Нискоенергийни методи за изпарително охлаждане

ОВКСп. Инженеринг ревю - брой 9/2016 • 13.01.2017

Нискоенергийни методи за изпарително охлаждане
Нискоенергийни методи за изпарително охлаждане

Kлиматичните системи, работещи с технология на изпарително охлаждане с вода като хладилен агент, отговарят на европейските изисквания за количеството отделени флуорирани парникови газове и въглеродни емисии.

Въпреки това, конкретните разлики между вида изпарително охлаждане – директно и индиректно, адиабатно и диабатно, охлаждане според мокър термометър или точката на оросяване.

Изпарителното охлаждане е популярно с това, че намалява цялостната консумация на енергия в климатичните системи с между 70% и 85%. Освен необходимостта от ниска консумация на енергия обаче, една климатична система трябва да отговаря и на изискванията за ниска консумация на вода.

Наличието на бактерията легионела във водата, както и евентуалната корозия, също са фактори, на които следва да се обърне внимание.

Адиабатно и диабатно охлаждане
От лингвистична гледна точка, думата “адиабатно” означава “такова, което не е диабатно”. По време на адиабатния процес на охлаждане самата топлина се извлича директно от въздуха, а не чрез охладителната повърхност (в една Молиерова диаграма, този процес се изобразява с линии на постоянна енталпия = h).

Теоретично най-ниската температура, която може да се постигне, е тази на мокрия термометър, заради което при адиабатното охлаждане се използва термина “Wet Bulb Cooling”, или охлаждане по мокрия термометър.

По време на диабатното охлаждане обаче топлината се обменя между охладителната повърхност и въздуха. В този случай най-ниската възможна температура е тази на точката на оросяване, заради което се използва терминът “Dew-point Cooling” – охлаждане по точката на оросяване.

Директни охладителни системи
При процеса на директното адиабатно охлаждане се използва намокрен абсорбент, въздушен филтър или вентилатор. Въздухът, който трябва да се охлади, преминава през абсорбента и така част от водата се изпарява. Необходимата за изпаряване енергия директно се извлича от въздуха чрез охлаждането.

Температурата на изпускане зависи от температурата и относителната влажност на въздуха в началото на процеса. Системите за директно адиабатно охлаждане най-често използват водни циркулационни помпи, както и допълнителни средства за предотвратяване развитието на легионела и други бактерии.

При работата си такива охладители добавят известен процент влага в стайния въздух, в резултат на което не само понижават температурата на помещението, но и относителната влажност (%RH).

Това създава известен контрастен ефект, тъй като по-ниската температура допринася за комфорта на обитателите, а повишената влажност - обратното. Последното е още по-неприятно, когато помещенията са фитнес зали, работилници или други места, където обитателите се натоварват физически.

Директното охлаждане може да навреди и на съхраняваните стоки и електроника. Поради тази причина, то е по-предпочитан избор в сухите или умерени климати, и то само за промишлени цели.

Минималната температура на изпускане на охладения въздух е малко над температурата на мокрия термометър. Въпреки това, ако през деня температурата на околната среда се повиши, а абсолютната влажност остане същата, то температурата на мокрия термометър също ще се увеличи.

В резултат на това, изкарваният охладен въздух ще е с по-висока температура.

Индиректни охладителни системи
При тези системи изпарената в процеса на охлаждане вода се разпръсква във въздуха и не повишава относителната влажност на помещението. Индиректните системи работят както с охлаждане по мокрия термометър, така и с охлаждане по точката на оросяване, като всеки принцип има различни характеристики.

Индиректно адиабатно охлаждане - както при директното адиабатно охлаждане, и при индиректното минималната температура на изпускане е над температурата на мокрия термометър.

По същия начин, ако температурата на околната среда е по-висока през деня, температурата на мокрия термометър и следователно на изходящия от системата охладен въздух също се повишава.

Индиректно диабатно охлаждане - минималната температура на изпускане е малко над температурата на точката на оросяване. В сравнение с климатичните системи, работещи с технология на охлаждане по мокрия термометър, както и в зависимост от влажността на въздуха, температурата на оросяване и охладения въздух се различават с няколко градуса.

