Raffreddamento evaporativo: raffreddare l'aria con l'acqua
L'acqua per evaporare necessita di energia: circa 700 Watt per ogni litro. Nel caso dell’umidificazione a vapore, l’energia necessaria per portare l’acqua all’ebollizione viene fornita da una fonte esterna. Solitamente si consuma elettricità.
Se però l’acqua viene introdotta nell’ambiente dopo essere stata finemente nebulizzata in microscopiche goccioline essa evaporerà spontaneamente, assorbendo l'energia necessaria dall'ambiente e quindi dall'aria circostante. Di conseguenza, l'aria viene raffreddata.
Si può dire che attraverso l'evaporazione dell'acqua il calore sensibile dell'aria (temperatura) è trasformato in calore latente (umidità). Questo tipo di raffreddamento è chiamato in letteratura "Raffreddamento evaporativo" o adiabatico.
100 kg di acqua che evaporano
assorbono circa 69kW di calore dall'aria,
con un consumo elettrico inferiore a 1kW.
Il consumo di elettricità degli umidificatori adiabatici è bassissimo, in quanto l’unica energia richiesta è quella per nebulizzare l’acqua. Ci sono diverse tecnologie, ma i sistemi di raffrescamento evaporativo sono in generale soluzioni green ed energy saving.
Le possibilità di utilizzo dell’umidificazione adiabatica sono sostanzialmente tre: il raffreddamento evaporativo diretto, quello indiretto e quello per chiller e drycooler.
Raffreddamento evaporativo diretto (DEC)
Il DEC (Direct Evaporative Cooling) consiste nel raffreddare e umidificare l'aria di rinnovo in una CTA. Si tratta di una tecnologia molto efficiente, che esprime al massimo le proprie potenzialità in presenza di aria esterna calda e secca oppure in tutte applicazioni in cui oltre a dover controllare l’umidità vi sia la necessità di disperdere il calore generato dalle attrezzature, come nei data center.
Raffreddamento evaporativo indiretto (IEC)
Qualora l'umidità esterna sia già elevata, invece, ci si può avvalere della tecnica IEC (Indirect Evaporative Cooling). Questa tecnica utilizza un umidificatore adiabatico abbinato a uno scambiatore di calore, a piastre o run-round coil. L’aria di ripresa, umidificata e raffreddata prima della sua espulsione, a sua volta raffresca anche l’aria di rinnovo grazie al passaggio nello scambiatore di calore. La tecnica IEC presenta quindi due peculiarità: l’aria di rinnovo viene raffreddata senza essere umidificata, positivo perché spesso nei climi temperati le estati sono calde e umide, e soprattutto i due flussi d’aria non si miscelano, requisito fondamentale in applicazioni dove le condizioni di purezza dell’aria sono strettamente controllate, come nell’industria farmaceutica.
Raffreddamento evaporativo per chiller e drycooler
Installando degli atomizzatori di acqua in pressione in prossimità di un chiller o di un dycooler è possibile raffreddare l’aria esterna con un consumo irrisorio di energia elettrica: l’effetto che si ottiene è quello di far lavorare l’impianto come se la temperatura fosse più bassa. Per esempio, anche con temperature superiori a 30°C il sistema di raffreddamento funziona ad una temperatura equivalente di 25°C e rimane perfettamente funzionale anche durante i picchi di calore estivi, quando normalmente non sarebbe in grado di dissipare calore a causa dell’eccessiva temperatura dell’aria esterna.
Le tecniche di raffreddamento evaporativo sono facilmente integrabili in impianti già funzionanti e possono portare i seguenti benefici:
riduzione dei costi iniziali di investimento;
risparmio sostanziale di energia: riduzione dell'energia richiesta per il raffreddamento;
riduzione del picco della domanda di energia elettrica e quindi maggiore indipendenza dalla stessa;
assenza di uso di clorofluorocarburi;
riduzione della sezione dei condotti e della taglia (kW) dei dispositivi che forniscono la potenza frigorifera;
riduzione dell'emissione di CO2 e delle emissioni degli impianti; bassi costi di esercizio durante il ciclo di vita dell'apparecchio.
CAREL dispone di una vasta gamma di soluzioni, in un ampio range di portate, caratteristiche e modalità di funzionamento, sia per l'installazione in condotta, che per raffrescare/umidificare direttamente in ambiente.
| Centrifugal humidifiers | Ultrasonic humidifiers | Compressed air and water atomisers | Pressurised water humidifiers | Atomisers- evaporative cooling |
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