com/products/material-resource-center/
" Kétlépcsős párologtató hűtőrendszer (a levegő relatív páratartalmának (RH) jelentősége) " , HelloPortable (hozzáférés : 2019. június 13. )
[1]
Jonathan Margolis, „ Hullámkarton mocsári hűvösebb Sundrop Farm, ” Theguardian.com (elérhető 25 szeptember 2018 )
" Sundrop Farm rendszere " , Sundropfarms.com,2014. június 20(megtekintve 2018. szeptember 25. )
" Párolgási hűtési irányelvek kézikönyve az új-mexikói iskolák és kereskedelmi épületek számára " ,2002. december(megtekintés : 2015. szeptember 12. ) , p. 25-27
P. Torcellini, S. Pless, M. Derű, N. fotel és R. Judkoff „ tanulságai Case Studies Hat nagy teljesítményű épületek ” Technical Report NREL / TP-550-37542 , Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium, Ezen felül többet kell tudni róla.2006. június( olvasható online [PDF] )
Műszaki jelentés NREL / TP-550-37542 http://www.nrel.gov/docs/fy06osti/37542.pdf
[2] „ https://web.archive.org/web/20070518152856/http://www.cool-off.com/faqs.html ” ( Archívum • Wikiwix • Archive.is • Google • Mit kell tenni? ) ,2007. május 18
HVAC rendszerek és a berendezések , Atlanta, GA, American Society of Heating Hűtés és légkondicionáló Engineers (ASHRAE),2012, SI szerk. , P. 41.1
John Krigger és Chris Dorsi , a lakossági energiafogyasztás: költségmegtakarítás és kényelem a meglévő épületek , Saturn Resource Management,2004, 4 th ed. , 318 p. ( ISBN 978-1-880120-12-5 , online olvasás ) , p. 207
„ Párologtató hűtő / Párologtató hűtő ”, Waterlinecooling.com (hozzáférés : 2013. november 22. )
" Egy rövid megjegyzés a NID Cooler " , az indiai kormány - National Center for Disease Control (elérhető november 22, 2013 )

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek

April Holladay , „ A mocsárhűtő hűtő párologtatással hűti a levegőt ” , a WonderQuest Weekly Q&A tudományos rovatban , USAToday .com,2001(megtekintés : 2006. július 14. )