Bir buharlaşmalı soğutma suyu buharlaştırarak havayı soğutan bir cihazdır. Evaporatif soğutma , buhar sıkıştırması veya absorpsiyonlu soğutma döngüleri kullanan tipik klima sistemlerinden farklıdır . Evaporatif soğutma, suyun buharlaşmak için nispeten büyük miktarda ısıyı emdiği gerçeğini kullanır (yani, büyük bir buharlaşma entalpisine sahiptir ). Kuru havanın sıcaklığı, suyun buharlaşmasıyla önemli ölçüde düşürülebilir. Soğutmadan çok daha az enerji kullanarak havayı soğutabilir. Aşırı kuru iklimlerde, buharlaştırmalı hava soğutması, bina sakinlerinin konforu için havayı daha fazla nemle iklimlendirme ek faydasına sahiptir.
Evaporatif soğutma için soğutma potansiyeli, ıslak haznenin vakumuna, kuru haznenin sıcaklığı ile ıslak haznenin sıcaklığı arasındaki farka bağlıdır (bkz. Bağıl nem ). Kurak iklimlerde, evaporatif soğutma, kompresör soğutmaya alternatif olarak enerji tüketimini ve toplam şartlandırma ekipmanını azaltabilir. Kurak olmadığı düşünülen iklimlerde, dolaylı buharlaştırmalı soğutma, nemi artırmadan buharlaştırmalı soğutma işleminden yine de yararlanabilir. Pasif buharlaştırmalı soğutma stratejileri, ekipman karmaşıklığı ve kanal sistemi olmadan mekanik buharlaştırmalı soğutma sistemleriyle aynı faydaları sağlayabilir.
Daha eski bir buharlaşmalı soğutma biçimi olan rüzgar yakalayıcı , ilk olarak eski Mısır'da ve eski İran'da binlerce yıl önce bir çatı rüzgar şaftı olarak kullanıldı. Kuyu rüzgarı yakalar, onu yeraltı suyunun üzerinden bir kanata geçirir ve soğutulmuş havayı binaya bırakır. Modern İranlılar, motorlu buharlaştırmalı soğutucuları ( coolere âbi ) yaygın bir şekilde benimsemiştir .
Buharlaştırmalı soğutucusu çok sayıda ABD patent konusu olan XX inci 1906 önerildiği veya tamponlar ima edilen kullanımı çoğu yüzyılda, yonga (odun yünü) elemanlarının hava, buharlaşmaya yeterli olacak hareketli temas halinde büyük bir su hacmi getirmek için . Bir 1945 patentinde gösterildiği gibi tipik bir tasarım, bir su tankı (genellikle bir şamandıra valfi tarafından kontrol edilen bir seviyeye sahip), suyu excelsior pedler üzerinde dolaştırmak için bir pompa ve havayı pedlerden emmek için bir santrifüj fan içerir. ve evin içine. Bu tasarım ve malzeme , aynı zamanda nemi artırmak için de kullanıldığı Güneybatı Amerika'daki buharlaştırmalı soğutucularda baskın olmaya devam ediyor . Amerika Birleşik Devletleri'nde bataklık soğutucusu teriminin kullanımı , ilk üniteler tarafından üretilen alglerin kokusundan kaynaklanıyor olabilir.
Bazı otomobillerde, modern buhar sıkıştırmalı klima yaygın olarak bulunana kadar, dışarıdan monte edilmiş buharlaştırmalı soğutucular (genellikle satış sonrası aksesuarlar olarak) iç mekan havasını soğutmak için kullanıldı.
Binalardaki pasif buharlaşmalı soğutma teknikleri yüzyıllardır çöl mimarisinin bir özelliği olmuştur, ancak Batı'nın kabulü, araştırması, inovasyonu ve ticari uygulamaları nispeten yenidir. 1974'te William H. Goettl, buharlaşmalı soğutma teknolojisinin kurak iklimlerde nasıl çalıştığını fark etti ve birleşik bir ünitenin daha verimli olabileceğini tahmin etti ve birleşik bir sistem olan " Yüksek Verimli Astro Air Piggyback Sistemi " ni icat etti: evaporatif soğutma ve klima. 1986'da, Arizona Üniversitesi araştırmacıları W. Cunningham ve T. Thompson, pasif bir buharlaştırmalı soğutma kulesi inşa ettiler ve Tucson, Arizona'daki bu deneysel tesisten elde edilen performans verileri, Baruch Givoni tarafından geliştirilen buharlaştırmalı soğutma kulesi tasarımı için kılavuzların temeli oldu.
