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Refroidisseur évaporatif

Refroidisseurs évaporatifs (également appelé marais, désert, ou refroidisseurs d'air) sont les dispositifs cet air frais par le simple évaporation de l'eau. Ils diffèrent de réfrigération ou absorption climatisation, qui emploient vapeur-compression ou cycles de réfrigération d'absorption. Dans Les Etats-Unis, des refroidisseurs évaporatifs de petite taille s'appellent refroidisseurs de marais par quelques utilisateurs dus aux conditions humides d'air a produit. Le nom refroidisseur de carter de vidange est également employé. Rondelles d'air et tours de refroidissement humides utilisez les mêmes principes que les refroidisseurs évaporatifs, mais êtes optimisé pour des buts autres que le refroidissement à l'air.

Refroidissement par évaporation est particulièrement bien adapté pour climats là où l'air est chaud et humidité est bas. Par exemple, dans Les Etats-Unis, les états occidentaux/montagne sont de bons endroits, avec des refroidisseurs de marais très répandus dans les villes comme Denver, Salt Lake City, Albuquerque, El Paso et Phoenix, où la suffisamment d'eau est disponible. La climatisation évaporative est également populaire et bien adaptée à la partie (tempérée) méridionale de L'Australie. Dans des climats secs, l'installation et les frais d'exploitation d'un refroidisseur évaporatif peuvent être beaucoup inférieurs à la climatisation refrigerative, souvent de 80% environ. Mais la climatisation de refroidissement par évaporation et de vapeur-compression sont parfois utilisées en association pour rapporter l'exécution optimale. Quelques refroidisseurs évaporatifs peuvent également servir humidificateurs dans la saison de chauffage.

Dans des endroits modérés d'humidité il y a beaucoup d'utilisations rentables pour le refroidissement par évaporation, en plus de leur utilisation répandue dans des climats secs. Par exemple, usines industrielles, cuisines commerciales, blanchisseries, nettoyeurs à sec, serres chaudes, le refroidissement localisé (des embarcadères, des entrepôts, des usines, des chantiers de construction, des événements sportifs, des ateliers, des garages, et des établissements) et l'emprisonnement cultivant (les ranchs, le porc, et la laiterie de volaille) tous utilisent souvent le refroidissement par évaporation. Dans des climats fortement humides, le refroidissement par évaporation peut avoir peu confort thermique avantage au delà du accru ventilation et mouvement d'air qu'il fournit.

Table des matières

Histoire

Les civilisations tout au long des âges ont trouvé des moyens ingénieux de combattre la chaleur dans leur région. Une forme plus tôt de refroidissement à l'air, windcatcher (Gir de Bâd), a été inventé dedans Perse (L'Iran) milliers il y a d'années sous forme d'axes de vent sur le toit, qui a attrapé le vent et l'a passé par l'eau et a soufflé l'air refroidi dans le bâtiment.[1] De nos jours Iraniens ont changé windcatcher dans un refroidisseur évaporatif (Coolere Âbi) et appliquez-le largement. Il y a 9.000.000 refroidisseurs évaporatifs en Iran central, et en juste deux premiers mois de l'année 1385 dans (Calendrier persan/iranien) (avril le mai 2006) 130.000 refroidisseurs évaporatifs ont été vendus en Iran.

Le refroidissement par évaporation était dans la mode pour des conceptions d'avion pendant un certain temps vers la fin des années 30. Dans ce cas-ci le système a été employé afin de réduire, ou éliminez complètement, radiateur ce qui créerait autrement la drague considérable. Dans ces systèmes l'eau dans le moteur a été gardée sous pression avec des pompes, lui permettant de chauffer aux températures au-dessus de 100 Celsius, car le point d'ébullition réel est une fonction de la pression. L'eau surchauffée a été alors pulvérisée bien qu'un bec dans un tube ouvert, où elle a rapidement bouilli et a libéré sa chaleur. Les tubes ont pu être placés sous la peau de l'avion, ayant pour résultat zéro-traînent le système de refroidissement.