Индиректните системи за охлаждане позволяват да се запази същата температура на охладения въздух, дори ако през деня температурата на околната среда се промени, а абсолютната влажност остане същата.

Инертно охлаждане
Инертното охлаждане е нова технология, разработена на базата на охлаждането по точката на оросяване, при която консумацията на енергия е изключително ниска. Този метод е подходящ в агресивни, замърсени среди, където качеството на водата за изпаряване почти не е от значение.

В системата се използва един и същ вентилатор за входящия и обработения въздух, което значи минимален брой движещи се части. Външната страна на топлообменните плочи е покрита с влажен хигроскопичен слой.

В края на топлообменника, една трета от въздуха, който напуска охладителя, се използва за обслужване на системата. Част от целия поток променя посоката си на 180° и минава като противопоток по външната страна на топлообменните плочи, задвижван от силата на външния пад на налягането.

Завъртането, в комбинация с принудителния въздушен поток, създава центробежна сила, която предотвратява навлизането на замърсяващи частици в струята. Тъй като не могат да преминат през струята въздух над топлообменните плочи, замърсяващите частици нямат досег и до охладителната повърхност, следователно разходите за поддръжка на цялата система са много по-малки.

Охлаждането се извършва естествено, благодарение на водата в системата, чрез комбинацията от низходящ тънък слой, адхезия (на слой към топлообменник), и хигроскопичното действие на парата. От първичния въздух се извлича точно толкова топлина (kJ), колкото е необходима за изпаряване на влагата.

Въздушният поток, който обслужва системата и предпазва от замърсители, също така извежда влагата навън от помещението, което се охлажда.

Добре познато е, че влажният въздух може да има неприятен ефект в крайбрежните зони, басейни, близо до ферми за едър рогат добитък и домашни птици, както и в близост до химически заводи и др.

Употребата на деминерализирана вода със съдържание на амоняк или сол също може да доведе до проблеми с корозията. Затова системите за инертно охлаждане са изградени изцяло от синтетични материали.

Недостатъчните количества прясна вода в някои райони обаче налагат ограничаването на употребата й доколкото е възможно. В същото време, солената морска вода е в изобилие. Системите за инертно охлаждане успешно са тествани за работа с морска вода в рамките на шест месеца.

Успешната експлоатация обаче е възможна само ако цялата инсталация (корпус, както и охладителна повърхност) е изградено от синтетичен материал. Възможно е да се предотврати образуването на солни кристали, като в системата се използва метод на индиректно охлаждане по точката на оросяване.

Консумация на вода
Като цяло, консумацията на вода зависи преди всичко от количеството въздух, който трябва да се охлади, както и температурата и относителната влажност на въздуха, навлизащ в системата. От значение е не само начинът на работа на системата, но и начинът на овлажняване на въздуха.

Температурата на входящата в системата вода на практика не оказва никакво влияние върху охладителния капацитет.

Различни методи за водоснабдяване
• Постоянна работа на циркулационна помпа в комбинация със съд за вода.
• Употреба на дюзи за разпределение на вода. Известен недостатък би бил, че в зависимост от качеството на водата, дюзите могат да се запушат, което да създаде нужда от допълнителна поддръжка.
• Самото водоснабдяване може да се контролира чрез периодичното отваряне и затваряне на електромагнитен вентил.
• При инертното охлаждане водоснабдяването се осъществява с помощта на абсорбция, без циркулационна помпа или дюзи.

Микробиологични особености на инертното охлаждане
Охладеният въздух запазва една и съща абсолютна влажност по време на целия процес на инертно охлаждане. Влажният въздух, който обслужва системата, се извежда извън помещението, а благодарение на хигроскопичния слой върху топлообменните плочи, както и ниската скорост на въздушния поток (

С инертното охлаждане се избягва и зараждането на водорасли, тъй като охладителят работи без да циркулира вече използвана вода, без съд за съхранение на вода, а хигроскопичните слоеве автоматично се изсушават веднъж на ден, веднага след като охлаждането спре.

Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top