Im Prinzip verwendet die Verdunstungskühlung nur Wasser und ein Gebläse, um die umgewälzte Luft zu kühlen.
Wenn warme, trockene und ungesättigte Luft durch ein wassergesättigtes Medium gezogen wird, verdunstet Wasser aus dem Medium zu Dampf in der Luft. Die Verdampfungsenergie kommt aus der Luft, die abgekühlt wird.
- Die Luftfeuchtigkeit steigt – und die Lufttemperatur sinkt
Die Verdampfung unterscheidet sich vom Sieden und kann bei einer Temperatur erfolgen, die niedriger ist als die Siedetemperatur von Wasser, weil sie an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Dampf stattfindet.
Die Verdunstungskühlung kann mit
- direkten Verdunstungssystemen
- indirekten Verdunstungssystemen
- Hybridsystemen mit indirekten und direkten Verdunstungskühlungseinheiten
Direkten Verdunstungskühlungssystemen
In einem direkten Verdunstungskühlungssystem – wird Außenluft durch ein wassergesättigtes Medium (typischerweise Zellulose) gezogen – oder Luft wird mit Wasser besprüht – und durch Verdunstung abgekühlt. Die gekühlte Luft wird durch ein Gebläse umgewälzt.
Dem Luftstrom kann bis zur Sättigung Feuchtigkeit zugeführt werden.
- Die Trockenkugeltemperatur wird gesenkt
- Die Feuchtkugeltemperatur bleibt unverändert
- Die relative Luftfeuchtigkeit wird erhöht
- Die spezifische Luftfeuchtigkeit wird erhöht
Der Prozess der direkten Verdunstungskühlung in einem psychrometrischen Diagramm
Luft mit einer Trockenkugeltemperatur von 70 oF und einer relativen Feuchtigkeit von 60% (Zustand A) wird durch Verdunstung von Wasser abgekühlt (Zustand B). Der Prozess ist in der untenstehenden psychrometrischen Grafik dargestellt.
Bei 100%iger Befeuchtung der Luft nähert sich die Trockenkugeltemperatur 61 oF.
Der direkte Verdunstungskühlprozess in einem Mollier-Diagramm
Luft mit einer Trockenkugeltemperatur von 30 oC und einer relativen Feuchtigkeit von 60% (Zustand A) wird durch Verdunstung von Wasser abgekühlt (Zustand B). Der Vorgang ist im nachstehenden Mollier-Diagramm dargestellt.
Bei 100%iger Befeuchtung der Luft nähert sich die Trockenkugeltemperatur 23,5 oC.
Indirekte Verdunstungskühlsysteme
Beim indirekten Verdunstungskühlsystem wird ein sekundärer Luftstrom durch Verdunstung von Wasser abgekühlt. Der Sekundärluftstrom wird dann zur Abkühlung der Primärluft in einem Wärmetauscher verwendet.
Der Primärluft wird keine Feuchtigkeit zugesetzt und
- die Trockenkugeltemperatur wird reduziert
- die Feuchtkugeltemperatur wird reduziert
- die relative Luftfeuchtigkeit wird erhöht
- die spezifische Luftfeuchtigkeit bleibt unverändert
Indirekter Verdunstungskühlungsprozess im psychrometrischen Diagramm
Luft im Zustand A mit einer Trockenkugeltemperatur von 70 oF und einer relativen Feuchtigkeit von 60 % (Zustand A) wird durch einen sekundären Luftstrom, der durch Verdunstung von Wasser gekühlt wird, auf den Zustand B abgekühlt. Der Vorgang ist in dem nachstehenden psychrometrischen Diagramm dargestellt.
Bei 100%iger Befeuchtung der Sekundärluft nähert sich die Trockenkugeltemperatur der Primärluft 70 oF. Die relative Feuchtigkeit der Primärluft nähert sich 83%.
Indirekter Verdunstungskühlprozess im Mollier-Diagramm
Luft im Zustand A mit einer Trockenkugeltemperatur von 30 oC und einer relativen Feuchtigkeit von 60% (Zustand A) wird durch einen sekundären Luftstrom, der durch verdunstendes Wasser gekühlt wird, auf den Zustand B abgekühlt. Der Vorgang ist im nachstehenden Mollier-Diagramm dargestellt.
Bei 100%iger Befeuchtung der Sekundärluft nähert sich die Trockenkugeltemperatur der Primärluft 23,5 oC. Die relative Luftfeuchtigkeit der Primärluft nähert sich 86%.
Hybrid-Verdunstungskühlsysteme
Direkte und indirekte Verdunstungskühlaggregate können in Hybridsystemen mit in Reihe geschalteten indirekten und direkten Verdunstungsaggregaten miteinander kombiniert werden. Darüber hinaus können Verdunstungsanlagen mit energieintensiveren DX-Kompressor-Kühlanlagen kombiniert werden.
Vorteile von Verdunstungskühlsystemen
Verdunstungskühlsysteme
- können wirtschaftlich sein, da die erforderliche Größe eines DX-Kompressor-Kühlsystems reduziert werden kann. Verdunstungsanlagen reduzieren die Betriebszeit von DX-Systemen
- können umweltfreundlicher sein als ein DX-System, da sie keine Kältemittel enthalten
- können bei höheren Temperaturen effektiver sein als DX-Systeme