Объяснение принципа испарительного охлаждения

Краткое содержание

Испарительное охлаждение — это энергоэффективный метод охлаждения, в котором для снижения температуры воздуха используется естественное испарение воды. Поскольку в этой системе не используются компрессор или контур охлаждения на основе хладагента, в подходящих условиях она позволяет снизить энергопотребление и уменьшить зависимость от хладагента. Испарительное охлаждение особенно эффективно в жарких и сухих регионах, где воздух обладает большей способностью поглощать влагу.

Что такое испарительное охлаждение?

Установки испарительного охлаждения предназначены для использования испарения воды с целью охлаждения воздуха. Эти системы не используют хладагент и не зависят от компрессора, что делает их энергоэффективным и бесхладагентным вариантом охлаждения при правильном подборе условий эксплуатации. Они особенно эффективны в жарких и сухих регионах — чем суше климат, тем выше охлаждающая способность — где они обычно используются для кондиционирования воздуха в зданиях. Однако они также могут быть эффективны в влажном климате, а также в специализированных областях применения, таких как промышленные здания, логистические помещения, центры обработки данных, производственные зоны и вентиляционные системы. Для профессионалов отрасли ключевыми факторами являются соответствие климатическим условиям, контроль влажности в помещении, потребление воды, обеспечение гигиены, точные данные о производительности и проектирование всей системы в целом.

Каковы основные типы систем испарительного охлаждения?

В системе прямого испарительного охлаждения (DEC) тёплый ненасыщенный воздух втягивается в агрегат и проходит через увлажнённый наполнитель или систему распределения воды. При испарении вода поглощает тепло из воздуха, понижая его температуру перед подачей в здание или технологическую линию. Агрегаты DEC, как правило, представляют собой автономные установки со встроенным вентилятором и двигателем и могут работать как с рециркулирующей, так и с нерециркулирующей водой. Поскольку влага добавляется непосредственно в приточный воздух, крайне важны правильный баланс вентиляции и контроль влажности.

Непрямое испарительное охлаждение (IEC) использует испарение в одном потоке воздуха для охлаждения отдельного потока приточного воздуха через теплообменник. Эти два потока воздуха не смешиваются, поэтому основной приточный воздух можно охлаждать без повышения влажности. Это делает систему IEC полезным вариантом для применений, где требуется более низкая температура приточного воздуха, но необходимо ограничить или исключить повышение влажности. В рамках программы сертификации эффективности Eurovent изделия IEC классифицируются по случаям A и B, охватывающим системы с первичным наружным воздухом и системы с разделением наружного и помежного воздуха.

Случай A относится к непрямому испарительному охладителю со встроенными каналами первичного и вторичного воздуха и устройствами перемещения воздуха для обоих воздушных потоков. В зависимости от конфигурации изделия одно устройство перемещения воздуха может обслуживать как первичный, так и вторичный воздушный поток. Агрегат включает систему распределения, сбора и, при необходимости, рециркуляции воды, включая насос и трубопроводы. Он также может предусматривать установку дополнительных устройств тепло- и массообмена, таких как прямые испарительные охладители или вспомогательные теплообменники, хотя они не входят в сферу действия программы сертификации. Первичный воздух всегда забирается с улицы, а часть выдуваемого первичного воздуха может использоваться или не использоваться в качестве вторичного воздуха.

Случай B относится к моноблочной установке непрямого испарительного охлаждения со встроенными каналами первичного и вторичного воздуха, специальными устройствами для перемещения воздуха и полной системой распределения, сбора и рециркуляции воды, включая насос и трубопроводы. Как и в случае A, установка может быть спроектирована с возможностью установки дополнительных устройств, таких как охладители прямого испарительного типа или вспомогательные теплообменные змеевики для нагрева и охлаждения, однако эти дополнительные компоненты не входят в сферу сертификации.

