Verdunstungskühlung Der Prozess ist eine Kühltechnik, bei der Wasser als Kältemittel verwendet wird, was ein wesentlicher Vorteil ist und es umweltfreundlich macht.
Die Verdunstungskühlung funktioniert nach dem Prinzip der Verdunstung von Wasser. Wasser entzieht der einströmenden Luft die Wärme und verdunstet. Die Verdunstung kühlt die Luft ab und erhöht auch ihre Luftfeuchtigkeit. Aufgrund des geringen Energieverbrauchs ist diese Kühlmethode in heißen und trockenen Klimazonen sehr beliebt.
Die Schweißabsonderung des menschlichen Körpers und die daraus resultierende Abkühlung des Körpers bei Verdunstung ist ein Beispiel für Verdunstungskühlung. Dieses natürliche Phänomen der Kontrolle der Körpertemperatur ist bei allen Säugetieren weit verbreitet.
Im Verdunstungskühlprozess, ein Ventilator oder ein Gebläse wird verwendet, um die warme Luft von außen anzusaugen und durch nasse Pads geleitet, die genügend Oberfläche zum Verdunsten des Wassers bieten. Die Pads bestehen normalerweise aus Materialien wie Aspen Wool oder Paper Celluloid Pad.
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Material für Pads: Aspen Wool Fibre.
Material für Pads: Papier Zelluloid Pad
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Wie die konventionelle Klimaanlage können auch die Verdunstungskühler entweder als Einzelgerät oder als Kanal installiert werden. Die Verdunstungskühler können auf dem Dach, am Fenster oder am Boden montiert werden. Die Dachmontage ist die bevorzugte Wahl, wenn ein Kanalsystem installiert werden soll.
Da das System eine kontinuierliche Wassernachspeisung erfordert, da es kontinuierlich verdampft, ist die Wasserqualität von größter Bedeutung. Bei Verwendung von hartem Wasser kann es zu Kalkablagerungen an Metallteilen kommen. Auch die Kalkablagerung erfolgt in den Belägen und über einen gewissen Zeitraum. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Wasserverteilung über die Pads, was zu Hot Spots und einer daraus resultierenden effizienten Kühlung führt. Um das Problem der hohen Mineralablagerungen im Kreislaufwasser zu lösen, wird eine Wasserablassleitung installiert, um einen Teil des Wassers kontinuierlich / intermittierend abzulassen.
Eine der anderen Anwendungen von Verdunstungve Kühlung, das in großem Maßstab in den Industriekühltürmen eingesetzt wird. In einem Kühlturm wird das zirkulierende Wasser, das über Wärmetauscher Wärme aus den industriellen Anlagen/Prozessen aufnimmt, an die Atmosphäre abgegeben.
Der Prozess der Wärmeabgabe wird dadurch erreicht, dass das Wasser mittels Wasserverteilerdüsen und Rohrsystem großflächig versprüht und in einem darunter liegenden Becken gesammelt wird. Je nach Konstruktion des Kühlturms wird die Wasserverdunstung durch natürliche Konvektion oder durch ein Saugzuggebläse induziert. Abhängig von der Delta-Differenz zwischen der Temperatur des einströmenden Wassers und der Atmosphäre zusammen mit der relative Luftfeuchtigkeitkann in einem Kühlturm ein Temperaturabfall von 6-10° C erreicht werden.
Was ist Verdunstungskühlung?
Verdunstungskühlung kann die Lufttemperatur mit viel weniger Energie als der typische Kühlprozess senken.
Dabei wird Wasser in einem Luftstrom verdampft und es findet ein Übergang von der flüssigen in die dampfförmige Phase statt. Sensible Wärme aus der Umgebungsluft wird dabei als notwendige latente Wärme für die Verdunstung von Wasser genutzt – der Energieverlust der Luft führt zu einer Absenkung der Lufttemperatur.
Diese Kühltechnik ist sowohl energieeffizient als auch sehr nachhaltig und sorgt für ein arbeitsreiches, komfortables und hygienisches Arbeitsumfeld in Bürogebäuden, Produktions- oder Distributionszentren. Im Vergleich zu einem anderen mechanischen Kühlsystem verbraucht das Verdunstungskühlverfahren deutlich weniger Energie, führt aber zu derselben oder effizienteren Kühlleistung wie die herkömmlichen Kühlverfahren.
