Bardzo ciekawy temat, który zainteresuje każdego, kto lubuje się w rozwiązaniach proekologicznych.
Czym jest chłodzenie adiabatyczne? - najprościej mówiąc, chłodzenie polegające na odparowaniu wody w powietrzu, w którym entalpia powietrza jest stała, jednak obniżana jest temperatura powietrza, a wzrasta zawartość wilgoci. Jest to najstarszy sposób chłodzenia i co ciekawe każdy tego rodzaju chłodzenia doświadczył w swoim życiu tylko o tym nie wiedział.
Np. Opady deszczu są przykładem chłodzenia adiabatycznego bezpośredniego. Po burzy w lecie temperatura się obniża ale niestety rośnie wilgotność powietrza. Podobnie jest z poceniem się które służy organizmowi do regulacji temperatury ciała. Do tego woda w porównaniu z energią elektryczną potrzebną do wytworzenia chłodu jest wiele razy tańsza. Np. chcąc schłodzić 1000m3/h powietrza o temperaturze początkowej +30oC do temperatury +23oC, potrzebujemy 3,6kW mocy chłodniczej wytworzonej przez chiller. Zważywszy że chiller pracuje z współczynnikiem sprawności ERR=2.5, a cena energii elektrycznej wynosi 0,6zł/kWh, to 1kWh chłodu kosztuje 0,24zł, a całość 3,6*0,24=0,864zł. To samo zadanie realizowane w komorze zraszania dla osiągnięcia tej samej temperatury końcowej +23oC wymaga jedynie 3,27dm3 wody. jeśli 1000dm3 wody kosztuje ok. 5zł, to obniżenie temperatury zapłacimy jedynie 0,01635zł. Jak łatwo obliczyć chłodzenie adiabatyczne jest 52,8 raza tańsze od chłodzenia za pomocą chillera!
Chłodzenie adiabatyczne może być:
1. Bezpośrednie - tzn. bez użycia wymiennika ciepła i mamy wtedy kiedy rozpylamy wodę bezpośrednio do powietrza nawiewanego, która w nim odparowuje.
Teoretycznie najniższa temperatura jaką można uzyskać to temperatura termometru mokrego dla temperatury początkowej +30oC wynosi tutaj +20,9oC, jednakże jak to w przyrodzie każdy proces ma swoją sprawność (tu około 80%) stąd uzyskujemy ok. +22,8oC.
Kiedy zatem możemy stosować bezpośrednie chłodzenie adiabatyczne? Wszędzie tam, gdzie may duże zyski ciepła suchego, duże masy powietrza i wysoki gradient temperatury, tzn. temperatura powietrza wywiewanego, jest wyższa od temperatury powietrza czerpanego, bo wtedy bezcelowe staje się drugi sposób chłodzenia adiabatycznego który opisuję poniżej.
2. Pośrednie - czyli z zastosowaniem wymiennika pośredniczącego np. przeciwprądowego.
Tym razem woda jest rozpylana bezpośrednio do powietrza wywiewanego z pomieszczenia. Powietrze to obniża swoją temperaturę i podnosi zawartość wilgoci (entalpia oczywiście się nie zmienia jak na adiabatę przystało). Następnie powietrze to przepływa przez wymiennik przeciwprądowy w którym oddaje chłód powietrzu czerpanemu. Załóżmy zatem że mamy sytuację iż w pomieszczenia wywiewamy powietrze o temperaturze t=+25oC (z uwzględnieniem podgrzewu na wentylatorze) i wilgotności RH=55%. Możliwa do uzyskania temperatura za komorą zraszania o sprawności 80% wynosi wtedy t=+19,9oC.
Mając do dyspozycji wymiennik przeciwprądowy o sprawności temperaturowej 80%, jesteśmy w stanie obniżyć temperaturę powietrza czerpanego +30oC do temperatury +21,92oC i wilgotności RH=72,6%
Czy takim powietrzem da się realnie klimatyzować pomieszczenie, aby być nadal w strefie komfortu zgodnie z DIN EN 13779? Wszystko zależy od zysków wilgoci w pomieszczeniu, jednak przy "normalnym" pomieszczeniu powinno to być możliwe. Załóżmy że powietrze ma klimatyzować pomieszczenie którego zyski ciepła całkowitego wynoszą 3kW, a zyski wilgoci 0,5kg/h. Popatrzmy na poniższy wykres - interesuje nas punkt "P".
Jak widać jest to możliwe. Czy to oznacza że układy chłodnicze są nam niepotrzebne w procesach klimatyzacji skoro moglibyśmy schłodzić pomieszczenia zwykłą wodą?
O tym przekonamy się już w następnym artykule, gdzie dokonamy analizy nie tylko jakościowej ale i ilościowej na konkretnym przykładzie porównując koszta inwestycyjne i eksploatacyjne :)
Jeśli artykuł wniósł coś pozytywnego dla Twojego rozwoju, i chcesz, aby strona dalej się rozwijała na której dzielę się swoją wiedzą, daj łapkę w górę, zostaw komentarz lub udostępnij. No i oczywiście możesz pomóc mi i sobie poprzez zakup licencji lub możesz postawić mi kawę :)