211service.com
Energeticky úsporná klimatizace
Udržování chladného vzduchu v domácnostech a kancelářích bude letos v létě nákladné – asi 5 procent energie spotřebované ve Spojených státech každý rok jde na provoz klimatizací. Ale výzkumníci z americké Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie (NREL) v Golden, CO, přišli s novým designem klimatizace, který podle nich dramaticky zvýší účinnost a odstraní plyny, které přispívají ke globálnímu oteplování.
Chladný běh: Senior inženýr NREL Eric Kozubal zkoumá prototyp vzduchového kanálu klimatizace DEVap. Graf ukazuje, jak se horký, vlhký vzduch (červeně) mění na studený suchý vzduch (modře), když vzduch prochází systémem.
Technologie, kterou dnes máme, je téměř sto let stará, říká Eric Kozubal, vedoucí inženýr společnosti NREL. Kozubal a kolegové přišli s klimatizací, která kombinuje chlazení odpařováním s materiálem absorbujícím vodu, aby poskytla chladný a suchý vzduch a přitom spotřebovala až o 90 procent méně energie. Odpařovací nebo DEVap klimatizace s vylepšeným vysoušedlem je určena k řešení staré stížnosti, není to teplo; je to vlhkost, efektivněji.
Chlazení odpařováním – foukání vzduchu přes mokrý povrch, aby se podpořilo odpařování – se již dlouho používá v takzvaných bažinových chladičích. Metoda zvaná nepřímé odpařovací chlazení vylepšuje tento design, rozděluje vzduch do dvou proudů, které jsou odděleny polymerní membránou. Voda prochází jedním proudem vzduchu, takže je chladnější a vlhčí; chladný vzduch ochlazuje membránu, která zase ochlazuje vzduch na druhé straně bez přidání vody.
Ale vzduch může pojmout pouze tolik vodní páry, takže ve vlhkém klimatu je účinek omezený. V den 32 ºC v Houstonu, říká Kozubal, může odpařovací chlazení snížit teplotu pouze na asi 27 ºC. V ideálním případě by pro zajištění pohodlné budovy měla klimatizace chladit vzduch na 13 nebo 16 ºC.
NREL překonává problém s vlhkostí přidáním dalšího kroku, použitím materiálu známého jako vysoušedlo, který vlhkost absorbuje. NREL používá kapalné vysoušedlo, sirupovitý roztok chloridu lithného nebo chloridu vápenatého, asi 44 procent objemu soli. V tomto uspořádání odděluje vysoušedlo od vzduchu procházejícího kanálem další membrána. Polymerová membrána má póry o průměru asi 1 mikrometr až 3 mikrometry, dostatečně velké na to, aby jimi snadno procházela vodní pára, zatímco slaná kapalina zůstala na místě. Membrána je také potažena látkou podobnou teflonu, která odpuzuje kapalnou vodu. Vysoušedlo odvádí vlhkost z proudu vzduchu a zanechává suchý, teplý vzduch. Pak je to zpět k nepřímému chlazení odpařováním: ve druhém kanálu se voda odpařuje, aby ochlazovala sekundární proud vzduchu, který zase ochlazuje první proud vzduchu a ven vychází studený, suchý vzduch.
Myslím, že je to velmi slibné, říká Anthony Jacobi, spoluředitel Centra klimatizace a chlazení na University of Illinois v Urbana-Champaign. Nevěřím, že myšlenka integrace těchto technologií je příliš nová. Dělat to úspěšně může být.
Co je nového, říká Kozubal, je design, který dokáže sloučit chlazení odpařováním a sušení vysoušedla do nákladově efektivního systému. Díky tomu je tento typ klimatizace životaschopný pro komerční a rezidenční procesy pro chlazení, říká.
Průmysl pracuje na různých metodách pro zlepšení účinnosti klimatizace, říká Jacobi, od použití výměníků tepla po vylepšení kompresních systémů tradičních strojů. Je to oblast velkého významu pro národ, protože asi třetina energie naší země je spotřebována v budovách.
Podle amerického Úřadu pro energetické informace využívají USA každý rok asi 100 kvadrilionů britských tepelných jednotek. Až 40 procent z toho se používá v budovách, asi 5 procent jde na klimatizaci. Kozubal říká, že jeho systém by to mohl snížit na polovinu v méně vlhkých oblastech a až o 90 procent tam, kde je vlhkost vysoká. Když mluvíte o technologii, která může ušetřit 2 až 3 procenta všech zásob energie v zemi, je to docela hodně, říká.
Vysoušedlo použité v systému je relativně neškodné (chlorid vápenatý se používá v posypové soli), i když jeho korozivnost vyžaduje odstranění kovu z hardwaru. Zvláště atraktivní je, že nahrazuje chlorfluoruhlovodíky, které se používají jako chladivo v tradičních klimatizacích. Tyto freony mohou snadno unikat a každý kilogram z nich poskytuje stejný skleníkový efekt jako asi 2000 kilogramů oxidu uhličitého.
Kozubal říká, že vývoj systému do bodu, kdy jej NREL může předat průmyslu ke komercializaci, může trvat asi pět let. Systém je navržen tak, aby nahradil stávající systémy bez mnoha změn, takže by mohl být postupně zaváděn, když lidé upgradují své staré klimatizace.
Vysoušedlo lze znovu použít jednoduše zahřátím, aby se vyvařila voda, kterou absorbuje. V průmyslovém prostředí to může být provedeno pomocí odpadního tepla z jiného průmyslového procesu. V domácnosti by fungoval zemní plyn nebo solární energie. Ve skutečnosti, říká Kozubal, by toto nastavení mohlo učinit systémy solární tepelné energie, které absorbují sluneční světlo, aby vyhřívaly dům a jeho vodu, nákladově efektivnější. Během horkých letních dnů by proto solární energie, která by jinak mohla vyjít nazmar, mohla skutečně pomoci udržet budovu v chladu.