Das Verdunstungskühlsystem verwendet keine warme, verschmutzte Innenluft, was zu 100 % frischer und schadstofffreier Luft in einem Raum oder Gebäude führt.
Die Verdunstungskühlung hat jedoch ihre Nachteile, vor allem eine verminderte Wirksamkeit bei hoher Luftfeuchtigkeit. Bei hoher Luftfeuchtigkeit oder wann relative Luftfeuchtigkeit bei nahezu 100 % Wasserverdunstung wird schwierig, da die Atmosphäre bereits mit Feuchtigkeit gesättigt ist.
Dadurch sinken die Kühlleistungen drastisch. Noch wichtiger ist, wenn Verdunstungskühler in Wohngebieten unter heißen feuchten Bedingungen eingesetzt werden, macht der resultierende höhere Feuchtigkeitsgehalt der Luft die Umgebung für den Menschen unangenehmer. Auch die Aufrechterhaltung einer hohen Luftfeuchtigkeit führt zu Schimmelbildung in Haushaltsgegenständen.
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Verschiedene Techniken der Verdunstungskühlung sind (1) direkte, (2) indirekte und (3) direkte/indirekte oder zweistufige Verdunstungskühlung.
Was ist ein direktes Verdunstungskühlsystem?
Direkte Verdunstungskühlung ist definiert als das System, bei dem die einströmende Außenluft durch einen Befeuchter geblasen wird, wo die Feuchtigkeit hinzugefügt wird, um ihre Temperatur zu senken.
Bei diesem Kühlsystem wird Außenluft über eine nasse Oberfläche geblasen, im Allgemeinen Zellulose-Honig-Kühlkissen. Auf der Oberfläche vorhandene Feuchtigkeit wird verdunstet und senkt die Lufttemperatur. Mit Hilfe eines Gebläses wird gekühlte Luft durch den benötigten Raum zirkuliert.
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Bei der Direktkühlung wird die gesamte durch die Verdunstung des Wassers erzielte Kühlwirkung auf den zu kühlenden Raum übertragen. Es entsteht praktisch kein Kühlleistungsverlust. Angesichts der Tatsache, dass 1000 kg Wasser für die Umwandlung von der flüssigen in die dampfförmige Phase rund 680 kW Energie benötigen, ist die erzielte Kühlwirkung beachtlich.
Das System hat jedoch seine Grenzen, da die Kühleffizienz mit steigender Feuchtigkeit der einströmenden Luft drastisch abnimmt. Dies liegt daran, dass, wenn die einströmende Luft bereits mit Feuchtigkeit gesättigt ist, ihr Potenzial, zusätzliche Feuchtigkeit hinzuzufügen, abnimmt und somit ihr Kühleffekt.
Wie funktioniert die direkte Verdunstungskühlung?
Direkte Verdunstungskühlung oder einstufige Kühlung erhöht den Feuchtigkeitsgehalt des Luftstroms bis zum Sättigungspunkt.
Die Einzelheiten der Arbeit von a Das direkte Verdunstungskühlsystem ist wie folgt:
- Vom Aufbau her ist es sehr einfach, bestehend aus Ventilator, dicker Unterlage, Wasserreservoir etc.
- Luft von außen wird mit Hilfe eines großen Ventilators durch ein dickes schwammartiges nasses Pad gezogen.
- Die Hauptfunktion der dicken Pads besteht darin, Wasser aufzunehmen, und eine große Anzahl von Schichten dieser Pads erhöht die Oberfläche. Dieses dicke Pad wird auch als Befeuchtereinheit bezeichnet. Heiße Luft verdampft die Wassermoleküle, die sich auf der großen Oberfläche der Pads im Luftbefeuchter befinden, wodurch die Lufttemperatur im Inneren des Luftbefeuchters sinkt. Der Temperaturabfall hängt von der Luftfeuchtigkeit bzw. dem Feuchtigkeitsgehalt der einströmenden Luft ab und bei heißer und trockener Luft kann ein Temperaturabfall von bis zu 20°C erreicht werden.
- Es ist das einfachste und beliebteste Kühlsystem auf dem Markt, das als wirtschaftlichste Alternative für Klimatisierungsanforderungen verwendet werden kann, vorzugsweise in bestimmten Klimazonen.