Оборудование для испарительного охлаждения — это устройство или изделие, обеспечивающее эффект испарительного охлаждения в рамках более широкой основной системы. В зависимости от области применения это оборудование может включать системы распыления воды, смачиваемые прокладки или наполнители, либо ультразвуковые устройства.

Система распыления воды подключается к водопроводу через шкаф управления расходом с автоматическим или ручным приводом, с оборудованием для создания давления (например, насосом) или без него. Вода подается по трубопроводам к специально сконструированным форсункам, которые распределяют её по необходимой площади для обеспечения испарения и охлаждения.

Смоченные прокладки или наполнители изготавливаются из гофрированных листов стекловолоконной бумаги, целлюлозной бумаги или других подходящих материалов. Когда поступающий воздух проходит через смоченную поверхность, вода испаряется в воздушный поток, способствуя охлаждению и увлажнению приточного воздуха.

Ультразвуковой блок использует один или несколько пьезоэлектрических преобразователей, погружённых в воду. Преобразователь преобразует электронный сигнал в механические колебания, создавая на поверхности воды мелкий туман, который затем может быть введен в воздушный поток.

Важно отметить, что программа сертификации Eurovent по производительности систем испарительного охлаждения охватывает оборудование, предназначенное для охлаждения воздуха в целях кондиционирования. Она не распространяется на адиабатические охладители, используемые для отвода тепла в окружающий воздух, такие как градирни.

Сертифицируйте вашу продукцию

Обеспечьте соответствие требованиям, подтвердите характеристики вашей продукции и выделитесь благодаря надежным данным, прошедшим независимую проверку.

Подать заявку ✍

 

Каковы преимущества испарительного охлаждения?

По мере того как жаркие лета становятся нормой, вступают в силу более строгие требования к энергоэффективности и усиливается давление с целью сокращения выбросов парниковых газов, испарительное охлаждение приобретает всё большее значение для проектирования систем ОВКВ. В подходящих условиях оно может помочь снизить потребление электроэнергии по сравнению с компрессорным охлаждением, способствовать управлению пиковыми нагрузками и уменьшить зависимость от хладагентов. Однако эффективность в значительной степени зависит от температуры наружного воздуха, относительной влажности, схемы вентиляции, качества воды, режима технического обслуживания и правильного выбора оборудования.

В отличие от традиционных систем охлаждения с паровым сжатием, испарительное охлаждение не использует в процессе охлаждения хладагенты типа CFC, HCFC или HFC. Это делает его особенно привлекательным в тех случаях, когда владельцы зданий, производители и проектировщики ищут решения для охлаждения с низким уровнем выбросов углерода, снижение рисков, связанных с хладагентами, а также технологии, соответствующие стратегиям декарбонизации.

Испарительное охлаждение может быть конкурентоспособным по капитальным затратам, эксплуатационным затратам и затратам на техническое обслуживание, особенно при использовании в системах с высокими требованиями к притоку свежего воздуха или при высоких внутренних тепловых нагрузках. Типичные области применения включают склады, производственные объекты, коммерческие здания, сельскохозяйственные помещения, центры обработки данных, вспомогательное охлаждение технологических процессов и охлаждение для обеспечения комфорта в помещениях, где климатические условия позволяют это сделать. Эта технология также может способствовать улучшению качества воздуха в помещениях за счет подачи больших объемов свежего, отфильтрованного воздуха при условии, что траектории воздушных потоков, пути вытяжки воздуха и уровни влажности правильно спроектированы и контролируются.

Какие факторы следует учитывать при проектировании?

Правильный вентиляционный баланс имеет решающее значение. Системы прямого испарительного охлаждения добавляют влагу в приточный воздух, поэтому в зданиях требуется достаточный объем вытяжного или разгрузочного воздуха для предотвращения чрезмерной влажности в помещениях. В герметичных помещениях или помещениях, чувствительных к технологическим процессам, проектировщикам может потребоваться использовать механические системы вытяжки или рассмотреть возможность применения косвенного испарительного охлаждения, при котором приточный воздух охлаждается через теплообменник без добавления влаги в основной воздушный поток.

