Az evaporatív hűtés működése
Mit jelent az evaporatív hűtés, párahűtés?
Az evaporatív hűtés, más néven párologtató hűtés, párahűtés lényege a víz párolgásával járó hőelvonás. Az evaporatív hűtésnél a levegő entalpiája változatlan, a hőmérséklete viszont csökken a levegő által elpárologtatott víz párolgási hőjével. A párolgással járó hőelvonás számos és egyben számtalan esetben megnyilvánul a természetben. Példának okáért gondoljunk csak bele a forró nyári záporokba. A 30°C feletti nyári hőmérsékletben a hirtelen jött zápor azonnal képes akár 17-18 °C csökkenteni a levegő hőmérsékletet. Vagy emlékezzünk arra, amikor kiszállunk egy kád vízből és fázni kezdünk. A fázás oka a bőrünk felületén lévő víz érintkezése a levegővel. A víz elpárolog és elvonja a hőt a testünktől. Vagy egyszerűen csak tegye a kezét egy tál vízbe és fújjon át az ujjai között. Érezheti a párolgó víz hűsítését. Az izzadás is egyfajta természetes párologtató folyamat, ahol a bőrünkről elpárolgó nedvesség hűti a szervezetünket.
A párologtató hűtőrendszerek ezt a természetes folyamatot végzik el, így biztosítva a hűvös levegő állandó áramlását. Az evaporatív hűtésnek is megvannak a maga korlátai. Nem alkalmazható hatékonyan ott, ahol magas a külső páratartalom, mint például trópusi erdős övezet. Más területeken pedig szükségtelen az alkalmazásuk, mert a kinti levegő nyáron sem melegszik fel annyira, hogy indokolt legyen a hűtés.
Az evaporatív rendszerek legfontosabb jellemzője, hogy nem a hideg víz és a levegő közötti hőátadás, vagy hőcsere az, ami miatt létre jön a hűtés. Éppen ezért teljesen mindegy, hogy a gépben lévő víz hideg vagy meleg, hiszen a gépek nem hőcserélőként működnek. Nem számít az sem, ha a gép tartályába jeges vizet teszünk.
A hűtési teljesítmény a víz párolgáshője miatt keletkezik. A párolgás egy hőelvonással járó folyamat. A hőelvonás mértéke a víz párolgáshőjéből számítható, ami 2257 kJ/kg. Ebből következik, hogy 1 liter víz párolgása 627 W energiát képes elvonni a levegőtől.
Minél szárazabb és melegebb a gép által beszívott külső levegő, valamint minél nagyobb a légsebesség, annál több víz képes elpárologni, tehát annál intenzívebb és hatékonyabb a hűtés.
Hogyan működik egy evaporatív hűtőberendezés?
Az evaporatív elven működő hűtőgép ún. deszorpciós médiumot, avagy nedvesítő tömböt használ, amit az egyszerűség kedvéért béléstestnek nevezünk. A béléstestek egymáshoz ragasztott, speciálisan impregnált cellulóz lapokból állnak. A béléstestek méhsejt alapúak, így könnyen átjár rajtuk a levegő. A béléstest lényege az, hogy a víz minél nagyobb felületen érintkezhessen a levegővel, így minél több víz párologjon, ami a hűtés hatékonyságát növeli. Minden párahűtő berendezés alja egy víztartály, amelyben egy keringető szivattyú helyezkedik el. A gépek tetejében a béléstestek felett egy erre a célra kifejlesztett csepegtető tálca foglal helyet. A keringető szivattyú feljuttatja a vizet a csepegtető tálcára, amely egységesen nedvesíti be a béléstestek teljes felületét.
Természetesen a béléstestről el nem párolgott víz visszafolyik a víztartályba, így csak az a víz fogy el a tartályból, ami elpárolog. A ventilátor nagy fordulaton forgó mozgást végez és szívó hatást kelt. A béléstesten lévő víz nagy felületen érintkezik a folyamatosan áramló levegővel, így a víz elpárolog és elvonja a hőt a levegőtől. A párologtató hűtőberendezés így a környezetinél akár 7-15 °C fokkal hűvösebb levegőt képes fújni a hűtendő térbe.