Evaporatif soğutucular, buhar sıkıştırmalı soğutma veya absorpsiyonlu soğutma kullanan tipik klima sistemlerinden farklı olarak, evaporatif soğutma prensibini kullanarak hava sıcaklığını düşürür . Evaporatif soğutma, havanın içerdiği termal enerji yardımıyla sıvı suyun buhara dönüşmesi ve hava sıcaklığının düşmesine neden olmasıdır. Suyun buharlaşması için gerekli enerji, havanın sıcaklığını etkileyen hissedilir ısı formunda havadan alınır ve su buharı bileşeninde bulunan enerji, hava, havada kalan hava gizli ısıya dönüştürülür . sabit entalpi değeri . Duyulur ısının gizli ısıya bu dönüşümü, izentalpik süreç olarak bilinir çünkü sabit entalpide meydana gelir. Bu nedenle, buharlaşmalı soğutma, hissedilir ısı düşüşü ile orantılı olarak hava sıcaklığında bir düşüşe ve gizli ısı kazancı ile orantılı olarak nemde bir artışa neden olur. Evaporatif soğutma , ilk soğumayı bularak ve sabit bir entalpi hattı boyunca daha yüksek bir nem durumuna geçerek bir psikrometrik çizelge kullanılarak görselleştirilebilir .
Doğal buharlaşmalı soğutmanın basit bir örneği, insan vücudu tarafından salgılanan ve buharlaşması vücudu soğutan terdir. Isı transferinin miktarı buharlaşma oranına bağlıdır, ancak buharlaşan her kilogram su için 35 ° C'de 2.257 kJ enerji aktarılır. Buharlaşma hızı havanın sıcaklığına ve nemine bağlıdır, bu nedenle ter yeterince hızlı buharlaşmadığı için nemli günlerde daha fazla birikir.
Buhar sıkıştırmalı soğutma, buharlaştırmalı soğutma kullanır, ancak buharlaşan buhar sızdırmaz bir sistemin içindedir ve daha sonra bunu yapmak için enerji kullanılarak tekrar buharlaşmaya hazır hale getirilir.
Evaporatif soğutucudan gelen su, ortama buharlaştırılır ve bu nedenle geri kazanılmaz. Bir iç soğutma ünitesinde, buharlaşan su, havanın artık soğumasıyla boşluğa verilir; bir buharlaştırma kulesinde, buharlaşan su giden hava akımına boşaltılır.
Yakından ilişkili bir süreç olan "süblimasyonla soğutma", buharlaşmadan ziyade süblimasyonda gerçekleşmesi açısından buharlaşmalı soğutmadan farklıdır .
Süblimasyon soğutması, gezegen ölçeğinde, bir anti-sera etkisiyle karşılaştırıldığı düzlemsel Plüton'da gözlemlendi .
Soğutmaya yönelik bir faz değişikliğinin başka bir uygulaması, "kendi kendini soğutan" içecek kutusudur. Kutunun içindeki ayrı bölme kurutucu ve sıvı içerir . İçmeden hemen önce, kurutucunun sıvı ile temas etmesi ve çözülmesi için bir tablet çekilir. Bunu yaparken, gizli füzyon ısısı adı verilen bir miktar termal enerji emer . Faz değişikliği ile evaporatif soğutma işleri sıvı için buhar ve buharlaşmanın gizli ısı , ancak kendi kendini soğutucu aynı sonucu elde etmek için, katı sıvı için bir değişiklik ve füzyon gizli ısı kullanabilir.
Soğutmanın ortaya çıkmasından önce, binlerce yıldır buharlaştırmalı soğutma kullanılıyordu. Gözenekli bir kap ( örneğin , toprak kap ), duvarlarından buharlaşarak suyu soğutur; Freskoları yaklaşık 2500 BC. AD kölelerin su kaplarını serinletmek için havalandırdığını gösteriyor. Sütü veya tereyağını olabildiğince taze tutmak için suya batırılmış nemli bir bezle kaplı bir su kabına bir kap da yerleştirilebilir.
Evaporatif soğutma, nispeten ucuz olduğundan ve diğer soğutma türlerinden daha az enerji gerektirdiğinden, binalar için termal konfor sağlamak için yaygın bir soğutma şeklidir .
.
Salt Lake City için hava durumu verilerini gösteren şekil, tipik yaz iklimini (Haziran-Eylül) temsil etmektedir. Renkli çizgiler, yaz aylarında konfor aralığını genişletmek için doğrudan ve dolaylı buharlaştırmalı soğutma stratejilerinin potansiyelini göstermektedir. Bunun başlıca nedeni, bir yandan daha yüksek hava hızı ile diğer yandan bölge doğrudan buharlaşmalı soğutma stratejisine izin verdiğinde yüksek iç nem oranının birleşimidir. Havayı nemlendirmeyi içeren evaporatif soğutma stratejileri, nemdeki artışın bina sakinlerinin konforu ve iç hava kalitesi için önerilerin altında kaldığı kuru koşullarda uygulanmalıdır. Pasif soğutma kuleleri, geleneksel HVAC sistemlerinin bina sakinlerine sağladığı kontrolden yoksundur. Bununla birlikte, alanda sağlanan ek hava hareketi, yolcu konforunu artırabilir.
