Jak działają chłodziarki bagienne

Jeśli kiedykolwiek testowałeś wiatr, trzymając mokry palec w powietrzu, używałeś chłodzenia wyparnego. Ta sama zasada chłodzi po kąpieli, a także zasila jedną z najstarszych i najprostszych form klimatyzacji. Znane w USA jako chłodziarki bagienne , nowoczesne chłodziarki wyparne mogą wywodzić się z starożytnego Egiptu. Są tanie, wydajne i przyjazne dla środowiska, ale mają pewne ograniczenia, więc nie wypychaj jeszcze swojego standardowego klimatyzatora przez okno.

Starożytni Egipcjanie bardzo potrzebowali klimatyzacji. Osiągali to, wieszając mokre koce na drzwiach swoich domów lub, jeśli akurat byli członkami rodziny królewskiej, każąc służącym wachlować nimi po dzbankach z wodą. Gdy gorące, suche powietrze przepływa nad wodą (a jeszcze lepiej przez nią), powietrze ochładza się. W dzisiejszych czasach używamy wentylatorów elektrycznych zamiast służących, ale zasada chłodzenia powietrza przez parowanie pozostaje taka sama.

Niestety chłodnice ewaporacyjne nie wszędzie działają. Na przykład bagna to kiepskie miejsca dla chłodziarek bagiennych. Nie jest do końca jasne, skąd wzięli ten przydomek, ale prawdopodobnie odnosi się to do wilgotności, którą dodają do powietrza lub bagiennego zapachu, który może się pojawić, gdy nie są wystarczająco często czyszczone. Do pracy potrzebują gorącego, suchego klimatu. W USA chłodnie bagienne działają dobrze na suchym południowym zachodzie. W 1998 roku na świecie było ponad 20 milionów chłodziarek ewaporacyjnych, z czego cztery miliony w USA. Według raportu Energy Information Administration z 2001 r ., tylko trzy procent amerykańskich gospodarstw domowych miało bagno, ale w stanach wzdłuż Gór Skalistych można je było znaleźć w 26 procentach domów.

Chłodnice bagienne są oparte na prostej, wydajnej technologii, która istnieje od dawna. Zasady chłodzenia wyparnego działały dla faraonów i nadal mogą działać dla ciebie. Następnie przyjrzymy się, jak działają.

1. Podstawy chłodzenia wyparnego: od bielizny Bena Franklina po klimatyzację
2. Chłodnice bagienne a klimatyzatory
3. Korzyści z chłodzenia bagiennego
4. Wady chłodnicy bagiennej

Lipiec 1750 był upalny w Filadelfii w Pensylwanii, z temperaturami sięgającymi 100 stopni Fahrenheita. Jak później napisał w liście, Benjamin Franklin był w swoim pokoju, czytając i pisząc „nie mając na sobie żadnej innej odzieży poza koszulą i parą długich lnianych spodni, wszystkie okna były otwarte, a przez dom wiał rześki wiatr…. " Nawet ojcowie założyciele pocili się, a kiedy przebrał się w suchą koszulę, coś zauważył – było ciepło, jakby było blisko ognia, w porównaniu z wilgotną koszulą, którą właśnie zdjął. Pomyślał o tym i przypomniał sobie stuletnią książkę opisującą proces schładzania dzbanków z wodą na pustyni poprzez owijanie ich mokrymi wełnianymi szmatkami. Franklin wysunął teorię, że nie chłodziło go gorące powietrze w jego pokoju, ale pot odparowujący z jego skóry. Później, próbował kilku eksperymentów — zwilżenie bańki termometru spirytusem, który wyparował szybciej niż woda, a następnie przedmuchanie go powietrzem. Udało mu się obniżyć temperaturę do tego stopnia, że ​​na żarówce zamarzł lód [źródło:Historia Carper ].

To, co opisuje w swoim liście, to chłodzenie wyparne. Ciecz odparowuje, wyrzucając cząsteczki do powietrza, przechodząc ze stanu ciekłego w gaz. Gdy zostają zawieszone w powietrzu, cząsteczki pobierają część ciepła z gorętszego powietrza, schładzając je, gdy woda i powietrze znajdują równowagę. Proces ten chłodzi również pozostałą ciecz, ponieważ gorętsze, szybciej poruszające się cząsteczki mają największe szanse na ucieczkę w powietrze.

Chłodnice bagienne wykorzystują tę reakcję chłodzenia – wystarczy sposób na rozprowadzenie chłodniejszego, bardziej wilgotnego powietrza w domu.

