Приємна прохолода: При мінімумі витрат

Іноді насолоджуватися штучною прохолодою в спекотний літній день сильно заважає думка про рахунки за електроенергію, в розмірах яких «винен» кондиціонер...

Прохолода в будинках і офісах цього літа може обійтися недешево: кондиціонер - не найекономічніший з точки зору споживання електроенергії прилад. Однак дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергії в США (National Renewable Energy Laboratory - NREL) розробили систему охолодження повітря, здатну значно знизити витрати електроенергії на кондиціонування.

Технології, яку ми використовуємо зараз для створення прохолоди в приміщеннях, вже майже 100 років. Ерік Козубаль (старший інженер NREL) і його колеги вирішили, що пора б придумати щось нове, і розробили систему кондиціонування, що об'єднує охолодження випаровуванням і осушення, щоб зробити повітря в приміщенні суші і прохолодніше, забезпечуючи економію електроенергії до 90%.

Апарат отримав назву DEVap (від англійської «desiccant-enhanced evaporative» - осушувач з підвищеним випаром). Відомо, що при підвищеній вологості спека переноситься гірше, тому розробники DEVap постаралися вирішити обидві ці проблеми одночасно.

Технологія охолодження випаром, заснована на обдуванні повітрям вологої поверхні, використовується вже давно. Метод, званий «побічно-споконвічним охолодженням», передбачає поділ осушуючого повітря на два потоки, розділених полімерною мембраною. Один з цих потоків взаємодіє з водою, що робить його більш холодним і вологим. Холодне повітря охолоджує мембрану, яка, в свою чергу, охолоджує повітря по інший бік, не зволожуючи його.

Але даний метод неефективний при високій атмосферній вологості: якщо в повітрі вже міститься велика кількість водяної пари, випаровування води буде незначним, отже, і температура повітряного потоку, що виходить з охолоджувача, знизиться ненабагато.

DEVap вирішує проблему кондиціонування при підвищеній вологості, використовуючи матеріал-осушувач, що поглинає вологу. Як «осушувач» застосовується розчин хлориду літію або хлориду кальцію підвищеної концентрації (44% солі від загального обсягу). У такій установці ще одна мембрана відділяє осушувач від проходить через канал повітря. Полімерна мембрана пронизана порами діаметром 1 − 3 мкм, що цілком достатньо, щоб пропускати водяний пар і при цьому утримувати хлориди на місці. Мембрана покрита схожою на тефлон речовиною, що володіє водовідштовхувальними властивостями.

Осушувач «витягує» вологу з повітряного потоку, залишаючи його сухим і теплим. А потім «підготовлене» повітря потрапляє в систему побічно-споконвічного охолодження.

Сама по собі ідея комбінування технологій осушення і споконвічного охолодження не нова, але розробникам з NREL нарешті вдалося створити систему, ефективну не тільки з технічної, але і з економічної точки зору. Козубаль каже, що установка здатна скоротити енергоспоживання в 2 рази (і практично в 10 разів в районах з високою вологістю повітря).

Осушувачі, які використовуються в системі, відносно нешкідливі (наприклад, хлорид кальцію міститься в суміші, яка використовується як засіб проти ожеледиці), хоча і володіють підвищеною корозійною активністю, що може вимагати використання в системі неметалевих компонентів. При цьому відпадає необхідність у фреоні, який служить холодоагентом у традиційних охолоджувальних системах.

Осушувач можна використовувати повторно після простого нагрівання його до температури кипіння води. У промислових умовах це можна зробити за рахунок тепла, що утворюється в іншому виробничому процесі.

Читайте також про покриття, що дозволяють більш ефективно відводити тепло - "Сорочка для радіатора: Теплообмін на межі ".

За прес-релізом NREL