Загрижеността за околната среда и нарастващите разходи за енергия доведоха до подновяване на интереса към адиабатните въздушни охладители, особено за охлаждане на въздуха в промишлени, търговски и обслужващи сгради.
Използваното от векове адиабатно охлаждане разчита на изпарението за естествено охлаждане на околния въздух. Превръщането на течната вода в пара абсорбира топлината от околната среда, като намалява температурата на въздуха.
Всички сме запознати с този процес на охлаждане, който се усеща в ежедневието, като например усещането за прохлада след плуване в горещо време, когато топлият и сух вятър се допира до мократа ни кожа.
Необходимо е обаче по-подробно обяснение, за да се разбере напълно как работи адиабатното охлаждане, какви са предимствата му пред климатизацията и какви са приложенията му в промишлеността и обществото.
Sommaire
Работа на адиабатния въздушен охладител
Как работи адиабатичното изпарително охлаждане
Адиабатното охлаждане на въздуха понижава температурата на околната среда благодарение на енергията, която водата поглъща при изпаряването си. Когато водата влезе в контакт с горещ въздух, част от нея се изпарява. Тази промяна на състоянието изисква поглъщане на топлинна енергия за разкъсване на водородните връзки – енергоемък процес, известен като латентна топлина на изпарение. За да се изпари един килограм вода при 20 °C, тя трябва да поеме 2454 kJ топлинна енергия.
Този поток на топлина от въздуха към водата охлажда околния въздух. От първоначална температура между 25°C и 40°C въздухът може да загуби между 5°C и 11°C в зависимост от размера на инсталацията и условията на влажност навън. Издуханият и охладен въздух има и по-високо ниво на влажност, особено на изхода на директния адиабатен охладител.
Това охлаждане се нарича адиабатно, тъй като енергията се запазва в системата вода/въздух, без да се обменя с външната среда: чувствителната топлина се трансформира чрез изпарение в латентна топлина, т.е. влажност.
Основни компоненти на адиабатен охладител
1. Адиабатни среди
Изпарителният панел е централният елемент на адиабатното охлаждане. Ефективността им зависи от редица фактори, като например температурата на въздуха (и по-точно температурната разлика между сухия и влажния термометър), относителната влажност на въздуха и атмосферното налягане. Тези фактори оказват пряко влияние върху скоростта на изпарение и съответно върху ефективността на охладителната система.
Дизайнът и материалите, от които са изработени панелите, са също толкова важни. Изработени от целулоза с жлебове, тези изпарителни средства трябва да увеличат максимално контактната повърхност между въздуха и водата, което подобрява адиабатното охлаждане.
2. Водоразпределителна система
Осигуряването на равномерно и постоянно разпределение на водата върху адиабатните среди е от решаващо значение за поддържане на оптимално насищане на панелите и по този начин за гарантиране на ефективно адиабатно охлаждане. Това е функцията на разпределителите, дюзите или капкообразувателите. Помпите, регулаторите на дебита и регулиращите клапани поддържат постоянно налягане във водния поток. Тръбите свеждат до минимум загубите на налягане.
Качеството на водата също е важен фактор заефективността на процеса на изпаряване. Течност, която не съдържа соли и биологични частици, се изпарява по-лесно. За да се гарантира чистотата на водата, се използват деминерализиращи филтри и системи за дезинфекция.
3. Вентилационна система
Вентилацията е от съществено значение за адиабатната система за охлаждане. Вентилаторите регулират посоката и скоростта на потока от топъл въздух към овлажнените панели, като ефективно контролират въздушния поток през пчелната пита, повишавайки ефективността на процеса на охлаждане.
Освен това освежителите на въздуха са снабдени с филтри, които улавят частиците и праха, подобряват качеството на въздуха в помещенията и предпазват адиабатната среда от запушване.
Изпарително охлаждане срещу климатизация: енергийни, екологични и финансови ползи
Енергийна ефективност
Много ниска консумация на електроенергия за охлаждане на въздуха
Електрическата енергия, консумирана от адиабатен охладител, идва единствено от вентилацията и циркулацията на водата и представлява само 5 % от охлаждащия капацитет. Всъщност 95 % от капацитета за охлаждане се генерира от естествения процес на изпаряване на водата, за разлика от климатика, който зависи изцяло от електричеството за производство на студ. В резултат на това адиабатните охладители на въздух консумират 10 пъти по-малко електроенергия от традиционните климатици!
