Osnovni princip adijabatskog hladnjaka
Adijabatsko hlađenje oslanja se na prirodnu sposobnost vode da apsorbira toplinu iz okolnog zraka i isparava. Adijabatski rashladni sustavi oponašaju ovaj prirodni fenomen, dok optimiziraju njegovu učinkovitost korištenjem odgovarajućih tehnologija.
Princip adijabatskog hladnjaka temelji se na kontinuiranom protoku vrućeg zraka koji prolazi kroz stalno vlažnu površinu. To pomaže u povećanju kontakta između vrućeg zraka i hladne vode , promičući prijenos topline iz zraka u vodu. Sustav ubrzava isparavanje vode i optimizira izvlačenje topline sadržane u zraku, čime se povećava učinkovitost hlađenja protoka zraka.
Isparavanjem vode dolazi do vlaženja zraka na molekularnoj razini. Isparene molekule vode su nevidljive i ponašaju se kao molekule plina . Dakle, adijabatsko hlađenje ne stvara maglu, koja je mješavina kapljica zraka i vode (svaka kapljica sadrži milijarde molekula vode). U pogledu fizičkog rada, adijabatski hladnjak se razlikuje od sustava za hlađenje maglom.
Ohlađeni protok zraka, obogaćen vlagom, cirkulira kroz prostor koji treba ohladiti prije nego što izađe iz zgrade. Princip adijabatskog hlađenja temelji se na otvorenom sustavu, uz stalno obnavljanje zraka. Za optimalan rad, adijabatski hladnjak zahtijeva otvorena vrata, a približno 80% dovodnog zraka mora biti ispušteno.
Konfiguracija i rad adijabatskog hladnjaka
Adijabatski hladnjak reproducira i pojačava prirodni fenomen isparavanja optimiziranjem kontakta između protoka zraka i protoka vode kroz medij koji isparava.
Put zraka u adijabatskom hladnjaku
Ventilator osigurava stalan protok toplog zraka, osiguravajući energiju potrebnu za isparavanje vode . Uvlači vanjski zrak, koji prvo prolazi kroz filterski medij prije ulaska u hladnjak.
Ventilator usmjerava protok vrućeg zraka preko stijenke medija za isparavanje zasićene vodom, dopuštajući da voda ispari u vrući zrak. Tako obrađen zrak izlazi ohlađen i ovlažen. S početnom temperaturom između 25°C i 40°C i relativnom vlagom od 30 do 50%, zrak doživljava pad temperature između 5°C i 11°C. Što je zrak suši i topliji, to je smanjenje temperature značajnije. U kontinentalnoj Francuskoj prosječni pad je oko 7°C.
U zamjenu za svoje hlađenje , zrak koji izlazi je apsorbirao vodenu paru. Povećanje relativne vlažnosti zraka u prostoru koji se hladi ovisi o vanjskim klimatskim uvjetima (temperatura i vlažnost) i o ciljnoj temperaturi volumena koji se hladi.
Ventilator tjera ohlađeni zrak u prostor koji se klimatizira. Ovaj protok zraka prolazi kroz cijeli volumen za 3 do 5 minuta, eliminirajući toplinu iz prostorije. Zatim izlazi kroz otvore ili kroz ventilacijski sustav zgrade. Obnavljanje zraka događa se između 10 i 20 puta na sat.
Difuzija ohlađenog zraka jednostavnim kretanjem u prostoru koji se hladi je najosnovniji sustav, karakterističan za mobilne evaporativne hladnjake. Adijabatski hladnjaci instalirani na krovovima ili zidovima mogu integrirati sofisticiranije difuzijske sustave, kao što su 2, 3 ili 6-smjerni plenumi za puhanje, rešetke za puhanje ili tekstilni kanali.
Put vode u adijabatskom hladnjaku
Pumpa izvlači vodu iz rezervoara na dnu adijabatskog hladnjaka i stvara regulirani protok hladne vode, koja kontinuirano natapa gornji dio medija za isparavanje. Sustav razdjelnika ravnomjerno raspoređuje ovaj protok po cijeloj površini gornjeg dijela izmjenjivača isparavanja . Voda zatim teče gravitacijom kroz medijske cijevi, impregnirajući zidove. Neisparena voda, nakupljena na dnu medija, vraća se u spremnik.
Osim za isparavanje, adijabatski hladnjak ne troši vodu. Otpad iz uređaja ispušta se u kanalizacijsku mrežu .
Prijenos topline isparavanjem
Vlažna stijenka medija za isparavanje je mjesto gdje se odvija izmjena topline između zraka i vode. Izmjenjivač isparavanja postavlja protok vode okomito na protok vrućeg zraka kako bi se optimizirao njihov prijelaz. Kontakt između zraka i vode omogućuje prijenos topline neophodan za prelazak određenih molekula vode iz tekućeg stanja u plinovito.
Saćasta i višeslojna struktura ploče za isparavanje:
- Modifikacija vertikalne cirkulacije vode , olakšavajući njezinu apsorpciju stijenkama medija za isparavanje. Koeficijent zasićenja mjeri ovu sposobnost upijanja medija.
- Promjena vodoravnog smjera strujanja zraka kroz medij.
- Povećanje specifične površine stijenki ploče za isparavanje , čime se povećava kontaktna površina između zraka i vode.
Dakle, struktura optimizira miješanje i kontakt zrak/voda, promičući isparavanje i povećavajući prijenos topline iz zraka u vodu.
Dimenzioniranje bioklimatskog rashladnog sustava
Dimenzioniranje adijabatskog hlađenja uzima u obzir klimatske karakteristike lokacije ljeti, kao što su temperature i relativna vlažnost vanjskog zraka, orijentacija zgrade, toplinski tokovi koje stvara struktura i njezine aktivnosti, uvjeti ventilacije volumena koji se hladi, željena stopa obnavljanja zraka, kao i ciljani uvjeti okoline.
Iz ovoga ćemo zaključiti:
- karakteristike hladnjaka (a posebno u slučaju krovnog hladnjaka visinu plenuma),
- broj hladnjaka (osobito u slučaju hlađenja velikih količina).
Zaključak: jednostavan rad i hardverska konfiguracija prilagođena bioklimatskim dimenzijama
Načelo adijabatskog hlađenja je jednostavno: stvoriti optimalan kontakt između zraka i vode kako bi se maksimalno povećalo isparavanje i smanjila temperatura. Postavljanje hladnjaka također je jednostavno, sastoji se od filtra i ventilatora za kruženje zraka, spremnika i pumpe za kruženje vode te medija za prijenos topline za hlađenje. Dimenzioniranje hladnjaka uzima u obzir klimatske uvjete lokacije kako bi se postigla željena atmosfera unutar.