Klimatyzator energooszczędny

Utrzymanie chłodnego powietrza w domach i biurach tego lata będzie kosztowne – około 5 procent energii zużywanej co roku w Stanach Zjednoczonych trafia do klimatyzacji. Ale naukowcy z amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) w Golden w stanie Kolorado opracowali nowy projekt klimatyzatora, który, jak twierdzą, radykalnie zwiększy wydajność i wyeliminuje gazy, które przyczyniają się do globalnego ocieplenia.

Fajna praca: Starszy inżynier NREL, Eric Kozubal, bada prototypowy kanał przepływu powietrza klimatyzatora DEVap. Wykres pokazuje, jak gorące, wilgotne powietrze (na czerwono) zmienia się w chłodne, suche (na niebiesko) w miarę przechodzenia powietrza przez system.

Technologia, którą mamy dzisiaj, ma prawie sto lat, mówi Eric Kozubal, starszy inżynier w NREL. Kozubal i współpracownicy opracowali klimatyzator, który łączy chłodzenie wyparne z materiałem pochłaniającym wodę, aby zapewnić chłodne, suche powietrze przy zużyciu do 90 procent mniej energii. Klimatyzator wyparny ze wspomaganiem osuszania lub DEVap ma rozwiązać starą skargę, to nie jest ciepło; to wilgotność, bardziej wydajnie.

Chłodzenie wyparne — wdmuchiwanie powietrza po mokrej powierzchni w celu wspomagania parowania — jest od dawna stosowane w tak zwanych chłodnicach bagiennych. Metoda zwana pośrednim chłodzeniem wyparnym poprawia tę konstrukcję, dzieląc powietrze na dwa strumienie, które są oddzielone membraną polimerową. Woda przepływa przez jeden strumień powietrza, dzięki czemu jest chłodniejsza i bardziej wilgotna; chłodne powietrze chłodzi membranę, która z kolei chłodzi powietrze po drugiej stronie bez dodawania wody.

Ale powietrze może pomieścić tylko tyle pary wodnej, że w wilgotnym klimacie efekt jest ograniczony. Kozubal mówi, że w dzień 32ºC w Houston chłodzenie wyparne może obniżyć temperaturę tylko do około 27ºC. W idealnym przypadku, aby zapewnić komfortowy budynek, klimatyzator powinien chłodzić powietrze do temperatury 13 lub 16 ºC.

NREL rozwiązuje problem wilgoci, dodając kolejny krok, wykorzystując materiał znany jako środek osuszający, który pochłania wilgoć. NREL wykorzystuje płynny środek osuszający, syropowaty roztwór chlorku litu lub chlorku wapnia, około 44 procent objętości soli. W tej konfiguracji inna membrana oddziela środek osuszający od powietrza przepływającego przez kanał. Membrana polimerowa ma pory o średnicy od 1 mikrometra do 3 mikrometrów, wystarczająco duże, aby para wodna łatwo przechodziła, podczas gdy słona ciecz pozostaje na swoim miejscu. Membrana jest również pokryta substancją podobną do teflonu, która odpycha płynną wodę. Osuszacz wyciąga wilgoć ze strumienia powietrza, pozostawiając suche, ciepłe powietrze. Następnie wracamy do pośredniego chłodzenia wyparnego: w drugim kanale woda odparowuje, aby schłodzić wtórny strumień powietrza, który z kolei chłodzi pierwszy strumień powietrza, a na zewnątrz wychodzi chłodne, suche powietrze.

Myślę, że to bardzo obiecujące, mówi Anthony Jacobi, współdyrektor Centrum Klimatyzacji i Chłodnictwa na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Nie wierzę, że pomysł integracji tych technologii jest bardzo nowy. Robienie tego z powodzeniem może być.

Nowością, jak mówi Kozubal, jest projekt, w którym udało się połączyć chłodzenie wyparne i osuszanie desykantem w ekonomiczny system. To sprawia, że ​​ten rodzaj klimatyzacji jest opłacalny w procesach komercyjnych i mieszkaniowych do celów chłodzenia, mówi.

Przemysł pracuje nad różnymi metodami poprawy wydajności klimatyzacji, mówi Jacobi, od zastosowania wymienników ciepła po ulepszenia systemów sprężania tradycyjnych maszyn. Jest to obszar o ogromnym znaczeniu dla narodu, ponieważ około jedna trzecia energii zużywanej przez nasz naród przypada na budynki.

Według amerykańskiej Agencji Informacji Energetycznej USA każdego roku zużywa około 100 biliardów brytyjskich jednostek termicznych. Do 40 procent z tego jest wykorzystywane w budynkach, a około 5 procent na klimatyzację. Kozubal twierdzi, że jego system może zmniejszyć to o połowę w mniej wilgotnych obszarach i nawet o 90 procent tam, gdzie wilgotność jest wysoka. Mówiąc o technologii, która może zaoszczędzić od 2 do 3 procent całego zaopatrzenia w energię w kraju, to całkiem sporo, mówi.

Środek osuszający zastosowany w systemie jest stosunkowo nieszkodliwy (chlorek wapnia jest używany w soli drogowej), choć jego korozyjność wymaga usunięcia metalu ze sprzętu. Szczególnie atrakcyjne jest to, że zastępuje on chlorofluorowęglowodory, które są używane jako czynnik chłodniczy w tradycyjnych klimatyzatorach. Te CFC mogą łatwo wyciekać, a każdy ich kilogram zapewnia taki sam efekt cieplarniany jak około 2000 kilogramów dwutlenku węgla.

Kozubal twierdzi, że opracowanie systemu do punktu, w którym NREL może przekazać go przemysłowi w celu komercjalizacji, może zająć około pięciu lat. System został zaprojektowany w celu zastąpienia istniejących systemów bez wielu zmian, dzięki czemu może być wprowadzany stopniowo, gdy ludzie modernizują swoje stare klimatyzatory.

Środek osuszający można ponownie wykorzystać, po prostu podgrzewając go, aby zagotować wchłoniętą wodę. W środowisku przemysłowym można to zrobić, wykorzystując ciepło odpadowe z innego procesu przemysłowego. W domu działałby gaz ziemny lub energia słoneczna. W rzeczywistości, mówi Kozubal, konfiguracja może sprawić, że systemy słonecznej energii cieplnej, które pochłaniają światło słoneczne do ogrzewania domu i wody, będą bardziej opłacalne. W gorące letnie dni energia słoneczna, która w przeciwnym razie mogłaby się zmarnować, może w rzeczywistości pomóc w utrzymaniu chłodu w budynku.

ukryć