За информация, за охлаждане на помещение с площ 250 m² консумацията на електроенергия от адиабатен охладител варира между 1 и 3 kWh (в зависимост от инсталирания модел).
Изключително ниска консумация на вода за охлаждане на околната среда
Адиабатен охладител консумира около 120 литра вода на ден, за да охлади помещение с площ 250 m². Това количество е незначително: индустриалният сектор изразходва средно по 500 литра вода на ден на работник.
Ако в тази стая има 12 работни места, консумацията на вода от охладителя представлява само 2% от средната дневна консумация на служител. Следователно адиабатните охладители имат минимално въздействие върху общото потребление на вода в промишлена среда.
Изключителна енергийна ефективност
Системите за изпарително охлаждане са по-енергийно ефективни от климатичните системи, базирани на компресионно охлаждане: COP 15-20 срещу 2-5.
Нещо повече, енергийната ефективност на адиабатния охладител се повишава с температурата на околната среда, тъй като топлият въздух стимулира изпарението на водата, подобрявайки капацитета на охлаждане, без да увеличава значително потреблението на енергия. От друга страна, климатизацията изисква висока степен на енергийна интензивност, за да се постигне желаната температура в помещението.
Поради това високата енергийна ефективност на адиабатичното охлаждане е особено благоприятна по време на горещи вълни или в отрасли с висока степен на разсейване на топлина.
Въздействие върху околната среда
Нисък въглероден отпечатък
За разлика от климатиците, които използват химически хладилни агенти с висок потенциал за глобално затопляне, адиабатичният охладител използва като хладилен агент само водна пара. Това използване на пара значително намалява въглеродния отпечатък и емисиите на парникови газове. Климатиците са отговорни за около 5 % от емисиите наCO2 в сградния сектор.
Тъй като използва водна пара, адиабатичният охладител не допринася за замърсяването на въздуха, нарушаването на озоновия слой или глобалното затопляне. Дренажната вода може да се изпуска в системата за отпадъчни води без предварително третиране, което добавя още едно екологично предимство.
Нулев принос към затоплянето на градската среда
Колкото по-голяма е скоростта на смяна на въздуха, толкова по-ефективен е процесът на адиабатно охлаждане. Адиабатните охладители са проектирани да работят ефективно в открити пространства. Като изпускат хладен въздух в тези открити пространства, адиабатните охладители намаляват температурата както вътре в сградите, така и около помещенията. Затова адиабатното охлаждане е ефективно решение за борба със затоплянето на градовете и образуването на топлинни острови, за разлика от климатизацията, която изхвърля потока горещ въздух от кондензаторите във външната среда.
Възможност за рециклиране на компонентите
Въздушните охладители са устойчиви и щадящи околната среда, тъй като могат да бъдат рециклирани в края на експлоатационния си период, като част от стремежа за намаляване на въздействието върху околната среда. Изработени от рециклируеми материали като пропилен и алуминий с покритие, те допринасят за по-кръгово управление на отпадъците. Електрическите компоненти се обработват в съответствие с европейските директиви за ОЕЕО. Изпарителната среда може да се компостира в съоръжения за третиране на отпадъци.
Разходи и възвръщаемост на инвестицията
Бърза възвръщаемост на инвестицията
Въздушните охладители предлагат значително финансово предимство благодарение на сравнително ниските си първоначални разходи.
В сравнение с традиционните климатици разходите за монтаж на адиабатна система също са намалени, дори при фиксирани инсталации на покрива или на стената. Що се отнася до мобилния адиабатен охладител, при него няма никакви разходи за монтаж; необходим е само електрически контакт.
Амортизацията на оборудването за 10 години е само няколкостотин евро годишно.
Ниски експлоатационни разходи
Въздушните охладители се отличават с достъпните си експлоатационни разходи, които покриват разходите за електроенергия и вода. За помещение с площ 250 m² дневните разходи за експлоатация обикновено са само няколко десетки цента.