Alacsony üzemeltetés, költséghatékony működés:
Az evaporatív elven működő berendezések üzelmeltetési és karbantartási költsége is igen alacsony, az energiafelhasználása pedig egy folyadékhűtőhöz képest elhanyagolható. Egy modern egység például 1500 W energiával 22 000 m3 hűtött levegőt képes bevinni óránként, mindössze 120 liter víz felhasználásával. Ez hozzávetőlegesen 75 kW hűtőteljesítményt jelent (EER: ~30). Ez a nagyon kedvező üzemeltetési költség a folyadékhűtő rendszerek üzemeltetésének az 1/5-öd része. A karbantartási költség egy jól megtervezett rendszer esetén szintén elhanyagolható. Megfelelő vízminőség esetén a béléstestek cseréje akár 4-5 évre is kitolható. Mindent összevetve elmondható, hogy az evaporatív hűtőgépek üzemeltetési költsége, valamint karbantartási költsége is jelentősen alacsonyabb más hűtési alternatívákhoz képest.
Az evaporatív hűtés, párahűtés működésének bemutatása h-x diagramon:
A diagramból látszik, hogy amennyiben megkeressük a 35°C külső hőmérséklethez és 35%-os relatív külső páratartalomhoz tartozó pontot az állandó enthalpia vonalak mentén (az állandó enthalpia vonalak a jobb alsó sarok felé tartanak) a 85%-os relatív páratartalom értékhez húzzuk az egyenest. Ez az egyenes a gép belsejében zajló folyamatot hivatott szemléltetni. A víz párolgásával a levegő relatív páratartalma növekszik és a párolgással járó hőelvonás miatt a hőmérséklete csökken. A diagramból látszik az is, hogy a 85%-os relatív páratartalom görbéhez 24°C-os hőmérséklet társul. Ábrán szemléltetve így működnek az evaporatív hűtőberendezések.
Az evaporatív hűtés, párahűtés előnyei:
- 7-15 °C fokos levegő hőmérséklet csökkenés
- a környezetinél hűvösebb levegőt fújó berendezések
- alacsony villamos energia és vízfogyasztás
- a víz párolgáshőjét használja fel a hűtési teljesítmény előállításához
- nem használ veszélyes és környezetre káros hűtőközeget
- üzemelés során nem fúj látható vizet, csak hűvös levegőt
- EER érték, azaz a felvett energia és a leadott hűtőteljesítmény hányadosa: 15-40
- energiatakarékos, környezetbarát működés, alacsony üzemeltetés
- nincs szükség a hűtött tér izolálására, a nyitott ablak előnyösen befolyásolja a hatásfokot
- nem szárítja a levegőt, mint a hagyományos folyadékhűtős légkezelők
- nincs káros anyag kibocsátás
- a magasabb páratartalmú levegő több hőt képes elnyelni, így egy adott hőterhelés kevésbé emeli a levegő hőmérsékletét
- magasan a legjobb ár/érték arány minden más hűtési megoldáshoz képest
- nagyobb légmennyiség bevitel, frissebb levegő, akár tízszeres légcsere is elérhető
akár 9000-25000 légm3/óra szállítóteljesítmény
Részletek:
Adiabatikus hűtés
Adiabatikus hűtés, párásító rendszer: Az adiabatikus hűtés, párásító rendszerek és az adiabatikus állapotváltozás lényege, hogy a gép belsejében, a környezettől elszeparáltan történik a folyamat. A… tovább ...
Evaporatív hűtés rendszerek
A direkt adiabatikus, vagyis más néven közvetlen evaporatív hűtés rendszerek előnye az egyszerűségben rejlik. Ennél a fajta megújuló hűtési eljárásnál, ahogy a megnevezésből is adódik… tovább ...