- Offene Fenster sorgen für die Zirkulation der kühlen Luft. Deckenlüfter zu einem belüfteten Dachboden können ebenfalls verwendet werden.
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Die erreichbare Kühlmenge kann anhand der Nass- und Trockenkugeltemperatur der einströmenden Luft berechnet werden. Diese Temperaturen werden benötigt, um mit Hilfe eines psychometrischen Diagramms die Feuchtigkeit der einströmenden Luft zu berechnen. Wie im Bild oben gezeigt, bezeichnet der blaue Punkt eine Trockenkugeltemperatur von 25.4 °C und eine Feuchtkugeltemperatur von 23.5 °C.
Die geringe Differenz zwischen diesen beiden Temperaturen weist auf ein geringeres Kühlpotential der einströmenden Luft durch Verdunstungskühlung hin. Daher dies Punkt liegt oberhalb von 80 % relativer Luftfeuchtigkeit Kurve. Andererseits bedeutet der rote Punkt ein höheres Verdunstungskühlungspotential der einströmenden Luft mit jeweiligen Trocken- und Feuchtkugeltemperaturen von 42° und 23.5° C. Die spezifische Luftfeuchtigkeit liegt verständlicherweise im unteren Bereich (unterhalb der 20%-Kurve).
Was ist ein indirektes Verdunstungskühlsystem?
Beim indirekten Verdunstungskühlsystem wird der Luftstrom dem gekühlten Raum zugeführt und kommt nicht mit Wasser in Kontakt.
Bei diesem Verfahren wird eine Wärmerückgewinnungseinheit implementiert, bei der die zu kühlende Luft Wärme mit Wasser austauscht, das auf der anderen Seite der Metalloberfläche verdampft. Da kein direkter Kontakt mit Wasser besteht, wird die Luft somit ohne Zugabe von Feuchtigkeit gekühlt.
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Ein indirektes Verdunstungskühlsystem verwendet verschiedene Techniken, um eine Verdunstungskühlung auf der Wasserseite zu erreichen. Bei einem Typ wird die zu kühlende Luft durch eine Reihe von Metallrohren geleitet, die mit Wasser besprüht werden. Durch die Wärme der heißen Luft verdampft das Wasser auf der Metalloberfläche und erzeugt so den Kühleffekt.
Wie funktioniert die indirekte Verdunstungskühlung?
In indirekter Verdunstung Kühlung Prozessfeuchtigkeit der Luft wird nicht erhöht.
Indirekte Verdunstungskühler verwenden die Umgebungsluft, um die Innentemperatur abzukühlen, ohne eine direkte Vermischung von Außen- und Innenluftströmen zu ermöglichen. Die bei der Verdunstungskühlung entstehende Feuchtigkeit wird mit der Abluft ausgestoßen und der dem Kühlraum zugeführte Luftstrom über einen Luft-Luft-Wärmetauscher gekühlt.
Es gibt Variationen im Design basierend auf dem obigen Konzept.
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Ein typischer Aufbau für ein indirektes Verdunstungskühlsystem ist in der obigen Abbildung dargestellt. Bei diesem System wird die Zuluft in zwei Teile getrennt. Ein Teil wird durch den Befeuchter geleitet und dann über einen Wärmetauscher zum Auspuff geleitet. Der andere Teil des Einlassluftstroms tauscht Wärme mit der kühlen feuchten Luft aus, bevor er dem zu kühlenden Raum zugeführt wird.
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In dieser Konfiguration besteht der Luft-Luft-Wärmetauscher aus abwechselnd nassen und trockenen Rohren. Die Zuluft tritt in die Trockenrohre ein und ein Teil davon wird an den zu kühlenden Raum abgegeben. Ein anderer Teil wird zu den Nassrohren zurückgeschoben, wo die Verdunstungskühlung stattfindet. Die feuchte gekühlte Abluft tauscht Wärme mit einströmender heißer Zuluft aus und sorgt für den Kühleffekt.
Diese Methode reduziert die Trocken- und Feuchtkugeltemperatur und die Luft wird abgekühlt, ohne zusätzliche Feuchtigkeit zu gewinnen. Daher ist diese Methode der Verdunstungskühlung für Anwendungen geeignet, bei denen eine niedrige Luftfeuchtigkeit erwünscht ist.