Wyobraź sobie klimatyzator – tak naprawdę to tylko blaszane pudełko na zewnętrznej stronie okna. W standardowym klimatyzatorze w środku znajduje się kilka dość skomplikowanych czynników chłodniczych, ale z chłodnicą bagienną jest to znacznie prostsze. Najważniejszą rzeczą w środku jest dmuchawa – wentylator na jednym końcu pudełka, który naprowadza powietrze z zewnątrz i wpycha je do domu na drugim końcu. Zanim powietrze trafi do domu, przechodzi przez zestaw wilgotnych podkładek, gdzie następuje parowanie. Mała pompka utrzymuje nawilżenie podpasek, dzięki czemu woda nie wyparowuje całkowicie. Działa jak wełniane koce Egipcjan lub przepocona koszula Bena Franklina.

Więc jak konkretnie klimatyzator bagienny wypada w porównaniu z klimatyzatorem?

Temperatura termometru mokrego i suchego

Aby przewidzieć, jak bardzo chłodnia bagienna ochłodzi powietrze, musisz znać temperaturę termometru mokrego i suchego. Suchy termometr jest łatwy — to po prostu normalna temperatura powietrza. Temperatura termometru wilgotnego wskazuje, jaka byłaby temperatura powietrza przy 100% wilgotności i jest mierzona termometrem przykrytym mokrą szmatką i wystawionym na przepływ powietrza.

Temperatura termometru wilgotnego jest zawsze niższa niż temperatura termometru suchego, a różnica między nimi to podciśnienie termometru wilgotnego. W zależności od tego, jak wydajna jest Twoja chłodziarka na bagnach, może ona obniżyć temperaturę nawet o 95 procent podciśnienia w termometrze wilgotnym. Wyobraź sobie, że jesteś w Las Vegas, a na zewnątrz jest 108 stopni, a temperatura termometru wilgotnego 66 stopni. Chłodnica bagienna działająca z 85-procentową wydajnością może obniżyć temperaturę do przyjemnych, chłodnych 72,3 stopni, dokładnie w ludzkiej strefie komfortu.

Więc to klimatyzator, prawda? Technicznie rzecz biorąc, tak – kondycjonuje powietrze przez chłodzenie, ale działa zupełnie inaczej niż to, co powszechnie uważamy za klimatyzator.

Standard AC units work by passing air over a set of coils filled with a refrigerant like Freon (a trade name for a variety of chemical blends), which heats and cools as it's compressed and expands. The air is cooled by the coils, sent into your house, and then re-circulated over and over through the machine, venting hot air generated in the process to the outside. (For more about standard air conditioners, see How Air Conditioners Work ). It's a closed process -- leaving a window or door open allows the cool air to escape and makes the air conditioner work harder to supply cold air.

Swamp coolers are an open system. They rely on the flow of air through the building to direct the cool air, and since they always need hot, dry air to evaporate the water, it needs to displace the air already in the house. Both systems can use either a large central unit or small window units, but air from the swamp cooler needs a way out. Opening and closing windows and doors controls the air flow from the swamp cooler to different parts of the house, while central air conditioners use ducts to direct the flow. Swamp coolers can also use ducts in some cases, but they need to be larger than traditional air conditioner ducts to account for a greater flow of air from the swamp cooler.

Standard air conditioners also dry the air, condensing water vapor from the cooled room as it passes over the cold coils. The water drains outside -- that's the distinctive drip you'll feel if you stand under a window air conditioning unit long enough. The result is a dryer room, and in humid climates, that can be a good thing. Too much humidity can prevent perspiration, which is how we cool ourselves naturally. Since swamp coolers work by putting water into the dry air, they act as humidifiers. This is great in dryer climates, because humidity can also be too low for comfort. Under the right conditions the water-laden breeze also can have a secondary effect of helping the skin's perspiration, resulting in an even cooler feel than the swamp cooler would give on its own.

Because of the different ways they work, you can't run a swamp cooler and a standard air conditioner in the same house. They would cancel each other out, just like running a dehumidifier and a humidifier in the same room.

So, if you can only pick one, which is better? The swamp cooler or the air conditioner?

Under the right conditions, swamp coolers look like they have lots of benefits. They're cheap to build and install. The only materials it takes to make them are a blower fan, a pump, a pad (either synthetic or made of wood shavings), some water and a box (usually made of sheet metal). Pumps and fans are widely available. The rest can be turned out in a local shop just about anywhere. In 1998, according to the Evaporative Cooling Institute, there were between 300 and 400 manufacturers in New Delhi turning out one million coolers a year, the smallest of which cost $35 USD [source: New Mexico State University]. The National Association of Home Builders (NAHB) estimates that an evaporative cooler, installed, costs between $700 and $1,000, compared to several thousand dollars for a central air conditioner [source: Baza narzędzi ].