Расход воды зависит от температуры сухого термометра на улице, относительной влажности, расхода воздуха, времени работы, эффективности системы и стратегии управления. Для ответственного подбора технических характеристик участники отрасли должны оценивать как энергетические, так и водные показатели. Эффективный проект системы испарительного охлаждения должен включать очистку воды, контроль слива, фильтрацию, дренаж, доступ для очистки и план технического обслуживания, отражающий местные требования к качеству воды и гигиене.

Чем суше климат, тем выше потенциальный охлаждающий эффект. В жарких и сухих условиях испарительное охлаждение может значительно снизить температуру приточного воздуха. В условиях высокой влажности снижение температуры меньше, но эта технология все же может быть полезна в специализированных применениях, особенно там, где требуется вентиляция, отвод тепла, поддержка охлаждения технологических процессов или предварительное охлаждение. При разработке каждого проекта проектировщики должны оценивать местные метеорологические данные, требования к комфорту в помещениях, пределы влажности и сезонные профили эксплуатации.

В промышленных условиях внутренние тепловые нагрузки могут быть высокими из-за оборудования, освещения, производственных процессов или высокой плотности людей. Испарительное охлаждение может стать практичным и эффективным решением в сочетании с правильной стратегией вентиляции. Оно также может использоваться в составе гибридной системы, снижая нагрузку на механическое охлаждающее оборудование и повышая общую эффективность системы.

Гигиена и техническое обслуживание должны учитываться с самого начала любого проекта по испарительному охлаждению. Водопроводные системы должны проектироваться, эксплуатироваться и обслуживаться с учетом мер по снижению микробиологического риска, предотвращению образования накипи, коррозии и загрязнения в соответствии с местными нормами и стандартами. Передовой опыт включает надлежащую обработку воды, регулярные осмотры, очистку и дезинфекцию, мониторинг качества воды и четкое распределение ответственности за техническое обслуживание.

Часто задаваемые вопросы: испарительное охлаждение

Что такое испарительное охлаждение?

Испарительное охлаждение — это процесс охлаждения, в котором для понижения температуры воздуха используется испарение воды. Воздух проходит через воду или мимо неё, и по мере испарения вода поглощает тепло из воздуха, создавая охлаждающий эффект.

Где испарительное охлаждение наиболее эффективно?

Оно наиболее эффективно в жарком и сухом климате, где воздух может поглощать больше влаги. Оно также может быть эффективно в специализированных областях применения, включая промышленные помещения, логистические здания, центры обработки данных, производственные помещения и гибридные системы охлаждения, если их проектирование учитывает местные климатические условия, требования к воздушному потоку и влажности.

Что следует учитывать участникам отрасли перед тем, как выбрать испарительное охлаждение?

Ключевые факторы включают данные о климатических условиях снаружи, предельные значения влажности внутри помещений, стратегию воздухообмена и вытяжки, качество воды, водоподготовку, доступ для технического обслуживания, управление гигиеной, системы управления, перепад давления, энергопотребление и подтвержденные эксплуатационные характеристики продукции. При расчете затрат на весь срок службы следует учитывать как потребление энергии, так и потребление воды.

Существует ли в рамках сертификации Eurovent программа для систем испарительного охлаждения?

Да. Существует программа «Eurovent Certified Performance» для систем испарительного охлаждения. Сертифицируемые характеристики включают охлаждающую способность, расход воздуха для установок DEC и IEC, коэффициент полезного действия, потребление воды, коэффициент энергоэффективности (EER), а также перепад давления во влажном и сухом состоянии исключительно для оборудования испарительного охлаждения.

Узнайте больше

Ознакомьтесь с нашей программой сертификации систем испарительного охлаждения

Подайте заявку сейчас