Cependant ces systèmes ont également eu les inconvénients sérieux. Depuis la quantité de tuyauterie requise pour refroidir l'eau était grand, le système de refroidissement a couvert une partie significative de l'avion quoiqu'il ait été caché. Ceci a mené à toutes les sortes de complexité supplémentaire et les systèmes étaient toujours terriblement incertains. En outre ce de grande taille signifié lui était très facile pour lui d'être frappé par le feu ennemi, et pratiquement impossible à l'armure. Les Anglais et les USA essayent d'employer le système tourné à éthylène-glycol au lieu de cela. Les Allemands ont à la place employé l'amélioration et le positionnement des radiateurs traditionnels. Même ses défenseurs plus ardents, Heinkel's Frères de Günter, a par la suite abandonné là-dessus en 1940.

Le refroidissement par évaporation a été employé dans des quelques automobiles, souvent comme accessoires de marché des accessoires, jusqu'à ce que la climatisation moderne de vapeur-compression soit devenue largement disponible.

Refroidissement par évaporation

Refroidissement par évaporation est un phénomène physique dans lequel évaporation d'un liquide, typiquement dans l'air environnant, refroidit un objet ou un liquide en contact avec lui. La chaleur latente décrit la quantité de la chaleur qui est nécessaire pour évaporer le liquide ; cette chaleur vient du liquide lui-même et le gaz et les surfaces environnants. En considérant l'eau s'évaporant dans l'air, la température de thermomètre humide, par rapport à l'air la température à bulbe sèche, est une mesure du potentiel pour le refroidissement par évaporation. Plus la différence entre les deux températures est grande, plus l'effet de refroidissement par évaporation est grand. Quand les températures sont identiques, aucune évaporation nette de l'eau en air ne se produit, ainsi il n'y a aucun effet de refroidissement.

L'exemple le plus simple serait transpiration, ou sueur, que le corps sécrète afin de se refroidir lui-même. La quantité de transfert thermique dépend du taux d'évaporation, qui dépend alternativement du humidité d'air et de sa température, qui est pourquoi on sue davantage des jours chauds et humides.

Un autre, application récente du refroidissement par évaporation est le bidon « de individu-frigorification » de boisson.[1] Un compartiment séparé à l'intérieur du bidon contient a déshydratant et liquide de refroidissement. Juste avant la consommation, le déshydratant entre en contact avec le liquide de refroidissement, induisant l'évaporation.

Le refroidissement par évaporation est une forme très commune de bâtiments de refroidissement pour confort thermique puisqu'il est relativement bon marché et exige moins d'énergie que beaucoup d'autres formes de refroidissement. Cependant le refroidissement par évaporation exige une source d'eau abondante comme évaporation, et est seulement efficace quand l'humidité relative est basse, limitant son utilisation efficace de sécher des climats. Des refroidisseurs évaporatifs sont familièrement mentionnés As refroidisseurs de marais aux États-Unis Dans d'autres endroits ils sont connus comme refroidisseurs de désert.

Le refroidissement par évaporation est utilisé généralement dedans cryogénique applications. La vapeur au-dessus d'un réservoir de liquide cryogénique est pompée loin, et le liquide s'évapore sans interruption tant que le liquide pression de vapeur est significatif. Refroidissement par évaporation de l'ordinaire hélium forme a pot 1-K, qui peut se refroidir au moins à 1.2 K. Refroidissement par évaporation de helium-3 peut fournir les températures en-dessous de 300 Mk. Chacune de ces techniques peut être employée pour faire cryocoolers, ou comme composants de la bas-température cryostats comme réfrigérateurs de dilution. Pendant que la température diminue, la pression de vapeur du liquide tombe également, et le refroidissement devient moins efficace. Ceci fixe une limite inférieure à la température possible avec un liquide donné.

On a récemment observé ce processus pour opérer une balance planétaire dessus Pluton et agir comme Effet d'Anti-Serre chaude.

Le refroidissement par évaporation est également la dernière étape de refroidissement afin d'atteindre les ultra-basses températures exigées pour Condensation de Bose-Einstein (BEC). Ici, le prétendu refroidissement par évaporation obligatoire est employé pour enlever sélectivement (« chaud ») les atomes haut-énergiques d'un nuage d'atome jusqu'à ce que le nuage restant soit refroidi au-dessous de la température de transition de BEC. Pour un nuage de 1 million d'atomes d'alcali, cette température est au sujet de 1μK.