Evaporatif soğutma, bağıl nem düşük olduğunda en etkilidir, bu da popülerliğini kuru iklimlerde sınırlar. Ayrıca, nemli hava kuru cildi ve sinüsleri yeniden nemlendirdiği için çöl sakinlerinin takdir edebileceği iç nemi de önemli ölçüde artırır. Bu nedenle, tipik iklim verilerini değerlendirmek, bir bina için buharlaşmalı soğutma stratejilerinin potansiyelini belirlemek için gerekli bir prosedürdür. En önemli üç iklimsel husus , yaz tasarım günü boyunca kuru termometre sıcaklığı , ıslak hazne sıcaklığı ve ıslak hazne vakumudur . Yaş termometre vakumunun yaz gebe kalma gününde yeterli soğutma sağlayıp sağlamadığını belirlemek önemlidir. Islak hazne vakumunu kuru haznenin dış sıcaklığından çıkararak, buharlaşmalı soğutucudan çıkan havanın yaklaşık sıcaklığını tahmin edebiliriz. Kuru termometrenin dış sıcaklığının ıslak termometrenin sıcaklığına ulaşma kabiliyetinin doygunluğun verimliliğine bağlı olduğunu dikkate almak önemlidir. Doğrudan buharlaştırmalı soğutma uygulaması için genel bir tavsiye, ıslak dış hava sıcaklığının 22 ° C'yi geçmediği yerlerde uygulanmalıdır . Bununla birlikte, Salt Lake City örneğinde, psikometrik grafikte doğrudan buharlaşmalı soğutma için üst sınır 20 ° C'dir . Bu düşük değere rağmen, bu iklim hala bu teknik için uygundur.
Evaporatif soğutma özellikle havanın sıcak ve nemin düşük olduğu yerlerde uygundur. Amerika Birleşik Devletleri'nde batı ve dağ eyaletleri, Denver , Salt Lake City , Albuquerque , El Paso , Tucson ve Fresno gibi şehirlerde baskın olan buharlaştırmalı soğutucularla iyi yerlerdir . Evaporatif klima da popülerdir ve Avustralya'nın güney (ılıman) kesimine çok uygundur. Kuru ve kurak iklimlerde, bir buharlaştırmalı soğutucuyu kurmanın ve çalıştırmanın maliyeti, soğutmalı bir klimanınkinden çok daha az olabilir, genellikle% 80 civarında. Bununla birlikte, optimum soğutma sonuçları elde etmek için bazen buharlaştırmalı soğutma ve buhar sıkıştırmalı klima birlikte kullanılır. Bazı evaporatif soğutucular, ısıtma mevsiminde nemlendirici olarak da işlev görebilir. En kurak bölgelerde bile, kısa süreli yüksek nem, buharlaşmalı soğutmanın etkili bir soğutma stratejisi olmasını engelleyebilir. Bu olayın bir örneği, Temmuz ve Ağustos aylarında New Mexico, New Mexico ve güney Arizona'daki muson mevsimidir.
Orta nem oranına sahip yerlerde, kuru iklimlerde yaygın kullanımlarının yanı sıra, evaporatif soğutma için birçok karlı kullanım vardır. Örneğin, endüstriyel tesisler, ticari mutfaklar, endüstriyel çamaşırhane / hizmet odası , çamaşırhane , kuru temizleme , seralar , nokta soğutma (yükleme rampaları, depolar, fabrikalar, şantiyeler, spor etkinlikleri, atölyeler, garajlar, kulübeler ...).
Ağaçlar , stomalar adı verilen yapraklarının gözeneklerinden büyük miktarda su çıkarır ve bu buharlaşmalı soğutma süreci sayesinde ormanlar yerel ve küresel olarak iklimle etkileşime girer. Evaporatif soğutma odaları gibi basit evaporatif soğutma cihazları . ECC Ve kil pot veya buzdolapları buzdolabında kavanoz , elektrik kullanmadan taze sebze tutmak için basit ve ucuz yolu vardır. Kuzey Afrika, Afrika'daki Sahel bölgesi, Afrika Boynuzu, Güney Afrika, Orta Doğu, Güney Asya ve Avustralya'nın kurak bölgeleri de dahil olmak üzere, dünyanın çeşitli sıcak ve kurak bölgeleri bu tür soğutmadan potansiyel olarak yararlanabilir. Bu bölgelerdeki birçok kırsal topluluk için buharlaştırmalı soğutucuların faydaları, hasat sonrası kayıpların azalmasının yanı sıra pazara harcanan sürenin azalması, parasal tasarruflar ve tüketim için sebzelerin daha fazla bulunabilirliğini içerir.