Według NAHB miesięczne koszty eksploatacji są również znacznie niższe – około jednej trzeciej kosztu standardowego klimatyzatora, w zależności od kosztów energii elektrycznej i wody. Oszczędności dotyczą energii elektrycznej — standardowy klimatyzator zużywa aż cztery razy więcej energii niż porównywalna chłodziarka bagienna. Przekłada się to na oszczędności na rachunkach za energię, ale także na środowisku. Elektryczność zaoszczędzona przez te 20 milionów chłodnic wyparnych w 1998 roku oznaczała, że ​​elektrownie zaoszczędziły 60 milionów baryłek ropy i wyprodukowały 27 miliardów funtów mniej dwutlenku węgla.

Chłodnice bagienne mają dodatkową korzyść dla środowiska, ponieważ standardowe klimatyzatory od dawna polegają na chemikaliach niszczących warstwę ozonową, aby zapewnić moc chłodzenia. Stosowanie CFC (chlorofluorowęglowodorów) zostało przerwane w krajach rozwiniętych od 1996 roku na mocy traktatu międzynarodowego. Zastępcze produkty uboczne, HCFC (wodorochlorofluorowęglowodory), nie są tak złe, ale nadal mają pewne negatywne skutki, a ich stosowanie w nowym sprzęcie zakończy się w 2010 roku. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) sporządziła listę zatwierdzonych zamienników dla obu CFC i HCFC w systemach klimatyzacji [źródło: Agencja Ochrony Środowiska ]. Również na liście: chłodnice wyparne.

Pomimo wszystkich zalet i oszczędności kosztów, chłodziarki bagienne nadal działają tylko we właściwym klimacie, a to niestety nie obejmuje obszarów takich jak Filadelfia .

Musi być nie tylko gorąca, ale także sucha, ponieważ gdy temperatura termometru suchego zbliża się do temperatury termometru wilgotnego, różnica między nimi zmniejsza się, a efekt chłodzenia parującej wody jest taki sam. Temperatura termometru wilgotnego powyżej 70 stopni Fahrenheita oznacza, że ​​chłodnica bagienna nie będzie w stanie dostosować temperatury na tyle, aby utrzymać ją w strefie komfortu. (Różni się w zależności od wilgotności, osobistych preferencji i aktywności, ale zwykle przypada na lata 70.) [źródło: Canadian Centre for Occupational Health and Safety ].

Jeśli powietrze zostanie zbytnio nasycone wodą, woda się skropli. 100-procentowa wilgotność na zewnątrz domu oznacza, że ​​może padać i chociaż bagienna chłodziarka nie spowoduje ulewy w twoim domu, nie będzie też miała żadnego efektu chłodzenia – to gorące, lepkie uczucie, które możesz kojarzyć z bagnami. Twój pot po prostu nie wyparowuje do nasyconego powietrza. Agencja Ochrony Środowiska zaleca od 30 do 60 procent wilgotności w domu, aby powstrzymać pleśń i pleśń, a wilgotne powietrze może zapobiegać wysychaniu drewnianych mebli. Niestety może również powodować korozję metalu, nawet w samej chłodnicy bagiennej [źródło: Agencja Ochrony Środowiska]. Problem nadmiernej wilgotności można rozwiązać w chłodziarkach wyparnych, stosując wymiennik ciepła do ogrzewania powietrza wewnątrz domu, podczas gdy wilgotne powietrze odprowadzane jest na zewnątrz, ale systemy te są znacznie mniej wydajne niż bezpośrednie chłodnice wyparne.

Chłodnice bagienne również wymagają konserwacji. Podkładki muszą być regularnie czyszczone lub wymieniane, aby uniknąć tego bagiennego zapachu i związanych z tym problemów z jakością powietrza. Minerały w wodzie mogą również gromadzić się, gdy woda wyparowuje, co z czasem wymaga spuszczania bogatych w minerały ścieków. Chłodnice wymagają również stałego dostarczania wody – 3,5 do 10,5 galonów (13,25 do 39,75 litra) na godzinę, według National Association of Home Builders. To może być trudne w gorącym, suchym klimacie, w którym chłodnie bagienne działają najlepiej.

Inne zastosowania

Może to stara technologia, ale chłodzenie wyparne wciąż ma w sobie trochę życia. Na przykład wynalazcy ulepszyli stuletnią chłodnicę wody, która zainspirowała Bena Franklina, wykorzystując chłodzenie wyparne, aby zapobiec zepsuciu owoców i warzyw w upale. Lodówki mogą być wykonane z różnych lokalnych materiałów. Na przykład w Indiach glinianą miskę umieszcza się w większej misce wypełnionej wodą, a następnie przykrywa ściereczką, aby spuścić wodę na zewnątrz. W Sudanie przetestowano podobną chłodziarkę i stwierdzono, że utrzymuje świeżość pomidorów przez 20 dni, czyli o 18 dni dłużej niż bez chłodziarki. Gdzie indziej chłodnice są wykonane z bambusa pokrytego tkaniną, drewnianych ram lub cegieł.

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków