Osnovno načelo adiabatskega hladilnika
Adiabatno hlajenje temelji na naravni sposobnosti vode, da absorbira toploto iz okoliškega zraka in izhlapeva. Adiabatni hladilni sistemi posnemajo ta naravni pojav, hkrati pa z uporabo ustreznih tehnologij optimizirajo njegovo učinkovitost.
Načelo adiabatnega hladilnika temelji na neprekinjenem pretoku toplega zraka po stalno vlažni površini. S tem se poveča stik med toplim zrakom in hladno vodo, kar spodbuja prenos toplote z zraka na vodo. Sistem pospeši izhlapevanje vode in optimizira odvzem toplote iz zraka, s čimer se poveča učinkovitost hlajenja zračnega toka.
Izhlapevanje vode vlaži zrak na molekularni ravni. Molekule izhlapele vode so nevidne in se obnašajo kot molekule plina. Zaradi tega pri adiabatskem hlajenju ne nastaja megla, ki je mešanica zraka in vodnih kapljic (vsaka kapljica vsebuje več milijard vodnih molekul). Adiabatni hladilnik se od meglenega hladilnega sistema razlikuje po fizičnem delovanju.
Tok ohlajenega zraka, obogatenega z vlago, kroži po celotnem prostoru, ki se ohlaja, preden izstopi iz stavbe. Načelo adiabatnega hlajenja temelji na odprtem sistemu s stalnim obnavljanjem zraka. Za optimalno delovanje adiabatnega hladilnika so potrebna odprta vrata, pri čemer je treba izpihati približno 80 % dovedenega zraka.
Konfiguracija in delovanje adiabatskega hladilnika
Adiabatski hladilnik reproducira in okrepi naravni pojav izhlapevanja z optimizacijo stika med tokom zraka in tokom vode skozi izparilni medij.
Pretok zraka v adiabatnem hladilniku
Ventilator zagotavlja stalen pretok toplega zraka, ki zagotavljaenergijo, potrebno za izhlapevanje vode. Ventilator vpihuje zunanji zrak, ki pred vstopom v hladilnik najprej preide skozi filtrirni medij.
Ventilator usmerja tok vročega zraka skozi z vodo nasičeno steno uparjalnega medija, tako da voda izhlapeva v vroč zrak. Obdelani zrak se nato ohladi in navlaži. Pri začetni temperaturi med 25 °C in 40 °C ter relativni vlažnosti od 30 do 50 % se temperatura zraka zniža za 5 °C do 11 °C. Bolj ko je zrak suh in topel, večje je znižanje temperature. V celinski Franciji je povprečni padec okoli 7 °C.
Odhajajoči zrak je v zameno za hlajenje absorbiral vodno paro. Povečanje relativne vlažnosti zraka v prostoru, ki ga je treba ohladiti, je odvisno od zunanjih podnebnih razmer (temperatura in vlažnost) in ciljne temperature prostornine, ki jo je treba ohladiti.
Ventilator poganja ohlajen zrak v prostor, ki ga želite klimatizirati. Ta tok zraka v 3 do 5 minutah preide skozi celotno prostornino in iz prostora odstrani toploto. Nato se odvaja skozi odprtine ali prek prezračevalnega sistema stavbe. Zrak se obnavlja od 10 do 20-krat na uro.
Difuzija ohlajenega zraka s preprostim premikanjem po prostoru, ki ga je treba ohladiti, je najosnovnejši sistem, značilen za mobilne uparjalne hladilnike. Adiabatni hladilniki, nameščeni na strehi ali steni, lahko vključujejo bolj zapletene difuzijske sisteme, kot so 2, 3 ali 6-smerni dovodni plenumi, dovodne rešetke ali tekstilni kanali.
Pretok vode v adiabatnem hladilniku
Črpalka črpa vodo iz rezervoarja na dnu adiabatnega hladilnika in ustvarja reguliran pretok hladne vode, ki se neprekinjeno razpršuje po vrhu izparilnega medija. Razdelilni sistem ta tok enakomerno porazdeli po celotni površini zgornjega dela uparjalnega hladilnika. Voda nato gravitacijsko teče skozi cevi v mediju in impregnira stene. Neizparjena voda, ki se nabira na dnu medija, se vrne v rezervoar.
Z izjemo izhlapevanja adiabatski hladilnik ne porabi vode. Naprava se odvaja v sistem za odpadno vodo.
Prenos toplote z izhlapevanjem
Na vlažni steni uparjalnega medija poteka izmenjava toplote med zrakom in vodo. V uparjalnem izmenjevalniku je tok vode postavljen pravokotno na tok vročega zraka, da se optimalno križata. Stik med zrakom in vodo omogoča prenos toplote, ki je potreben, da nekatere molekule vode preidejo iz tekočine v plin.
Struktura izparilne plošče iz satja in večplastna struktura :
- Sprememba vertikalnega kroženja vode, ki olajša njeno absorpcijo skozi stene izparilnega medija. Koeficient nasičenosti meri to absorpcijsko sposobnost medija.
- Spreminjanje vodoravne smeri zračnega toka skozi medij.
- Povečanje specifične površine sten uparjalne plošče, s čimer se poveča kontaktna površina med zrakom in vodo.
Na ta način struktura optimizira mešanje in stik zraka z vodo, spodbuja izhlapevanje in povečuje prenos toplote z zraka na vodo.
Določanje velikosti bioklimatskega hladilnega sistema
Pri načrtovanju adiabatnega hlajenja se upoštevajo podnebne značilnosti kraja poleti, kot so temperatura in relativna vlažnost zunanjega zraka, usmerjenost stavbe, toplotni tokovi, ki jih povzročajo struktura in njene dejavnosti, pogoji prezračevanja prostornine, ki jo je treba hladiti, želena stopnja obnove zraka ter ciljni okoljski pogoji.
Iz tega lahko sklepamo :
- značilnosti hladilnika(in zlasti višina zračnega prostora pri hladilnikih, nameščenih na strehi),
- število hladilnikov (zlasti pri hlajenju velikih količin).
Zaključek: preprosto delovanje in konfiguracija strojne opreme, primerna za bioklimatsko dimenzioniranje
Načelo adiabatnega hlajenja je preprosto: ustvarite optimalen stik med zrakom in vodo, da bi povečali izhlapevanje in zmanjšali temperaturo. Konfiguracija hladilnika je prav tako preprosta, saj vključuje filter in ventilator za zračni cikel, rezervoar in črpalko za vodni cikel ter prenosnik toplote za hlajenje. Velikost hladilnika se določi glede na klimatske razmere na kraju samem, da se doseže želena notranja klima.