Evaporatif soğutma genellikle kriyojenik uygulamalarda kullanılır ]. Bir kriyojenik sıvı tankının üzerindeki buhar pompalanır ve sıvının buhar basıncı yüksek olduğu sürece sıvı sürekli olarak buharlaşır. Sıradan helyumun buharlaşarak soğutulması, en az 1,2 K'ye soğutulabilen 1-K'lik bir kap oluşturur . Helyum-3 evaporatif soğutma 300 mK'nin altındaki sıcaklıklara ulaşabilir . Bu teknikler, kriyojenik soğutucular imal etmek için veya seyreltme buzdolapları gibi düşük sıcaklıklı kriyostatların bileşenleri olarak kullanılabilir . Sıcaklık düştükçe sıvının buhar basıncı da düşer ve soğutma daha az verimli hale gelir. Bu, belirli bir sıvı ile elde edilebilecek sıcaklığa daha düşük bir limit belirler.
Bose-Einstein yoğunlaşması için gereken ultra düşük sıcaklıkları elde etmek için buharlaştırmalı soğutma aynı zamanda son soğutma adımıdır . (BEC) . Burada, zorla buharlaştırmalı soğutma, geri kalan bulut BEC geçiş sıcaklığının altına soğutulana kadar bir atom bulutundan yüksek enerjili - "sıcak" olarak adlandırılan atomları seçici olarak uzaklaştırmak için kullanılır. Bir milyon alkali atomluk bir bulut için bu sıcaklık yaklaşık 1 μK'dır .
Robotlar ve uzay aracı neredeyse yalnızca termal radyasyon kullansa da , birçok insanlı uzay aracının açık çevrimli buharlaşmalı soğutmaya izin veren kısa görevleri vardır. Örnekler arasında Uzay Mekiği , Apollo Komuta ve Hizmet Modülü , Apollo Komuta ve Hizmet Modülü (CSM), Ay Modülü ve Taşınabilir Yaşam Destek Sistemi bulunmaktadır ]. Apollo CSM ve uzay mekiği de ısıtıcılarla donatılmıştı ve mekik, amonyağı ve suyu buharlaştırabiliyordu . Apollo uzay aracı , su buharındaki (buhar) atık ısıyı ortadan kaldıran ve daha sonra uzaya gönderilen süblimasyonla çalışan kompakt ve büyük ölçüde pasif cihazlar kullandı Model: Alıntı gerekli . Sıvı su vakuma maruz kaldığında kuvvetli bir şekilde kaynar, kalanını buz süblimatörü kaplayana kadar dondurmaya yetecek kadar ısı taşır ve besleme suyu akış hızını ısı yüküne göre otomatik olarak ayarlar. Harcanan su, çoğu insanlı uzay aracı tarafından elektrik üretmek için kullanılan yakıt hücrelerinde fazladan bulunur.
Çoğu tasarım, suyun herhangi bir ortak maddeden bilinen en yüksek buharlaşma entalpisine sahip olduğu gerçeğinden yararlanır. Sonuç olarak, evaporatif soğutucular, buhar sıkıştırma veya absorpsiyonlu klima sistemlerinin enerjisinin yalnızca bir kısmını kullanır. Ne yazık ki, çok kuru iklimler dışında, tek aşamalı (doğrudan) soğutucu bağıl nemi (RH) yolcuları rahatsız edecek bir seviyeye yükseltebilir . Dolaylı ve iki aşamalı evaporatif soğutucular bağıl nemi daha düşük tutar.
Direkt evaporatif soğutma (açık devre), buharlaşmanın gizli ısısını kullanarak, sıvı suyu su buharına çevirerek havanın sıcaklığını düşürmek ve nemini artırmak için kullanılır. Bu süreçte havadaki enerji değişmez. Sıcak, kuru havanın yerini soğuk, nemli hava alır. Dış havadan gelen ısı, suyu buharlaştırmak için kullanılır. Bağıl nem% 70-90 oranında artar, bu da insan terinin serinletici etkisini azaltır. Nemli hava sürekli olarak dışarıya atılmalıdır, aksi takdirde hava doyurulur ve buharlaşma durur.
