Che cos'è un dispositivo di raffreddamento evaporativo?

Come un'unità di condizionamento dell'aria, un raffreddatore evaporativo si basa sulla fisica dell'evaporazione per fornire aria fresca e può servire una singola stanza, una sezione di una casa o un'intera casa. I raffrescatori evaporativi consumano molta meno energia di condizionatori, ma non sono in grado di raffreddare a temperature così basse come quelle prodotte dai condizionatori e non deumidificano l'aria interna.

A differenza dei tradizionali condizionatori d'aria, che contengono a compressore e un sistema chiuso di tubi in cui i refrigeranti circolano tra lo stato liquido e quello di vapore, e il dispositivo di raffreddamento evaporativo è un sistema aperto che utilizza l'acqua e parte dell'acqua che evapora viene fatta circolare attraverso l'aria. Questo vapore acqueo aggiuntivo aumenta l'umidità interna, che richiede di lasciare le finestre aperte per creare un flusso d'aria che consenta all'aria umida di fuoriuscire all'esterno.

La propensione ad aumentare l'umidità è la ragione per cui i refrigeratori evaporativi sono anche conosciuti come refrigeratori di palude, e l'effetto è l'esatto opposto nei sistemi di condizionamento dell'aria, che deumidificano mentre si raffreddano. Alcuni raffreddatori evaporativi contemporanei impiegano un processo di raffreddamento a due fasi che riduce la produzione di umidità, ma nel complesso, il raffreddamento evaporativo non è adatto per climi afosi e umidi. Nei climi per i quali i refrigeratori di palude sono adatti, tuttavia, forniscono aria confortevole a una frazione del costo dei condizionatori d'aria, sebbene richiedano una manutenzione più frequente.

Consiglio

Come funziona un raffrescatore evaporativo

Immergi un asciugamano, mettilo sopra un ventilatore e mettiti di fronte ad esso, e avrai l'idea di base di come funziona un dispositivo di raffreddamento evaporativo. All'interno di un alloggiamento del dispositivo di raffreddamento della palude ci sono cuscinetti evaporativi assorbenti e fibrosi (è ciò che simula l'asciugamano), e sono mantenuti bagnati da una pompa dell'acqua interna che fa circolare l'acqua da una padella sul fondo del unità. Una ventola all'interno dell'alloggiamento soffia aria attraverso i cuscinetti e invia l'aria umida e fresca nel sistema di canalizzazione domestica.

Come avviene il raffreddamento? Chiunque abbia prestato attenzione durante le lezioni di scienze del liceo avrà sentito i termini "esotermico" ed "endotermico" applicati ai processi fisici e chimici. I processi esotermici sono quelli che rilasciano calore - un buon esempio è un fuoco ardente - mentre i processi endotermici assorbono calore. L'evaporazione è un processo endotermico perché le molecole d'acqua in evaporazione hanno bisogno di energia per separarsi dallo stato liquido e prendono questa energia dall'aria circostante. Ecco perché l'evaporazione dell'acqua ha un effetto rinfrescante.

Mettere la "Palude" in "Swamp Cooler"

Tornando all'esperimento con l'asciugamano e il ventilatore, se metti uno specchio davanti all'asciugamano a diversi metri di distanza, noterai che lo specchio si appanna. Ciò accade perché l'aria proveniente dall'asciugamano è piena di vapore acqueo e quando metti uno specchio nella corrente d'aria fresca, il vapore si condensa su di esso. I refrigeratori evaporativi espellono il vapore acqueo allo stesso modo e un'unità potente può aumentare il umidità relativa dell'aria interna fino al 70%.

Questa umidità in più non va bene per nessuna casa, ma è particolarmente dannosa se l'aria è già umida. Questo è il motivo per cui i refrigeratori di palude non funzionano bene nelle aree in cui l'umidità è normalmente alta, che negli Stati Uniti Gli Stati sono la maggior parte dei luoghi a est del fiume Mississippi, vicino al Golfo del Messico o vicino al Pacifico costa. In questi luoghi, i refrigeratori di palude aumentano l'umidità a livelli scomodi, inibendo la capacità del corpo di raffreddarsi sudando e in genere rendendo l'ambiente più caldo.