Conceptions évaporatives de refroidisseur

Refroidissement par évaporation direct (circuit ouvert) est employé pour abaisser la température d'air en employant la chaleur latente de l'évaporation, changeant l'eau en vapeur. Dans ce processus, l'énergie dans le ciel ne change pas. De l'air sec chaud est changé en air moite frais. La chaleur dans le ciel est employée pour évaporer l'eau.

Refroidissement par évaporation indirect (circuit fermé) est semblable pour diriger le refroidissement par évaporation, mais les utilisations un certain type de échangeur de chaleur. L'air moite refroidi n'entre jamais en contact direct avec l'environnement conditionné.

Refroidissement par évaporation à deux étages, ou Indirect-Dirigez. Les refroidisseurs évaporatifs traditionnels emploient seulement une fraction de l'énergie des dispositifs de climatisation de vapeur-compression ou d'absorption. Malheureusement, excepté dans des climats très secs, ils peuvent augmenter l'humidité à un niveau qui rend des occupants inconfortables. Les refroidisseurs évaporatifs à deux étages ne produisent pas des niveaux d'humidité aussi élevés que cela produit par les refroidisseurs évaporatifs en une seule étape traditionnels.

Dans la première étape d'un refroidisseur à deux étages, de l'air chaud est préréfrigéré indirectement sans ajouter l'humidité (par le dépassement à l'intérieur d'un échangeur de chaleur qui est refroidi par évaporation sur l'extérieur). À l'étape directe, l'air préréfrigéré traverse une garniture eau-imbibée et prend l'humidité pendant qu'il se refroidit. Puisque l'air au vaporisateur de la deuxième étape est préréfrigérée, moins d'humidité est ajoutée à l'air (parce qu'un air plus frais ne peut pas tenir autant humidité qu'un air plus chaud). Le résultat, selon des fabricants, est air frais avec une humidité relative entre 50 et 70 pour cent, selon le climat, comparé à un système traditionnel qui produit environ 80 pour cent d'air d'humidité relative.

Typique

Typiquement, l'évaporation directe d'utilisation évaporative résidentielle et industrielle de refroidisseurs et peut être décrite comme métal ou boîte en plastique inclus avec les côtés exhalés contenant un centrifugeur ventilateur ou « ventilateur », moteur électrique avec des poulies (connues sous le nom de « poulies » dedans LA CAHT]), et une pompe d'eau pour mouiller les garnitures de refroidissement par évaporation. Les unités peuvent être montées sur le toit (rédigez vers le bas, ou downflow), ou les murs ou les fenêtres extérieures (ébauche latérale, ou l'écoulement horizontal) des bâtiments. Pour se refroidir, le ventilateur dessine l'air ambiant par des passages des côtés de l'unité et par les garnitures humides. La chaleur dans le ciel évapore l'eau des garnitures qui re-sont constamment amorties pour continuer le processus de refroidissement. Ainsi de l'air refroidi et moite est alors livré au bâtiment par l'intermédiaire d'un passage dans le toit ou le mur.

Puisque l'air de refroidissement commence en dehors du bâtiment, un ou plusieurs grands passages doivent exister pour permettre à l'air de se déplacer de l'intérieur à l'extérieur. On devrait seulement permettre à de l'air de passer une fois par le système, ou l'effet de refroidissement diminuera. C'est dû à l'atteinte d'air saturation point. Souvent 15 environ des changements d'air par heure (ACHs) se produisent dans les espaces servis par les refroidisseurs évaporatifs.

Des garnitures plus fraîches

Traditionnellement, les garnitures évaporatives de refroidisseur se composent laine de bois (copeaux de bois) (tremble bois fibre) à l'intérieur d'un filet de retenue, mais des matériaux plus modernes, tels que quelques plastiques et melamin empaquetez, écrivent l'utilisation comme médias de refroidisseur-garniture. Le bois absorbe une partie de l'eau, qui permet aux fibres en bois de refroidir passer l'air à une plus basse température que quelques matériaux synthétiques. L'épaisseur des médias de remplissage joue un grand rôle dans l'efficacité de refroidissement, permettant un plus long contact d'air. Par exemple, une garniture huit-pouce-épaisse avec sa superficie accrue sera plus efficace qu'une garniture d'un pouce.