Sözde "mekanik" doğrudan buharlaştırmalı soğutucu, havayı ıslatılmış bir membrandan veya yastıktan çekmek için bir fan kullanır, bu da suyun havaya buharlaşması için geniş bir yüzey alanı sağlar. Su, membranın içine damlaması ve sürekli doymuş halde tutması için pedin üzerine püskürtülür. Membranın dibinden boşaltılan fazla su bir tankta toplanır ve yukarı doğru devridaim edilir. Tek aşamalı doğrudan buharlaştırmalı soğutucular, yalnızca diyafram, su pompası ve santrifüj fanı içerdikleri için tipik olarak küçük boyuttadır. Şebeke suyunun mineral içeriği , zarın ölçeklenmesine neden olacak ve bu da zarın ömrü boyunca tıkanmasına neden olacaktır. Bu mineral içeriğine ve buharlaşma oranına bağlı olarak, optimum performans sağlamak için düzenli temizlik ve bakım gereklidir. Genel olarak, besleme havasının yüksek nemi nedeniyle, tek aşamalı buharlaştırmalı soğutucudan gelen besleme havası doğrudan boşaltılmalıdır (tek geçişli akış). Havada bulunan enerjiyi kullanmak için, bayat havayı iki çift cam tabakasından geçirmek ve böylece cam tarafından emilen güneş enerjisini azaltmak gibi birkaç tasarım çözümü geliştirilmiştir. Bir kompresörle eşdeğer soğutma yükünü elde etmek için gereken enerjiye kıyasla, tek aşamalı buharlaştırıcılar daha az enerji tüketir.
"Pasif" doğrudan buharlaştırmalı soğutma, evaporatif soğutmalı suyun bir alanı fan yardımı olmadan soğutabildiği her yerde gerçekleşebilir. Bu, çeşmeler veya "pasif soğutma kulesi" olarak da bilinen aşağı çekişli buharlaştırmalı soğutma kulesi gibi daha fazla mimari tasarım kullanılarak gerçekleştirilebilir. Pasif soğutma kulesinin tasarımı, dış havanın binanın içine veya yanına inşa edilen bir kulenin tepesinden akmasına izin verir. Dışarıdaki hava, ıslak bir membran veya bir sis ile kulenin içindeki suyla temas eder. Su dışarıdaki havaya buharlaştıkça, hava daha soğuk ve daha az batmaz hale gelir ve kulede aşağı doğru bir akış yaratır. Kulenin altındaki bir çıkış, daha soğuk havanın içeri girmesini sağlar. Mekanik buharlaştırmalı soğutucular gibi kuleler, suyu kulenin tepesine kaldırmak için yalnızca bir su pompasına ihtiyaç duydukları için sıcak ve kuru iklimler için çekici, düşük güçlü bir çözüm olabilir. Pasif bir doğrudan buharlaşmalı soğutma stratejisinin kullanımıyla elde edilen enerji tasarrufu, iklime ve ısı yüküne bağlıdır. Büyük ıslak termometre çöküntüsüne sahip kurak iklimler için soğutma kuleleri, yaz tasarım koşullarında net sıfır olacak kadar yeterli soğutma sağlayabilir. Örneğin, bir 371 m 2 (4000 ft 2 ) perakende mağaza 29.3 mantıklı bir ısı artışı ile Tucson, Arizona kJ / st (100,000 Btu / h ) tam olarak iki kule 11.890 m sağlayan pasif soğutma üniteleri soğutulabilir 3 / h (7,000 cfm) her biri.
"Dolaylı buharlaştırmalı soğutma" (kapalı devre), soğuk enerjiyi besleme havasına aktarmak için bir ısı eşanjörüne ek olarak doğrudan buharlaştırmalı soğutma kullanan bir soğutma işlemidir . Doğrudan buharlaştırmalı soğutma işleminden gelen soğutulmuş nemli hava, koşullandırılmış besleme havasıyla asla doğrudan temas etmez. Nemli hava akışı dışarıya salınır veya serin tutulursa daha verimli olan güneş pilleri gibi diğer harici cihazları soğutmak için kullanılır. Bir dolaylı soğutucu üreticisi, ürün hava sıcaklığını yaş termometre sıcaklığının altına düşürebilen ve ıslak hazne sıcaklığına ve aynı zamanda ürün sıcaklığına da yaklaşabilen yinelemeli (çok aşamalı) bir ısı eşanjörü kullanan Maisotsenko döngüsünü kullanır ( bağıl nem (BN) Sıcaklık-Bağıl Nem formülüne göre biraz artmasına rağmen yoğuşma noktası). Bununla birlikte, dolaylı buharlaştırmalı soğutmadan kaynaklanan nispeten kuru hava, sakinlerin terlemesinin daha kolay buharlaşmasına izin verir ve böylece bu tekniğin nispi verimini arttırır. Dolaylı soğutma, iç mekan hava kalitesi ve insan termal konfor sorunları nedeniyle besleme havasının nemini artırmayı göze alamayan sıcak-nemli iklimler için etkili bir stratejidir. Aşağıdaki grafikler Havanın sıcaklığı, nemi ve bağıl nemindeki değişikliklerle doğrudan ve dolaylı buharlaşmalı soğutma sürecini açıklar.
