In linea di principio – il sistema di raffreddamento evaporativo di base usa solo acqua e un ventilatore per raffreddare l’aria in circolazione.
Quando l’aria calda, secca e insatura viene tirata attraverso un mezzo saturo d’acqua – l’acqua evapora dal mezzo per diventare vapore nell’aria. L’energia di evaporazione proviene dall’aria che viene raffreddata.
- aumento dell’umidità dell’aria – e diminuzione della temperatura dell’aria
L’evaporazione differisce dall’ebollizione e può essere compiuta a una temperatura inferiore a quella di ebollizione dell’acqua perché avviene all’interfaccia liquido-vapore.
Il raffreddamento evaporativo può essere implementato con
- sistemi evaporativi diretti
- sistemi evaporativi indiretti
- sistemi ibridi con unità di raffreddamento evaporativo indiretto e diretto
sistemi di raffreddamento evaporativo diretto
In un sistema di raffreddamento evaporativo diretto – l’aria esterna è tirata attraverso un mezzo saturo d’acqua (tipicamente la cellulosa) – o l’aria è spruzzata con acqua – e raffreddata per evaporazione. L’aria raffreddata viene fatta circolare da un ventilatore.
L’umidità può essere aggiunta al flusso d’aria fino alla saturazione.
- la temperatura di bulbo secco si riduce
- la temperatura di bulbo umido rimane invariata
- l’umidità relativa aumenta
- l’umidità specifica aumenta
Il processo di raffreddamento evaporativo diretto in un diagramma psicrometrico
L’aria con temperatura di bulbo secco 70 oF e umidità relativa 60% (stato A) viene raffreddata (stato B) facendo evaporare acqua. Il processo è indicato nel grafico psicrometrico qui sotto.
Con il 100% di umidificazione dell’aria – la temperatura del bulbo secco si avvicinerà a 61 oF.
Il processo di raffreddamento evaporativo diretto in un diagramma di Mollier
Un’aria con temperatura del bulbo secco 30 oC e umidità relativa 60% (stato A) è raffreddata (stato B) facendo evaporare l’acqua. Il processo è indicato nel diagramma di Mollier qui sotto.
Con il 100% di umidificazione dell’aria – la temperatura del bulbo secco si avvicina a 23,5 oC.
Sistemi di raffreddamento evaporativo indiretto
Nel sistema di raffreddamento evaporativo indiretto un flusso d’aria secondario viene raffreddato facendo evaporare l’acqua. La corrente d’aria secondaria viene poi usata per raffreddare l’aria primaria in uno scambiatore di calore.
L’umidità non viene aggiunta all’aria primaria e
- la temperatura del bulbo secco si riduce
- la temperatura del bulbo umido si riduce
- l’umidità relativa aumenta
- l’umidità specifica rimane invariata
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Processo di raffreddamento evaporativo indiretto nel diagramma psicrometrico
L’aria allo stato A con temperatura di bulbo secco 70 oF e umidità relativa 60% (stato A) viene raffreddata allo stato B da una corrente d’aria secondaria raffreddata dall’evaporazione dell’acqua. Il processo è indicato nel grafico psicrometrico qui sotto.
Con il 100% di umidificazione dell’aria secondaria la temperatura di bulbo secco dell’aria primaria si avvicina a 70 oF. L’umidità relativa dell’aria primaria si avvicina all’83%.
Processo di raffreddamento evaporativo indiretto nel diagramma di Mollier
L’aria allo stato A con temperatura di bulbo secco 30 oC e umidità relativa 60% (stato A) viene raffreddata allo stato B da una corrente d’aria secondaria raffreddata dall’evaporazione di acqua. Il processo è indicato nel diagramma di Mollier qui sotto.
Con il 100% di umidificazione dell’aria secondaria la temperatura di bulbo secco dell’aria primaria si avvicina a 23,5 oC. L’umidità relativa dell’aria primaria si avvicina all’86%.
Sistemi ibridi di raffreddamento evaporativo
Le unità di raffreddamento evaporative dirette e indirette possono essere combinate insieme in sistemi ibridi con unità evaporative dirette e indirette collegate in serie. Inoltre, le unità di evaporazione possono essere combinate con unità di raffreddamento a compressore DX (Direct eXpansion) che consumano più energia.
Benefici dei sistemi di raffreddamento evaporativo
I sistemi di raffreddamento evaporativo
- possono essere economici poiché le dimensioni di un sistema di raffreddamento a compressore DX possono essere ridotte. Le unità di evaporazione riducono il tempo di funzionamento dei sistemi DX
- possono essere più ecologici di un sistema DX poiché non contengono refrigeranti
- possono essere più efficaci dei sistemi DX a temperature più elevate
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