Podstawowa zasada działania chłodnicy adiabatycznej
Chłodzenie adiabatyczne opiera się na naturalnej zdolności wody do pochłaniania ciepła z otaczającego powietrza i parowania. Systemy chłodzenia adiabatycznego naśladują to naturalne zjawisko, jednocześnie optymalizując jego wydajność przy użyciu odpowiednich technologii.
Zasada działania chłodnicy adiabatycznej opiera się na ciągłym przepływie ciepłego powietrza przez stale wilgotną powierzchnię. Maksymalizuje to kontakt ciepłego powietrza z zimną wodą, sprzyjając przenoszeniu ciepła z powietrza do wody. System przyspiesza parowanie wody i optymalizuje pobieranie ciepła z powietrza, zwiększając wydajność chłodzenia przepływu powietrza.
Parowanie wody nawilża powietrze na poziomie molekularnym. Odparowane cząsteczki wody są niewidoczne i zachowują się jak cząsteczki gazu. W rezultacie chłodzenie adiabatyczne nie generuje mgły, która jest mieszaniną powietrza i kropelek wody (każda kropelka zawiera miliardy cząsteczek wody). Pod względem fizycznego działania chłodnica adiabatyczna różni się od systemu chłodzenia mgłą.
Strumień schłodzonego powietrza, wzbogaconego o wilgoć, krąży w całej chłodzonej przestrzeni przed wydostaniem się z budynku. Zasada chłodzenia adiabatycznego opiera się na systemie otwartym, ze stałą wymianą powietrza. Aby zapewnić optymalne działanie, chłodnica adiabatyczna wymaga otwartych drzwi, a około 80% dostarczanego powietrza musi być usuwane.
Konfiguracja i działanie chłodnicy adiabatycznej
Chłodnica adiabatyczna odtwarza i intensyfikuje naturalne zjawisko parowania, optymalizując kontakt między strumieniem powietrza a strumieniem wody przepływającym przez czynnik parujący.
Przepływ powietrza w chłodnicy adiabatycznej
Wentylator zapewnia stały przepływ ciepłego powietrza, dostarczającenergię potrzebną do odparowania wody. Wentylator zasysa powietrze z zewnątrz, które przed wejściem do chłodnicy przechodzi przez filtr.
Wentylator kieruje strumień gorącego powietrza przez nasyconą wodą ściankę wymiennika wyparnego, umożliwiając odparowanie wody do gorącego powietrza. Oczyszczone powietrze jest następnie schładzane i nawilżane. Przy temperaturze początkowej od 25°C do 40°C i wilgotności względnej od 30 do 50%, temperatura powietrza spada od 5°C do 11°C. Im suchsze i cieplejsze powietrze, tym większy spadek temperatury. We Francji kontynentalnej średni spadek wynosi około 7°C.
W zamian za chłodzenie, wychodzące powietrze wchłonęło parę wodną. Wzrost wilgotności względnej powietrza w chłodzonej przestrzeni zależy zarówno od zewnętrznych warunków klimatycznych (temperatury i wilgotności), jak i docelowej temperatury chłodzonej objętości.
Wentylator tłoczy schłodzone powietrze do klimatyzowanego pomieszczenia. Strumień powietrza przepływa przez całą objętość w ciągu 3 do 5 minut, usuwając ciepło z pomieszczenia. Następnie powietrze jest usuwane przez otwory lub przez system wentylacyjny budynku. Powietrze jest wymieniane od 10 do 20 razy na godzinę.
Dyfuzja schłodzonego powietrza poprzez zwykłe przemieszczanie go po chłodzonej przestrzeni jest najbardziej podstawowym systemem, charakterystycznym dla mobilnych chłodnic wyparnych. Chłodnice adiabatyczne montowane na dachu lub ścianie mogą zawierać bardziej zaawansowane systemy dyfuzji, takie jak 2-, 3- lub 6-drożne komory nawiewne, kratki nawiewne lub kanały tekstylne.
Przepływ wody w chłodnicy adiabatycznej
Pompa pobiera wodę ze zbiornika w dolnej części chłodnicy adiabatycznej i generuje regulowany przepływ zimnej wody, która jest w sposób ciągły rozpylana na górną część czynnika wyparnego. System dystrybucji rozprowadza ten strumień równomiernie na całej powierzchni górnej części chłodnicy wyparnej. Następnie woda przepływa grawitacyjnie przez rurki w medium, impregnując ścianki. Nieodparowana woda, która gromadzi się na dnie nośnika, wraca do zbiornika.
Z wyjątkiem parowania, chłodnica adiabatyczna nie zużywa wody. Woda z urządzenia jest odprowadzana do kanalizacji.
Przenoszenie ciepła przez parowanie
Mokra ściana wymiennika wyparnego jest miejscem wymiany ciepła pomiędzy powietrzem a wodą. Wymiennik wyparny ustawia przepływ wody prostopadle do przepływu gorącego powietrza, aby zoptymalizować ich krzyżowanie. Kontakt między powietrzem a wodą umożliwia wymianę ciepła niezbędną do zmiany stanu skupienia cząsteczek wody z ciekłego na gazowy.
Struktura plastra miodu i wielowarstwowa struktura panelu wyparnego:
- Modyfikacja pionowej cyrkulacji wody, ułatwiająca jej absorpcję przez ścianki ośrodka wyparnego. Współczynnik nasycenia mierzy zdolność absorpcyjną medium.
- Modyfikacja poziomego kierunku przepływu powietrza przez nośnik.
- Zwiększenie powierzchni właściwej ścianek panelu wyparnego, a tym samym zwiększenie powierzchni kontaktu między powietrzem a wodą.
W ten sposób struktura optymalizuje mieszanie i kontakt powietrza z wodą, sprzyjając parowaniu i zwiększając transfer ciepła z powietrza do wody.
Dobór wielkości bioklimatycznego systemu chłodzenia
Projekt chłodzenia adiabatycznego uwzględnia charakterystykę klimatyczną miejsca w lecie, taką jak temperatura i wilgotność względna powietrza zewnętrznego, orientacja budynku, przepływy ciepła generowane przez konstrukcję i jej działania, warunki wentylacji objętości, która ma być chłodzona, pożądana szybkość wymiany powietrza, a także docelowe warunki otoczenia.
Z tego możemy wywnioskować :
- charakterystyka chłodnicy(a w szczególności, w przypadku chłodnic montowanych na dachu, wysokość komory),
- liczba chłodnic (szczególnie w przypadku chłodzenia dużych objętości).
Wniosek: prosta obsługa i konfiguracja sprzętowa dostosowana do wymiarowania bioklimatycznego
Zasada działania chłodzenia adiabatycznego jest prosta: należy stworzyć optymalny kontakt między powietrzem a wodą, aby zmaksymalizować parowanie i obniżyć temperaturę. Konfiguracja chłodnicy jest również prosta i składa się z filtra i wentylatora do obiegu powietrza, zbiornika i pompy do obiegu wody oraz czynnika przenoszącego ciepło do chłodzenia. Chłodnica jest dobierana w zależności od warunków klimatycznych panujących na miejscu, aby osiągnąć pożądany klimat w pomieszczeniu.