Охолодження випаровуванням - як це працює

1. Процес охолодження повітря випаровуванням
2. Добова зміна вологості
3. додаткові бонуси
4. Комфортний мікроклімат - це вигідно!

Наши партнеры ArtmMisto

А. Михненко

Щоб зрозуміти, як працюють випарні охолоджувачі, потрібно згадати про властивості тепла, повітря і водяної пари. Найбільш поширений тип випарного охолоджувача - пристрої прямої дії, в яких гарячий зовнішнє повітря охолоджується усередині машини, нагнітається в будівлю і потім знову випускається назовні. Пристрої інших типів - це машини непрямої дії і «промивні камери» ( «мокрі кондиціонери» або «установки з камерою зрошення»). У цій статті ми зупинимося тільки на випарних охолоджувачах прямого типу

Теплота прихована і явна

Теплота знаходиться в двох формах - явна (або відчутна) теплота і прихована теплота (фазового перетворення), яка не може бути виявлена ​​прямо за допомогою термометра.

Кількість теплоти, яку треба затратити для випаровування води і переведення її з рідкого стану в газову фазу (на водяну пару) називається «прихованою теплотою випаровування». У міру того, як рідка вода змінює свій стан і перетворюється в газ, нею поглинається тепло з навколишнього середовища. Її температура при цьому не змінюється, а кількість тепла або енергії, яка абсорбується в процесі фазового переходу, витрачається на зміну молекулярної структури рідкої води і перетворення її в пару. Охолодження випаровуванням можливо тільки через це природного явища - наявності «прихованої» теплоти.

Всякий раз, коли речовина змінює свій стан з твердого стану в рідке (лід перетворюється в воду) і з рідини в газ (вода перетворюється в пар), відбувається поглинання тепла з навколишнього середовища. Це означає, що навколишнє повітря, тверді предмети і рідини стають холоднішими, оскільки вони віддають своє тепло в процесі плавлення або випаровування.

Все тепло - це сума прихованої і явної (фізично відчутною) теплоти.

Повне випаровування одного літра води поглинає близько 2000 кДж теплової енергії, і це відбувається без будь-якого видимого зовнішнього джерела енергії за рахунок прихованої теплоти.

Саме тому випарні кондиціонери використовують для роботи дуже невелика кількість електричної енергії - тільки те, що потрібно для приводу повітряного вентилятора і насоса зрошення теплообмінника.

Процес охолодження повітря випаровуванням

В машинах прямого охолодження повітря випаровуванням процес теплообміну ініціюється за допомогою водяного насоса, який подає воду для зрошення спеціального (трубчастого, пористий або пористого) теплообмінника, і вентилятора, що змушує гарячий зовнішнє повітря пройти через отвори в цих теплообмінних панелях. Насос і привід вентилятора сприяють і прискорюють природний процес теплообміну.

Мал. 1. Принцип роботи охолоджувача випаровуванням.

Під час процесу охолодження частина теплосодержания повітря (явна теплота) перетворюється в приховану теплоту, коли вода в випарному охолоджувачі повітря перетворюється на водяну пару, відбираючи тепло від гарячого зовнішнього повітря.

Співвідношення прихованої і явної теплоти зовнішнього повітря змінюється при цьому приблизно з 1/3 на 2/3, див. Рис. 2. Холодне повітря потім закачується в будівлю, він вентилює приміщення і потім видаляється назовні (як правило - без рекуперації).

Мал. 2. Співвідношення прихованої і явної теплоти в процесі охолодження випаровуванням і показання вологого і сухого термометрів психрометра

Охолоджувач випаровуванням кілька збільшує абсолютну вологість повітря. При зниженні температури до того ж збільшується і відносна вологість повітря, що подається всередину будівлі. Однак, для комфортного мікроклімату всередині приміщення важливо саме поєднання температури та вологості. І випарні охолоджувачі його забезпечують. Наприклад, потік повітря при температурі 36 ° C і відносній вологості 30% проходить з відрегульованим швидкістю через фільтри-теплообмінники, при цьому температура повітря знижується до 26 ° C, а рівень відносної вологості підвищується до комфортного значення 70%.

Добова зміна вологості

Як видно з наведеного графіка на рис. 3, температура і вологість повітря обернено пропорційні: в той час доби, коли температура вище, відносна вологість нижче, а абсолютна вологість (масове кількість водяної пари в повітрі) змінюється протягом доби незначно і залишається приблизно однаковою. Наприклад, при абсолютній вологості (влагосодержании) 0.015 кг в 1 кг повітря при 36 ° C відносна вологість складе 40%, а при зниженні температури до 25 ° C відносна вологість складе 75%. Тому технології охолодження випаровуванням ефективні саме в літню спеку, вони працюють краще, коли температура висока.