Nei climi aridi dei deserti del sud-ovest o delle Montagne Rocciose, invece, l'umidità in più è benefico purché accompagnato da una buona circolazione dell'aria per evitare che l'aria umida ristagni al chiuso. Se sono disposti a pagare un piccolo extra, i proprietari di case in zone climatiche moderatamente umide possono installare raffreddatori evaporativi a due stadi, che impiegano scambiatori di calore per raffreddare l'aria in ingresso prima che passi attraverso le piastre di raffreddamento principali. Queste unità aumentano l'umidità relativa solo in un intervallo compreso tra il 50 e il 65 percento.

Tipi e dimensioni dei raffreddatori evaporativi

Come i condizionatori d'aria, i raffrescatori evaporativi sono disponibili in una varietà di dimensioni, dalle unità che possono raffreddare un'intera casa a quelle progettate per una singola stanza o per il raffreddamento personale.

• ​Unità di scarico verso il basso:Raffrescatori evaporativi per tutta la casa progettati per installazione sul tetto tipicamente scarica l'aria raffreddata attraverso il fondo. Un sistema di canalizzazione distribuisce l'aria fresca in tutta la casa.
• ​Unità di scarico laterale:Come unità di scarico verso il basso, unità di scarico laterale sono montati all'esterno ma solitamente sul lato di un edificio, oppure sono montati sul tetto con l'uscita puntata in soffitta.
• ​Unità finestra:Come i condizionatori da finestra, montaggio a finestra I refrigeratori di palude sono realizzati per adattarsi alle finestre standard e sono utilizzati principalmente per raffreddare le stanze singole.
• ​Unità portatili:A differenza delle unità fisse, portatile i raffrescatori evaporativi possono essere spostati ovunque sia necessaria aria fresca. In genere non hanno un'alimentazione idrica dedicata e devono essere riempiti manualmente.

I refrigeratori evaporativi sono dimensionati in base al numero di piedi cubi al minuto (cfm) di aria che muovono. Considerando che un'unità portatile può avere una valutazione di circa 300 cfm, un'unità abitativa intera può avere una valutazione di 7.000 cfm o più. Per determinare la taglia di cui hai bisogno, in genere moltiplichi il area dello spazio raffreddare per l'altezza del soffitto e dividere per 2. Ad esempio, una casa di 1.200 piedi quadrati con soffitti di 8 piedi avrebbe bisogno di un dispositivo di raffreddamento con una valutazione minima di 4.800 cfm.

Confronto tra refrigeratori e condizionatori d'aria

Sia i condizionatori d'aria che i raffrescatori evaporativi sono sistemi di raffreddamento che si basano sull'evaporazione, ma perché un'aria condizionatore utilizza un sistema di refrigerazione sigillato, è in grado di rimuovere l'umidità dall'aria piuttosto che aggiungere umidità ad esso. Quando la serpentina dell'evaporatore in un condizionatore d'aria si raffredda, l'umidità dell'aria circostante si condensa sulla serpentina e gocciola in una bacinella di raccolta, lasciando dietro di sé aria secca. I deumidificatori funzionano allo stesso modo; infatti, la persona a cui si deve l'invenzione del condizionatore d'aria, Willis Carrier, ha creato l'aria condizionata mentre cercava di costruire un migliore deumidificatore per uso industriale.

Nonostante il problema dell'umidità che presentano, i raffrescatori evaporativi presentano vantaggi rispetto ai condizionatori d'aria che i proprietari di case in climi adatti sono tenuti a gradire:

• I raffrescatori evaporativi utilizzano circa un quarto dell'energia utilizzata dai condizionatori d'aria, e questo perché non hanno bisogno dei compressori che si trovano nei condizionatori d'aria tradizionali. Hanno solo bisogno di energia per far funzionare un ventilatore e una pompa dell'acqua.
• I raffrescatori evaporativi sono più facili da installare e costano circa la metà dei sistemi di condizionamento.
• Un dispositivo di raffreddamento evaporativo fa circolare aria fresca e, poiché le finestre dovrebbero essere aperte per creare correnti d'aria, l'interno la qualità dell'aria tende ad essere migliore rispetto a una casa chiusa a condizione che si esegua la necessaria manutenzione del frigorifero.