Pasif dolaylı buharlaşma yoluyla dolaylı soğutma stratejileri nadirdir çünkü bu strateji bir ısı eşanjörü olarak işlev gören mimari bir unsur içerir (örneğin bir çatı). Bu element üzerine su serpilebilir ve bu element üzerine su buharlaştırılarak soğutulabilir. Ayrıca yüksek su kullanımı nedeniyle çok az kullanılırlar, bu da su girişi riskini getirir ve bina yapısını tehlikeye atabilir.
İki aşamalı bir soğutucunun ilk aşamasında, sıcak hava nem eklenmeden dolaylı olarak ön soğutulur (dışarıdan buharlaştırılarak soğutulan bir ısı eşanjörünün içinden geçerek). Doğrudan fazda, önceden soğutulmuş hava suyla ıslatılmış bir pedden geçer ve soğudukça nemi emer. İlk aşamada hava beslemesi önceden soğutulduğundan, istenen soğutma sıcaklıklarına ulaşmak için doğrudan aşamaya daha az nem aktarılır. Üreticilere göre sonuç, iklimlendirilmiş havada yaklaşık% 70 ila% 80 bağıl nem üreten geleneksel bir sistemle karşılaştırıldığında, iklime bağlı olarak% 50 ila% 70 arasında bağıl neme sahip daha soğuk havadır.
Sözde "hibrit" tasarımda, doğrudan veya dolaylı soğutma, toplam verimliliği artırmak ve / veya ıslak hazne sınırının altına düşürmek için buhar sıkıştırma veya soğurmalı soğutma ile birleştirilmiştir.
Geleneksel olarak, evaporatif soğutma pedleri excelsior'dan yapılmıştır . ( ağaç lifi kavak ) bir muhafaza ağının içinde, ancak bazı plastikler ve kağıtlar gibi daha modern malzemeler, soğutma pedleri için destek olarak pazara giriyor. Tipik olarak 8 "veya 12" kalınlığındaki modern sert ortam daha fazla nem ekler ve bu nedenle havayı genel olarak çok daha ince kavak ortamından daha fazla soğutur.
Tasarım konuları Su kullanımıKurak ve yarı kurak iklimlerde su kıtlığı, soğutma sistemlerinin tasarımında su tüketimini bir endişe haline getirir. Kurulu su sayaçlarına göre, Model: OR 420 938 L (111.200 gal ) su, 2002 yılında Zion Milli Parkı Ziyaretçi Merkezi Modelinin iki pasif soğutma kulesi için tüketildi : Alıntı gerekli . Bununla birlikte, bu endişeler, elektrik üretiminin genellikle büyük miktarda su gerektirdiğini ve buharlaştırmalı soğutucuların çok daha az elektrik tükettiğini ve bu nedenle bir arada karşılaştırılabilir su tükettiğini ve soğutuculardan daha ucuza mal olduğunu belirten uzmanlar tarafından dikkate alınmaktadır.
GölgelendirmeDestek pedlerine doğrudan güneşe maruz kalmanın sağlanması buharlaşma oranını artırır. Bununla birlikte, güneş ışığı, buharlaşmalı soğutma tasarımının diğer unsurlarını ısıtmanın yanı sıra bazı sıvıları bozabilir. Bu nedenle çoğu uygulamada gölgeleme önerilir.
Mekanik sistemlerMekanik evaporatif soğutma için kullanılan fanlar dışında, pompalar, mekanik ve pasif uygulamalarda evaporatif soğutma işlemi için gerekli olan diğer mekanik ekipmandır. Pompalar, suyu sulak alan yastığına devridaim ettirmek veya pasif bir soğutma kulesi için bir sis sistemine çok yüksek basınçlı su sağlamak için kullanılabilir. Pompa özellikleri, buharlaşma hızına ve sıvı yastığının alanına bağlı olarak değişir. Zion Ulusal Parkı Ziyaretçi Merkezi, 250 W (1/3 HP) bir pompa kullanır .
