Что такое испарительные охладители? Как они работают, стоимость и сравнение

Что такое испарительные охладители?

Испарительный охладитель — это устройство, которое снижает температуру воздуха, пропуская теплый наружный воздух через водонасыщенные подушки, заставляя воду испаряться и поглощать тепло из воздушного потока. В результате в помещение подается поток прохладного увлажненного воздуха. В отличие от кондиционеров, работающих на хладагенте, испарительные охладители не требуют ни компрессора, ни змеевика конденсатора, ни химического хладагента — весь эффект охлаждения создается за счет естественной физики испарения воды.

«Болотный охладитель» — это просто разговорное название одного и того же устройства. Эти два термина полностью взаимозаменяемы. Считается, что это прозвище возникло на юго-западе Америки, где широко используются испарительные охладители, и может по иронии судьбы относиться к сырому, влажному выходящему воздуху или к ранним моделям, которые, если их не обслуживать, приобретали плесень и затхлый запах. В техническом, коммерческом контексте и индустрии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха термин «испарительный охладитель» является стандартной терминологией.

Испарительное охлаждение — один из старейших методов охлаждения, известных человечеству. Древние египтяне вешали мокрый тростник в дверных проемах, чтобы охладить набегающий ветерок, и этот принцип использовался в той или иной форме на протяжении тысячелетий. Современные устройства представляют собой инженерные версии того же фундаментального процесса.

Как работает Испарительный охладитель Работать?

Принцип действия испарительного охлаждения прост: когда вода испаряется, она переходит из жидкости в пар, и этот фазовый переход требует энергии. Эта энергия извлекается непосредственно из окружающего воздуха в виде тепла, при этом температура воздуха снижается. Термодинамический термин для этого адиабатическое охлаждение — не задействован внешний источник или поглотитель тепла, а только внутренняя передача энергии за счет испарения.

Внутри стандартного испарительного охладителя процесс работает следующим образом:

1. Насос забирает воду из резервуара в основании устройства и подает ее к распределительному коллектору в верхней части охлаждающих подставок.
2. Вода стекает через подушечки, обычно изготовленные из целлюлозы, осинового волокна или жесткого синтетического материала, равномерно пропитывая их.
3. Вентилятор втягивает теплый наружный воздух горизонтально через влажные подушки. По мере прохождения воздуха влага испаряется с поверхности подушки, поглощая тепло из воздуха и понижая его температуру на от 15°F до 40°F (от 8°C до 22°C) в зависимости от условий.
4. Охлажденный, увлажненный воздух подается в жилое или рабочее помещение через воздуховод или непосредственно из агрегата.
5. Избыточная вода, которая не испаряется, стекает обратно в резервуар для рециркуляции.

Эффективность этого процесса напрямую зависит от относительная влажность входящего воздуха . Воздух, который уже сильно насыщен влагой, имеет ограниченную способность поглощать больше влаги, поэтому испарение замедляется, а перепад температуры становится меньше. Сухой воздух, напротив, быстро поглощает испаряемую воду, оказывая гораздо больший охлаждающий эффект. Вот почему испарительные охладители исключительно хорошо работают в засушливом климате и плохо работают во влажном.

Что такое портативный испарительный охладитель и как он работает?

Портативный испарительный охладитель представляет собой автономную, отдельно стоящую установку на роликах, которую можно перемещать из комнаты в комнату без какой-либо постоянной установки. Он включает в себя внутренний резервуар для воды (обычно от 5 до 20 литров), насос, охлаждающие подставки и вентилятор, все они размещены в одном шкафу, который подключается к стандартной сетевой розетке.

Механизм охлаждения идентичен механизму охлаждения всего дома — теплый воздух в помещении засасывается через влажные подушки и выводится как более холодный воздух — но есть важные эксплуатационные различия:

• Требования к вентиляции: Поскольку испарительные охладители повышают влажность воздуха, портативному устройству необходим источник свежего сухого воздуха и способ выхода влажного воздуха из помещения. Эксплуатация портативного испарительного охладителя в полностью герметичном помещении приводит к быстрому повышению влажности, что снижает эффективность охлаждения и создает дискомфорт. Эту проблему решает слегка приоткрытое окно или дверь.
• Заправка бака: В отличие от канальных систем, подключенных к водопроводу, портативные агрегаты имеют ограниченные резервуары для воды, которые во время непрерывной работы необходимо наполнять вручную каждые несколько часов.
• Площадь охлаждения: Переносные устройства лучше всего подходят для отдельных комнат или личных охлаждающих зон площадью примерно до 300–500 квадратных футов. Они не предназначены для кондиционирования всего дома.
• Потребляемая мощность: Большинство портативных испарительных охладителей потребляют от 40 до 200 Вт — это лишь малая часть того, что использует оконный кондиционер для комнаты того же размера.

Портативные испарительные охладители популярны для точечного охлаждения в мастерских, гаражах, верандах, серверных комнатах и ​​домашних офисах, особенно в сухом климате, где полная установка кондиционера не нужна или непрактична.

Испарительный охладитель и кондиционер: ключевые различия

Испарительные охладители и кондиционеры снижают температуру воздуха в помещении, но они работают на принципиально разных принципах и подходят для разных условий. Понимание различия помогает выяснить, какая технология подходит для данной ситуации.