Alcuni degli svantaggi dei raffreddatori evaporativi includono:

• Un il dispositivo di raffreddamento evaporativo necessita di più manutenzione rispetto a un condizionatore. Il pastiglie di raffreddamento devono essere puliti o sostituiti su base mensile o bimestrale. Una manutenzione insufficiente ha un effetto negativo sulla qualità dell'aria e gli odori di muffa sono comuni. Se l'unità è montata sul tetto, sono coinvolti alcuni lavori di scala, che potrebbero essere scomodi o addirittura impossibili per alcuni proprietari di case.
• I refrigeratori evaporativi possono perdere acqua, creando la possibilità di perdite dal tetto o danni al tetto o ai rivestimenti. Il fatto che abbiano bisogno di un approvvigionamento idrico costante può essere un problema nelle regioni aride per le quali sono più adatte.
• L'installazione di un dispositivo di raffreddamento della palude sul tetto oa parete richiede il taglio di un foro abbastanza grande che sarà difficile da riparare se il dispositivo di raffreddamento viene rimosso.
• I refrigeratori evaporativi non raffreddano così profondamente come i condizionatori d'aria e potrebbero non rendere confortevole una casa nelle giornate estremamente calde con temperature negli anni '90 e oltre.

Considera un dispositivo di raffreddamento evaporativo a due stadi

Nessun dispositivo di raffreddamento evaporativo funzionerà bene negli interni afosi della Florida, che è perennemente umido, ma evaporativo a due stadi i dispositivi di raffreddamento possono essere soluzioni di raffreddamento efficaci per le persone in climi moderatamente umidi in cui un tradizionale dispositivo di raffreddamento della palude non lo farebbe opera. Un raffreddatore a due stadi utilizza metodi diretti e indiretti per raffreddare l'aria e il processo si traduce in un raffreddamento più efficiente. Il raffreddamento a due stadi può comportare riduzioni della temperatura dell'aria interna da 10 a 13 gradi Fahrenheit anche in aree di umidità relativamente elevata, come Houston, dove i tradizionali sistemi di raffreddamento evaporativo non lo fanno opera.

Nel raffreddamento a due stadi, l'aria calda in ingresso passa attraverso uno scambiatore di calore che viene raffreddato dall'evaporazione dell'acqua sulle pareti esterne dell'unità evaporante. L'aria non viene a contatto con l'acqua, quindi non assorbe umidità e quando l'aria si raffredda diventa meno umida perché può trattenere meno umidità. Quando la ventola lo fa passare attraverso i pad di raffreddamento principali, raccoglie un po' di umidità ma non tanto quanto se fosse aria calda proveniente direttamente dall'esterno. Questo processo di raffreddamento a due fasi si traduce in una riduzione del 5-20% dell'umidità (rispetto al raffreddamento evaporativo standard) e l'aria interna è più fresca e più secca.

Installazione e manutenzione del dispositivo di raffreddamento evaporativo

Un raffrescatore evaporativo montato su finestra si monta proprio come un condizionatore d'aria, sebbene la parte dell'unità che pende all'esterno sia più grande e anche se l'unità è complessivamente più leggera, potrebbe essere necessario sostenerla con staffe. Le unità per tutta la casa sono generalmente installate con canalizzazione, che deve essere di diametro maggiore e più dritta di tipico condotto HVAC per garantire un flusso d'aria adeguato e dovrebbe essere isolato per ridurre al minimo lo scambio di calore con l'interno aria. Sebbene una grande casa possa avere un sistema di canalizzazione con diversi canali di derivazione, la distribuzione più efficiente Il metodo è un condotto diritto che termina con un diffusore d'aria montato in una posizione centrale nell'edificio.

La manutenzione di routine del refrigeratore di palude, che dovrebbe essere eseguita mensilmente durante la stagione di raffreddamento, include la rimozione dei pannelli di raffreddamento e la pulizia o sostituzione loro. Anche la bacinella necessita di una pulizia regolare per uccidere la muffa che comunemente vi cresce. La mancata esecuzione di queste attività di manutenzione compromette la capacità del raffreddatore ad aria di aspirare aria calda per distribuire aria fredda in tutto l'edificio, ed è anche la ragione numero uno per gli odori paludosi e ammuffiti spesso associati alla palude refrigeratori.

Poiché l'aria di un raffreddatore evaporativo è carica di umidità, la manutenzione dovrebbe includere anche una pulizia regolare degli scarichi dei condotti e dei registri. Qualsiasi parte del condotto che limita il flusso d'aria è un buon posto per la crescita della muffa, motivo per cui i condotti dovrebbero essere il più dritti possibile, quindi registra le griglie e le pareti di fronte ai registri devono essere attentamente monitorate e pulite con acqua e sapone o una soluzione di candeggina al 10% ai primi segni di scolorimento. Se ti ricordi di tenere alcune finestre aperte mentre il frigorifero è in funzione per mantenere la circolazione dell'aria, è meno probabile che ristagni all'interno e crei problemi di muffa.