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Wie in den obigen psychometrischen Diagrammen gezeigt, ändert sich bei indirekter Verdunstungskühlung die spezifische Luftfeuchtigkeit der zu kühlenden Luft nicht, obwohl sowohl die Trocken- als auch die Feuchtkugeltemperatur signifikant reduziert wird.
Was ist der Unterschied zwischen direkter und indirekter Kühlung?
Die Wirksamkeit der direkten und indirekten Kühlung hängt von der Grenze ab, bis zu der die Trockenkugeltemperatur die Feuchtkugeltemperatur der Zuluft überschreitet.
Unterschiede zwischen direkter und indirekter Verdunstungskühlung sind:
Dabei stellt die Trockenkugel die mit Hilfe eines Thermometers gemessene Umgebungs- oder Umgebungslufttemperatur dar, und die Feuchtkugel ist das niedrigste Temperaturniveau der Luft, das nach Verdunstungskühlung von Luft erreicht wird.
Direkte und indirekte Verdunstungskühlung, Bildnachweis: munters.com
Beispiele für Verdunstungskühlung
Einige Beispiele für Verdunstungskühlung sind unten aufgeführt:
- Im Sommer bleibt das Wasser in einem Tontopf kühl, da der Topf feine Poren hat, durch die das Wasser im Topf verdunstet.
- Wenn wir schwitzen, verdunsten die Wasserpartikel auf unserer Körperoberfläche und wir spüren eine angenehme Temperatur.
- Die Rückgewinnung von Salz aus Meerwasser erfolgt ebenfalls durch den natürlichen Verdampfungsprozess.
- Wenn wir Nagellackentferner auf unsere Nägel auftragen, fühlen wir uns kälter, da Aceton in unserem Nagellackentferner Wärme von unserem Körper aufnimmt und verdunstet.
Vorteile des Verdunstungskühlers
Verdunstungskühler oder Sumpfkühler ist ein Elektrogerät, das häufig verwendet wird, um die Umgebungstemperatur durch Befeuchtung zu senken.
Die Hauptvorteile von Verdunstungskühlern sind:
- Im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen günstiger und gleichzeitig wird weniger Energie verbraucht.
- Im Vergleich zu einer Klimaanlage sind die Installationskosten sehr gering und aufgrund der einfachen Konstruktion sind die Wartungskosten sehr gering. Kein Kompressor sowie keine Kältemittel verwendet werden, sind Hauptbestandteile eines Kühlers ein Lüfter und eine Wasserpumpe. Es ist kein qualifizierter oder professioneller Dienstleister wie im Fall einer Klimaanlage erforderlich.
- Diese Kühler funktionieren am besten in Trocken- und Wüstengebieten, da sie den Feuchtigkeitsgehalt der Luft erhöhen. Im Volksmund bekannt als Desert Cooler. Mehrere gesundheitliche Probleme im Zusammenhang mit trockenem Wetter wie Trockenheit der Nasenschleimhaut, des Rachens usw. werden durch die Verwendung von Verdunstungskühlern gelöst.
- Behalten Sie eine natürliche Luftfeuchtigkeit bei, die für Holzmöbel von Vorteil ist.
Nachteile von Verdunstungskühlern
Verdunstungskühler sind nicht für feuchtes Klima und für Regenzeiten geeignet.
Die Nachteile von Verdunstungskühlern sind hauptsächlich auf die negativen Auswirkungen einer zu hohen Befeuchtung zurückzuführen.
- Die Verwendung von Kühlern über einen längeren Zeitraum oder bei heißem und feuchtem Wetter führt zu Atemproblemen.
- Die Temperaturkontrolle ist sehr eingeschränkt. In Bezug auf die Kühlung nicht so effektiv wie eine Klimaanlage.
- Durch zu hohe Luftfeuchtigkeit das Wachstum von Hausstaubmilben, Schimmelpilzen etc.
Ich bin Sangeeta Das. Ich habe meinen Master in Maschinenbau mit Spezialisierung auf Verbrennungsmotoren und Automobile abgeschlossen. Ich verfüge über rund zehn Jahre Erfahrung in Industrie und Wissenschaft. Mein Interessengebiet umfasst Verbrennungsmotoren, Aerodynamik und Strömungsmechanik. Du kannst mich unter ... erreichen
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