Самым важным отличием в реальном использовании является реакция на влажность. Кондиционер удаляет влагу из воздуха как побочный продукт охлаждения — змеевик испарителя заставляет воду конденсироваться из воздушного потока. Это делает переменный ток эффективным во влажном климате. Испарительный охладитель делает обратное: он увеличивает влажность. В месте, где влажность на улице уже составляет 70–80%, увеличение влажности воздуха в помещении делает условия более душными и обеспечивает незначительное измеримое падение температуры.

Испарительный охладитель и вентилятор: в чем разница?

Вентилятор перемещает воздух, но не меняет его температуру. Ощущение охлаждения, создаваемое вентилятором, чисто физиологическое — движущийся воздух ускоряет испарение пота с кожи, в результате чего человек чувствует себя прохладнее, даже если температура в помещении не изменилась. В тот момент, когда вы выходите из воздушного потока, ощущения исчезают.

Испарительный охладитель фактически снижает температуру подаваемого им воздуха. Выходящий воздух из правильно работающего испарительного охладителя в сухих условиях может быть на 15–40 °F холоднее, чем всасываемый окружающий воздух. Этот более холодный воздух со временем снижает фактическую температуру в помещении, а не только воспринимаемую температуру. В хорошо вентилируемом помещении в жаркий и сухой день испарительный охладитель обеспечивает измеримое и устойчивое снижение температуры в помещении — чего не может достичь один только вентилятор.

Тем не менее, испарительные охладители используют внутренний вентилятор как часть своего механизма, и многие устройства предлагают режим только вентилятора, который обходит водяной насос для использования в прохладные дни или в условиях повышенной влажности, когда испарительное охлаждение будет менее эффективным.

Действительно ли испарительное охлаждение работает?

Да, при правильных условиях испарительное охлаждение очень эффективно. Критическая переменная депрессия по влажному термометру : разница между температурой воздуха по сухому (фактическому) термометру и температурой по влажному термометру, которая отражает, сколько влаги воздух еще может поглотить. Большая депрессия по влажному термометру означает сухой воздух с сильным потенциалом испарительного охлаждения; небольшая или нулевая депрессия означает, что воздух близок к насыщению и испарение незначительно.

В качестве общего руководства:

• Относительная влажность ниже 40 %. — Испарительное охлаждение работает очень хорошо. Достижимо понижение температуры на 20–35 °F. Такие регионы, как Аризона, Нью-Мексико, Невада, части Калифорнии и большая часть Ближнего Востока, Австралии и Центральной Азии, попадают в эту категорию большую часть лета.
• Относительная влажность 40–60 % — Испарительное охлаждение по-прежнему обеспечивает эффективное охлаждение, но с меньшим перепадом температуры, обычно 10–20 °F. Улучшение комфорта заметно, но не столь существенно.
• Относительная влажность выше 60–70 %. — Охлаждающий эффект значительно снижается. При 80% или выше испарительный охладитель повышает влажность без существенного снижения температуры и может ухудшить, а не улучшить условия.

Для жителей влажного климата — побережья Мексиканского залива, Флориды, юго-востока США, Юго-Восточной Азии или тропических прибрежных регионов — испарительное охлаждение, как правило, не является жизнеспособным решением основного охлаждения. Для тех, кто живет в сухом внутреннем климате, это может быть наиболее экономичным и энергоэффективным вариантом.

Стоимость систем испарительного охлаждения

Испарительные охладители существенно дешевле, чем центральное кондиционирование воздуха, как с точки зрения первоначальных затрат, так и текущих эксплуатационных расходов, что является основной причиной их популярности в соответствующем климате.

Затраты на покупку и установку

• Портативные испарительные охладители варьируются от 50 до 400 долларов для жилых помещений, а коммерческие и промышленные модели стоят от 500 до 3000 долларов и более в зависимости от мощности воздушного потока.
• Испарительные охладители, монтируемые на окно Обычно устройство стоит от 200 до 700 долларов плюс 100–300 долларов за профессиональную установку, если это необходимо.
• Системы, монтируемые на крыше или сбоку всего дома Обычно стоимость устройства составляет от 700 до 2500 долларов, а общие затраты на установку, включая воздуховоды и электрические соединения, составляют от 1500 до 4500 долларов для среднего дома. Для сравнения, установка центральной системы кондиционирования для того же дома обычно стоит от 5000 до 12 000 долларов.

Эксплуатационные расходы

Испарительный охладитель всего дома обычно потребляет от 300 до 700 Вт электроэнергии — по сравнению с 3000–5000 Вт для центрального кондиционера эквивалентной мощности. При среднем тарифе на электроэнергию в США, равном 0,16 доллара за кВтч, эксплуатация испарительного охладителя восемь часов в день в течение трехмесячного сезона охлаждения обходится примерно От 35 до 80 долларов за электроэнергию . Эквивалентный счет за центральный кондиционер за тот же период часто составляет от 300 до 600 долларов и более.

Затраты на техническое обслуживание

Ежегодное обслуживание испарительного охладителя является скромным. Охлаждающие подставки обычно требуют замены один раз в сезон по цене от 20 до 80 долларов в зависимости от размера устройства и типа подставки. Линии распределения воды, насосы и поплавковые клапаны время от времени требуют обслуживания. Общие ежегодные затраты на техническое обслуживание устройства для всего дома обычно составляют от 50 до 200 долларов США — гораздо меньше, чем заправка хладагента, очистка змеевика и обслуживание компрессора, которые требуются системам кондиционирования воздуха.