Мал. 3. Зміна середньодобової температури і відносної вологості влітку в помірному кліматі

Існує думка, що охолодження випарного типу ефективно тільки в районах з дуже сухим кліматом, в той час як рівень вологості в більшості європейських країн в середньому досить високий.

Однак навіть в кліматичних умовах, які зазвичай вважаються вологими, поєднання температури та вологості в середині дня буде як і раніше залишати можливість для ефективного охолодження випаровуванням при мінімумі витрат на енергію. Сучасні системи охолодження випаровуванням розраховані для роботи в наших кліматичних умовах.

додаткові бонуси

Крім високих показників енергозбереження - в порівнянні зі звичайними системами компресорного охолодження повітря, системи охолодження випаровуванням споживають в 5 - 10 разів менше електроенергії - по суті, випарні охолоджувачі виконують функцію потужної системи припливної вентиляції. При цьому споживання енергії становить всього десятки ватт на десяток тисяч кубометрів на годину очищеного і охолодженого повітря.

Крім того, зустрічаючись з поперечним потоком води, повітря ефективно очищається від суспензій твердих частинок, пилу (з розміром часток більше 10 мкм) і звільняється від шкідливих газів, в тому числі вихлопних газів автотранспорту або смогу від палаючих торфовищ, інших токсичних аерозолів, які розчиняються в воді. Охолоджувачі випаровуванням видаляють навіть неприємні запахи, включаючи запах цвілі і диму, буквально «змивають» з потоку повітря бактеріологічні забруднювачі і алергени - бактерії, спори грибків, пилок рослин тощо.

Теплообмінні панелі (вони ж - фільтри для повітря) в системах охолодження випаровуванням мають ефект самоочищення. Частинки забруднень (контаминанти) весь час видаляються свіжою водою, яка подається водяним насосом до водораспределітель. Сучасні системи охолодження випаровуванням мають внутрішню систему водоочистки і вимагають лише періодичного поповнення води з зовнішнього трубопроводу.

Проте, для збільшення терміну служби такі системи потребують «м'якої» знесоленої воді. Оскільки випаровуються тільки молекули води, на теплообмінниках можуть осідати малорозчинні солі. Щоб уникнути погіршення ефективності теплообміну, гідросистеми випарників обладнуються пристроями видалення солей або використовують зовнішню воду з нормованим вмістом мінеральних речовин, автоматично керуючи якістю води, що циркулює. Сервісне обслуговування охолоджувачів випаровуванням дуже просте і фактично полягає в очищенні водяного резервуара від накопичується бруд і очищення фільтрів приблизно один раз в 2 роки.

Монтаж випарних охолоджувачів не представляє особливих труднощів. Потрібно лише забезпечити підведення електроживлення і води, наприклад, гнучким трубопроводом, і під'єднати охолоджувач рукавом до каналу припливної вентиляції.

Комфортний мікроклімат - це вигідно!

Виснажлива літня спека з температурою 32 - 36 ° C типова для України вже протягом десятка років. Це безпосередньо позначається на продуктивності праці. Наприклад, в NASA (США) з'ясували, що підвищення температури на 1 ° C понад 22 ° C знижує продуктивність праці працюючих на 3,6%, а при температурі 32 ° C вона зменшується в цілому на 36%. Ті ж дослідження NASA довели, що при 32 ° C ймовірність допущення помилок працівниками в три рази більше, ніж при нормальній температурі 20 ° C. За чинним нині в Україні правилам охорони праці після однієї години роботи в приміщенні з температурою 32 ° C і вище потрібно влаштовувати перерву на 1 годину в приміщенні з нормальною температурою. Крім того, очищений від забруднень, бактерій, грибкових спор і алергенів зволожений припливне повітря знизить захворюваність серед працівників, що прямо позначиться на прибутковості виробництва.

Економічна підготовки повітря при малих капітальних і експлуатаційних витратах, що забезпечується випарними охолоджувачами, дозволяє в літній час збільшити продуктивність праці більш ніж на третину!

За матеріалами ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerati ng and Air-Conditioning Engineers)

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm . Підписуйтесь!

Вам також може сподобатися

Замовлення було відправлено, з Вами зв'яжеться наш менеджер.