Разходите за обслужване и поддръжка са около 10 пъти по-ниски, отколкото при конвенционалните климатици, благодарение на простата им конструкция и ограничения брой компоненти, изискващи редовно обслужване. Задачите по поддръжката, като например почистването на пчелната пита, филтрите и тавата за задържане на вода, се извършват бързо и не изискват специализиран персонал. Подмяната на изпарителния панел на всеки две години е основната задача по поддръжката.
Когато се вземат предвид всички тези разходи, адиабатните охладители на въздух предлагат значително по-ниски общи експлоатационни разходи от климатичните системи, което води до бърза възвръщаемост на инвестициите.
Подобрен комфорт и производителност на служителите
Продуктивността намалява веднага щом температурите се повишат над 24-26°C, а когато термометрите надхвърлят 33-34°C, намалява наполовина – явление, известно като топлинен стрес. Следователно поддържането на оптимални условия на температура и влажност има пряко въздействие върху производителността на служителите.
За разлика от климатиците, които изсушават въздуха и могат да предизвикат застудяване, адиабатните охладители създават комфортна работна среда в съответствие с нормативните стандарти за условията на труд.
Като поддържат подходяща влажност, адиабатните въздушни охладители помагат и за предотвратяване на проблеми, свързани с електростатични разряди, като подобряват безопасността на оборудването и производителността на служителите. В допълнение към ползите за здравето, те излъчват по-ниско ниво на шум от климатиците (-10 dB), като създават по-тиха работна атмосфера, благоприятстваща концентрацията.
Приложения на адиабатни изпарителни охладители в промишлеността и търговските сгради
Адиабатното изпарително охлаждане е ефективно и икономично решение за поддържане на комфортна и продуктивна среда в промишлеността и обществото.
Промишлени складове
Тези помещения често се нуждаят от ефективна охладителна система, за да се поддържат комфортни условия на работа за персонала и да се предпазят чувствителните към температурата стоки. Инсталирането на мобилни изпарителни охладители предлага гъвкаво решение за адиабатно охлаждане, което може да се премества и адаптира към различни зони на сградата. Ако целта е да се намали общата температура в сградата, за предпочитане е да се инсталира фиксирана адиабатна система с по-голям дебит.
Производствени предприятия
В производствените предприятия, където машините и оборудването често генерират топлина, адиабатичното охлаждане е ефективно решение за поддържане на оперативната ефективност, като същевременно се спазват критериите за вътрешна среда, определени във френския Кодекс на труда. С помощта на преносими системи за адиабатно охлаждане е възможно точното насочване към работните зони или оборудването, нуждаещо се от охлаждане, като по този начин се запазва целостта на чувствителното към температурата оборудване. Изпарителните охладители осигуряват адекватна вентилация на помещенията и насърчават топлинния комфорт на работниците.
Помещения с големи открити пространства
Тези сгради са изправени пред уникални предизвикателства, свързани с охлаждането. Високите тавани и често отваряните врати правят конвенционалната климатизация непрактична и твърде скъпа.
Адиабатичното охлаждане е икономически ефективен начин за поддържане на комфортна температура и влажност за операторите, особено когато външните температури варират. Някои мобилни системи за адиабатно охлаждане са особено полезни за осигуряване на топлинен комфорт за оператори, работещи на открито (щандове, механични работилници и др.).
Адиабатното охлаждане е особено подходящо за този тип помещения с големи отворени пространства и без прегради.
Големи обеми с висока гъстота на хората
Директното адиабатно охлаждане предлага идеално решение за тези големи, оживени пространства, където слънчевите лъчи в комбинация с топлинните печалби от обществените и вътрешните дейности затрудняват регулирането на температурата, особено когато сградата не е климатизирана и е с лека конструкция. Адиабатните охладители осигуряват свеж въздух, като същевременно поддържат приятна околна температура и оптимална влажност, гарантирайки летен комфорт за обитателите. Вградената вентилация в адаптивните охладители осигурява правилна циркулация на въздуха.