Tours de refroidissement (humides) évaporatives

Article principal : Tour de refroidissement

Tours de refroidissement sont les structures pour l'eau de refroidissement ou d'autres médias fonctionnants à la température proche-ambiante de thermomètre humide. Les tours de refroidissement humides opèrent le principe de refroidissement par évaporation, mais sont optimisées pour refroidir l'eau plutôt que l'air. Des tours de refroidissement peuvent souvent être trouvées sur de grands bâtiments ou sur les emplacements industriels. Ils rejettent la chaleur à l'environnement des réfrigérateurs, processus industriels, ou Cycle de puissance de Rankine, par exemple.

Systèmes embrumants

Les systèmes embrumants fonctionnent à côté de forcer l'eau par l'intermédiaire d'une pompe et d'une tuyauterie à haute pression par un bec de brume de laiton et d'acier inoxydable qui a un orifice environ de 5 micromètres, produisant de ce fait une brume micro-fine. Les gouttelettes de l'eau qui créent la brume sont si petites qu'elles transforment rapidement en vapeur immédiatement. Évaporation à basse température peut réduire la température de l'air environnante près autant que 35°F (20°C) en secondes justes [2]. Pour des systèmes de patio, il est idéal pour monter la ligne de brume approximativement 8 à 10 pieds au-dessus de la terre pour le refroidissement optimum. Embrumer est employé pour beaucoup de différentes applications comprenant des orchidées, des animaux de compagnie, le bétail, des établissements, la commande d'insecte, la commande d'odeur, des zoos, des cliniques vétérinaires, le produit se refroidissant, des serres chaudes, etc.

Ventilateurs embrumants

Un ventilateur embrumant est semblable à a humidificateur. Un ventilateur souffle une brume fine de l'eau dans l'air. Si l'air n'est pas trop humide, l'eau s'évapore, la chaleur absorbante de l'air, permettant au ventilateur embrumant de fonctionner comme climatiseur. Un ventilateur embrumant peut être utilisé dehors, particulièrement dans un climat sec.

Exécution

L'exécution de refroidissement par évaporation d'arrangement exige un arrangement de psychrometrics. L'exécution de refroidissement par évaporation est due dynamique aux changements de la température et du niveau externes d'humidité. Dans des conditions de fonctionnement typiques, un refroidisseur évaporatif livrera presque toujours le refroidisseur d'air que 27°Celsius (80°Fahrenheit). Un « refroidisseur de marais » résidentiel typique en bon état de marche devrait refroidir l'air à dans 3°C-4°C (6°F-8°F) de la température de thermomètre humide.

Dans la pratique, il peut être difficile de prévoir l'exécution de refroidisseur de marais de l'information standard de rapport de temps, parce que les rapports de temps contiennent habituellement point de condensation et humidité relative, mais pas la température de thermomètre humide. Cependant, vous pouvez employer l'une ou l'autre de deux méthodes pour estimer l'exécution :

  • Employez a Diagramme de Psychrometric pour calculer la température de thermomètre humide, et puis ajouter 6°F-8°F comme décrit ci-dessus.
  • Employez a principe de base ce qui estime que la température de thermomètre humide est approximativement égale à la température ambiante, sans deux-tiers de la différence entre la température ambiante et le point de condensation. Comme avant, ajoutez 6°F-8°F comme décrit ci-dessus.

Quelques exemples approximatifs clarifient ce rapport.

  • À l'humidité relative de 32°C (90°F) et de 15%, air peut être refroidi presque à 16°C (60°F). Le point de condensation pour ces conditions est 2°C (~36°F).
  • À l'humidité relative de 32°C (90°F) et de 50%, air peut être refroidi environ à 24°C (75°F). Le point de condensation pour ces conditions est 20°C (~68°F).
  • À l'humidité relative de 40°C (105°F) et de 15%, air peut être refroidi presque à 21°C (70°F). Le point de condensation pour ces conditions est 8°C (~47°F).

