Trochę teorii

Chłodzenie wyparne to proces transferu ciepła i masy oparty na przemianie ciepła jawnego w ciepło utajone. Nienasycone powietrze obniża temperaturę, oddając ciepło jawne, któłre zamienia się w ciepło utajone, co umożliwia parowanie wody. Jeżeli proces ma miejsce w warunkach adiabatycznych, temperatura termometru suchego powietrza obniża się podczas tej przemiany, zwiększając wilgotność.

Wymiana ciepła trwa aż do momentu gdy powietrze osiągnie stan nasycenia, a temperatura powietrza i wody osiągnie tą samą wartość, zwaną temperaturą nasycenia adiabatycznego. Sam proces zwany nasyceniem adiabatycznym.

 W celu zdefiniowania tej temperatury należy założyć istnienie długiego tunelu adiabatycznego, do któłrego, w pewnych warunkach, wprowadza się wilgotne powietrze, podczas gdy woda jest rozpylana wewnątrz tunelu i poddawana recyrkulacji. W ten sposób dochodzi do nasycenia powietrza.

W praktyce woda w zbiornikach, pompach i rurach dostaje dodatkowe, wyczuwalne obciążenie z zewnątrz. Ponadto temperatura wody zasilającej elementy parujące i czyszczące niekoniecznie ma temperaturę nasycenia adiabatycznego powietrza wlotowego. Dlatego w procesie chłodzenia wyparnego koncepcja nasycenia adiabatycznego jest jedynie teoretycznym poziomem granicznym, do któłrego w warunkach idealnych można by schłodzić powietrze.

Kiedy temperatura znacznie przekracza temperaturę nasycenia adiabatycznego powietrza, proces jest podobny do procesu zachodzącego w wieży chłodniczej, kiedy to powietrze i woda są chłodzone równocześnie. W urządzeniach do bezpośredniego chłodzenia wyparnego, takich jak tzw. system wkładów celulozowych, woda może być podgrzewana za pomocą pompy lub z zysk w energii z nieizolowanych rur.

Kiedy dochodzi do kontaktu z powietrzem, oba media oddają ciepło jawne i kiedy ciepło to przechodzi w stan utajony są chłodzone, podczas gdy woda paruje, usuwając ciepło z otoczenia, co pozwala na zmiane stanu z cieczy w parę wodną, nawilżając powietrze. Większość systemów bezpośredniego wtrysku powietrza we wkładach wykorzystuje wodę poddawaną recyrkulacji, co pozwala na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych.

W systemach tych należy jednak zawsze zapobiegać tworzeniu się areozoli i zazwyczaj stosuje się system dezynfekcji przez np. ozonowanie. Istnieją ograniczenia chłodzenia uzyskiwanego dzięki nasyceniu adiabatycznemu. Ilość pobranego ciepła jawnego nie może przekroczyć ilości ciepła utajonego potrzebnego do nasycenia powietrza. Obniżenie wilgotności powietrza zwiększa efekt chłodzenia i odwrotnie. W konsekwencji, przy bardzo wysokiej wilgotnoci powietrza proces ten nie jest efektywny, a przy niskiej wilgotności współczynnik EER może przekraczać poziom 40.