TahliyeHavanın şartlandırılan alandan sürekli olarak çıkmasını sağlamak için her zaman egzoz kanalları ve / veya açık pencereler kullanılmalıdır. Aksi takdirde, basınç oluşur ve sistem fanı veya fanı, sıvının içinden ve koşullandırılmış alana fazla hava itemez. Evaporatör sistemi, havayı şartlandırılan alandan dışarıya sürekli olarak boşaltmadan çalışamaz. Soğutulmuş hava girişinin konumunun yanı sıra evin geçitlerinin, kapıların ve pencerelerin odadaki yerleşimini optimize ederek, sistem, soğutulmuş havayı odalara, gerekli alanlara yönlendirmek için en verimli şekilde kullanılabilir. İyi tasarlanmış bir yerleşim, sıcak havanın verimli bir şekilde toplanmasına ve tavanın üzerinde kanallı bir egzoz sistemine ihtiyaç duyulmadan istenen yerlerden dışarı atılmasına olanak tanır. Sürekli hava akışı önemlidir, bu nedenle pencereler veya egzoz delikleri, buharlaşmalı soğutma makinesi tarafından giren havanın hacmini ve geçişini kısıtlamamalıdır. Dış rüzgarın yönü de dikkate alınmalıdır, örneğin kuvvetli bir güneyden esen rüzgar, güneye bakan bir pencereden boşaltılan havayı yavaşlatacak veya sınırlayacaktır. Leeward pencereleri kapalıyken kapı pencerelerinin açık olması her zaman en iyisidir.
Tipik olarak, konut ve endüstriyel buharlaştırmalı soğutucular doğrudan buharlaştırmayı kullanır ve havalandırmalı yanları olan kapalı bir metal veya plastik kutu olarak tanımlanabilir. Hava, bir santrifüj fan veya genellikle HVAC terminolojisinde "kasnaklara" sahip bir elektrik motoru veya doğrudan tahrikli eksenel bir fan tarafından tahrik edilen bir fan ile hareket ettirilir . Evaporatif soğutma pedlerini ıslatmak için bir su pompası kullanılır. Soğutma üniteleri binaların çatılarına (yukarı veya aşağı doğru taslak) veya dış duvar veya pencerelere (yan veya yatay taslak) monte edilebilir. Fan, soğutmak için birimin yanlarındaki havalandırma deliklerinden ve ıslak yastıklardan oda havasını çeker. Havanın ısısı, soğutma işlemine devam etmek için sürekli olarak yeniden tamponlanan pedlerden suyun buharlaşmasına neden olur. Daha sonra nemli, soğutulmuş hava çatıdaki veya duvardaki bir havalandırma deliğinden binaya verilir.
Soğutma havası binanın dışından geldiği için, havanın içeriden dışarıya akmasını sağlamak için bir veya daha fazla büyük havalandırma deliği bulunmalıdır. Hava sistemden yalnızca bir kez geçmelidir, aksi takdirde soğutma etkisi azalır. Bunun nedeni havanın doyma noktasına ulaşmasıdır . Genellikle, nispeten yüksek bir hava değişim oranı olan, buharlaştırmalı soğutucular tarafından hizmet verilen alanlarda saatte yaklaşık on beş hava değişimi meydana gelir.
Evaporatif soğutma kuleleri (ıslak).
Soğutma kuleleri, suyu veya diğer ısı transfer sıvılarını ıslak bir ampulün ortam sıcaklığına yakın bir sıcaklığa soğutmayı amaçlayan yapılardır. Islak soğutma kuleleri, buharlaştırmalı soğutma prensibine göre çalışır, ancak havadan ziyade suyu soğutmak için optimize edilmiştir. Soğutma kuleleri genellikle büyük binalarda veya sanayi sitelerinde bulunur. Örneğin, soğutuculardan, endüstriyel işlemlerden veya Rankine döngüsünden ısıyı çevreye aktarırlar .
Sisleme sistemleri.
Sisleme sistemleri, suyu yüksek basınçlı bir pompa ve hortumdan yaklaşık 5 mikronluk bir deliğe sahip olan pirinç ve paslanmaz çelik bir sis nozulundan geçirerek çalışır ve böylece mikro ince bir sis üretir. Sisi oluşturan su damlacıkları o kadar küçüktür ki anında buharlaşırlar. Anında buharlaştırma ile oda sıcaklığı azaltabilmektedir 35 ° F ( 20 ° C ) sadece birkaç saniye içinde. Teras sistemleri için, optimum soğutma için sis hattını yerden yaklaşık 8-10 fit (2,4-3,0 m ) yükseğe monte etmek idealdir . Misting, çiçek tarhları, evcil hayvanlar, hayvancılık, köpek kulübeleri, böcek kontrolü, koku kontrolü, hayvanat bahçeleri, veteriner klinikleri, ürün soğutma ve seralar gibi uygulamalarda kullanılır.