Puisque les refroidisseurs évaporatifs exécutent mieux dans des conditions sèches, ils sont employés couramment et les plus efficaces dans aride, désert régions telles que les Etats-Unis du sud-ouest et nordique Le Mexique.

(Exemples de refroidissement extraits à partir du 25 juin, 2000 Université de publication de l'Idaho, « Homewise").

Comparaison à la climatisation

La comparaison du refroidissement par évaporation phase-changent climatisation:

Avantages

Moins cher d'installer

  • Le coût estimatif pour l'installation est de 1/8 à 1/2 qui de la climatisation frigorifiée

Moins cher d'utiliser

  • Le coût estimatif de l'opération est 1/4 de cela d'air frigorifié.
  • La puissance est limitée à la pompe de ventilateur et d'eau contre compresseurs, pompes, et ventilateurs.

Air de ventilation

  • Le débit volumétrique constant et élevé d'air par le bâtiment réduit âge-de-air dans le bâtiment nettement.
  • Augmentations de refroidissement par évaporation humidité, qui, dans des climats secs, peut s'améliorer confort thermique.

Inconvénients

Exécution

  • Les états extérieurs de humidité à hautes températures et élevés diminuent les possibilités de refroidissement du refroidisseur évaporatif.
  • Non déshumidification. Les climatiseurs traditionnels enlèvent l'humidité de l'air, qui est habituellement une condition de conception excepté dans des endroits très secs. Le refroidissement par évaporation ajoute l'humidité, qui, dans des climats secs, peut s'améliorer confort thermique.

Confort

  • L'air fourni par le refroidisseur évaporatif est l'humidité en général 80-90% relative.
  • L'air très humide réduit le taux d'évaporation d'humidité de la peau, du nez, des poumons, et des yeux.
  • Le humidité élevé en air accélère corrosion. Ceci peut considérablement raccourcir la vie d'équipement électronique et autre.
  • Le humidité élevé en air peut causer condensation. Ceci peut être un problème pour quelques situations (par exemple, appareillage électrique, ordinateurs, papier/livres, vieux bois).

L'eau

  • Les refroidisseurs évaporatifs exigent d'un approvisionnement constant en eau de mouiller les garnitures.
  • L'eau haute dedans minerai le contenu laissera les dépôts de minérai sur les garnitures et l'intérieur du refroidisseur. Adoucissants, saignez-au loin, et les systèmes de remplissage peuvent réduire ce problème.
  • La ligne d'approvisionnement en eau a besoin de protection contre le gel éclatant pendant la saison, les températures d'hiver. Le refroidisseur lui-même doit être vidangé aussi, aussi bien que nettoyé périodiquement et les garnitures remplacées.

Divers

  • Pollen, des odeurs, et d'autres contaminants extérieurs peuvent être soufflés dans le bâtiment à moins que le filtrage suffisant soit en place.
  • Les passages qui permettent à l'air de sortir le bâtiment peuvent poser a sécurité physique risque.
  • Asthme les patients peuvent devoir éviter les environnements évaporativement refroidis.

Soucis de santé

Les refroidisseurs évaporatifs, comme tout l'équipement, exigent l'entretien. La maladie du légionnaire, causé par la bactérie Legionella pneumophila et relié bactéries ... « peut être trouvé dans les systèmes sur mesure de l'eau tels que des tours de refroidissement, condensateurs évaporatifs… » [2] En tant que tels, il est critique que des refroidisseurs évaporatifs soient correctement installés et en juste proportion maintenus conformément aux recommandations de leurs fabricants.

Voyez également

Références

  1. ^ lobakgo (2003). Badgirs--Windcatchers. Weblog de la communauté de Metafilter. LLC de réseau de MetaFilter. Recherché dessus 2006-07-14.
  2. ^ (2000) La commande des bactéries de legionella dans des systèmes de l'eau. Recueil d'instructions approuvé et des conseils. Livres de HSE. ISBN 0717617726. 

Liens externes

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