Misting hayranlarıBir sisleme fanı, bir nemlendiriciye benzer . Bir fan havaya ince bir su sisi üfler. Hava çok nemli değilse, su buharlaşarak havadaki ısıyı emer ve sisleme fanının aynı zamanda bir hava soğutucu işlevi görmesine izin verir. Bir sis üfleyici, özellikle kuru bir iklimde açık havada kullanılabilir. İç mekanlarda da kullanılabilir.
Elektrikli fan ve manuel su püskürtme pompasından oluşan küçük, portatif, pille çalışan sisleme fanları, yenilik olarak satılmaktadır. Günlük kullanımdaki etkinlikleri belirsizdir .
Evaporatif soğutma performansını anlamak için psikrometriyi anlamak gerekir . Evaporatif soğutma performansı, dış ortam sıcaklığı ve nemindeki değişiklikler nedeniyle değişkendir. Ev tipi bir soğutucu, 3 ila 4 ° C ıslak termometre sıcaklığında hava sıcaklığını düşürebilmelidir .
Standart hava durumu raporu verilerinden klima performansını tahmin etmek kolaydır. Hava raporları genellikle çiğlenme noktası ve bağıl nemi içerdiğinden, yaş termometre sıcaklığını içermediğinden, yaş termometre sıcaklığını hesaplamak için bir psikrometrik çizelge veya basit bir bilgisayar programı kullanılmalıdır . Islak termometrenin sıcaklığı ve kuru termometrenin sıcaklığı belirlendikten sonra, soğutma performansı veya soğutucudan çıkan havanın sıcaklığı belirlenebilir.
Direkt evaporatif soğutma için, direkt doygunluk verimi, direk evaporatif soğutucudan çıkan havanın sıcaklığının, gelen havanın ıslak termometresinin sıcaklığına ne kadar yakın olduğunu ölçer. Doğrudan doygunluk verimi şu şekilde belirlenebilir:
Veya: = doğrudan buharlaşmalı soğutmanın doyma verimliliği (%)= kuru termometrenin hava giriş sıcaklığı (° C) = giden havanın kuru haznesinin sıcaklığı (° C) = hava giriş sıcaklığı yaş termometre (° C)
Evaporatif ortamın verimliliği genellikle% 80 ile% 90 arasındadır. En verimli sistemler kuru hava sıcaklığını ıslak termometre sıcaklığının% 95'ine düşürebilir, daha az verimli sistemler yalnızca% 50'ye ulaşır. Buharlaşma verimliliği zamanla çok az azalır.
Ev tipi evaporatif soğutucularda kullanılan tipik kavak pedleri yaklaşık% 85 verimlilik sağlarken, CELdek tipi evaporatif medya hava hızına bağlı olarak% 90'ın üzerinde verimlilik sağlar. CELdek ortamı en çok büyük ticari ve endüstriyel tesislerde kullanılmaktadır.
Örneğin, tipik bir yaz tasarım gününde 42 ° C kuru termometre ve 19 ° C ıslak termometre sıcaklığı veya yaklaşık% 8 bağıl nem ile Las Vegas'ta , % 85 verimlilikle bir konut tipi soğutucunun çıkışındaki ortam sıcaklığı şöyle olacaktır:
= 42 ° C - [( 42 ° C - - 19 ° C ) ×% 85] = 22,45 ° CBununla birlikte, verimi tahmin etmek için iki yöntemden biri kullanılabilir:
Birkaç örnek bu ilişkiyi açıklığa kavuşturuyor:
( Soğutma örnekleri, 25 Haziran 2000'de Idaho Üniversitesi'nin " Homewise " yayınından alınmıştır ).
Evaporatif soğutucular en iyi kuru koşullarda çalıştığı için, Amerika'nın Güneybatı ve Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'nin kurak bölgeleri ve Kuzey Amerika Birleşik Devletleri, Meksika gibi kurak ve çöl bölgelerinde yaygın olarak kullanılırlar ve daha verimlidirler.
Aynı denklem, evaporatif soğutucuların neden yüksek nemli ortamlarda sınırlı kullanıldığını göstermektedir: örneğin, Tokyo'da sıcak bir Ağustos günü % 85 bağıl nem ve 1.005 hPa basınçla 30 ° C olabilir . Bu, 27.2 ° C'lik bir çiğlenme noktası ve 27.88 ° C'lik bir ıslak hazne sıcaklığı verir . Yukarıdaki formüle göre% 85 verimlilikte hava ancak 28,2 ° C'ye kadar soğutulabilir ve bu da onu çok kullanışsız kılar.