Воды охлаждение: Охлаждение воды в промышленности | АквилонСтройМонтаж

Содержание

Охлаждение испарением – как это работает


Головна > Статті > Кондиціювання та вентиляція > Охлаждение испарением – как это работает

А. Михненко

Чтобы понять, как работают испарительные охладители, нужно вспомнить о свойствах тепла, воздуха и водяного пара. Наиболее распространенный тип испарительного охладителя – устройства прямого действия, в которых горячий наружный воздух охлаждается внутри машины, нагнетается в здание и затем снова выпускается наружу. Устройства других типов – это машины непрямого действия и «промывные камеры» («мокрые кондиционеры» или «установки с камерой орошения»). В этой статье мы остановимся только на испарительных охладителях прямого типа

Теплота скрытая и явная

Теплота находится в двух формах – явная (или ощутимая) теплота и скрытая теплота (фазового превращения), которая не может быть обнаружена прямо с помощью термометра.

Количество теплоты, которое нужно затратить для испарения воды и перевода ее из жидкого состояния в газовую фазу (в водяной пар) называется «скрытой теплотой испарения». По мере того, как жидкая вода изменяет свое состояние и превращается в газ, ею поглощается тепло из окружающей среды. Ее температура при этом не меняется, а количество тепла или энергии, которая абсорбируется в процессе фазового перехода, затрачивается на изменение молекулярной структуры жидкой воды и превращение ее в пар. Охлаждение испарением возможно только из-за этого природного явления – наличия «скрытой» теплоты.

Всякий раз, когда вещество изменяет свое состояние из твердого состояния в жидкое (лед превращается в воду) и из жидкости в газ (вода превращается в пар), происходит поглощение тепла из окружающей среды. Это означает, что окружающий воздух, твердые предметы и жидкости становятся холоднее, поскольку они отдают свое тепло в процессе плавления или испарения.

Все тепло – это сумма скрытой и явной (физически ощутимой) теплоты.

Полное испарение одного литра воды поглощает около 2000 кДж тепловой энергии, и это происходит без какого-либо видимого внешнего источника энергии за счет скрытой теплоты.

Именно поэтому испарительные кондиционеры используют для работы очень небольшое количество электрической энергии – только то, что требуется для привода воздушного вентилятора и насоса орошения теплообменника.

Процесс охлаждения воздуха испарением

В машинах прямого охлаждения воздуха испарением процесс теплообмена инициируется с помощью водяного насоса, который подает воду для орошения специального трубчатого, ячеистого или пористого теплообменника, и вентилятора, заставляющего горячий наружный воздух пройти через отверстия в этих теплообменных панелях. Насос и привод вентилятора способствуют и ускоряют естественный процесс теплообмена.

Рис. 1. Принцип работы охладителя испарением.

Во время процесса охлаждения часть теплосодержания воздуха (явная теплота) превращается в скрытую теплоту, когда вода в испарительном охладителе воздуха превращается в водяной пар, отбирая тепло от горячего наружного воздуха.

Соотношение скрытой и явной теплоты наружного воздуха меняется при этом примерно с 1/3 на 2/3, см. рис. 2. Холодный воздух затем закачивается в здание, он вентилирует помещение и потом удаляется наружу (как правило – без рекуперации).

Рис. 2. Соотношение скрытой и явной теплоты в процессе охлаждения испарением и показания влажного и сухого термометров психрометра

Охладитель испарением несколько увеличивает абсолютную влажность воздуха. При понижении температуры к тому же увеличивается и относительная влажность воздуха, подаваемого внутрь здания. Однако, для комфортного микроклимата внутри помещения важно именно сочетание температуры и влажности. И испарительные охладители его обеспечивают. Например, поток воздуха при температуре 36°C и относительной влажности 30% проходит с отрегулированной скоростью через фильтры-теплообменники, при этом температура воздуха снижается до 26°C, а уровень относительной влажности повышается до комфортного значения 70%.

Суточное изменение влажности

Как видно из приведенного графика на рис. 3, температура и влажность воздуха обратно пропорциональны: в то время суток, когда температура выше, относительная влажность ниже, а абсолютная влажность (массовое количество водяного пара в воздухе) меняется в течение суток незначительно и остается примерно одинаковой. Например, при абсолютной влажности (влагосодержании) 0.015 кг в 1 кг воздуха при 36°C относительная влажность составит 40%, а при снижении температуры до 25°C относительная влажность составит 75%. Поэтому технологии охлаждения испарением эффективны именно в летнюю жару, они работают лучше, когда температура высока.

Рис. 3. Изменение среднесуточной температуры и относительной влажности летом в умеренном климате

Существует мнение, что охлаждение испарительного типа эффективно только в районах с очень сухим климатом, в то время как уровень влажности в большинстве европейских стран в среднем достаточно высок.

Однако даже в климатических условиях, которые обычно считаются влажными, сочетание температуры и влажности в середине дня будет попрежнему оставлять возможность для эффективного охлаждения испарением при минимуме затрат на энергию. Современные системы охлаждения испарением рассчитаны для работы в наших климатических условиях.

Дополнительные бонусы

Помимо высоких показателей энергосбережения – по сравнению с обычными системами компрессорного охлаждения воздуха, системы охлаждения испарением потребляют в 5 – 10 раз меньше электроэнергии – по сути, испарительные охладители выполняют функцию мощной системы приточной вентиляции. При этом потребление энергии составляет всего десятки ватт на десяток тысяч кубометров в час очищенного и охлажденного воздуха.

Кроме того, встречаясь с поперечным потоком воды, воздух эффективно очищается от взвесей твердых частиц, пыли (с размером частиц более 10 мкм) и освобождается от вредных газов, в том числе выхлопных газов автотранспорта или смога от горящих торфяников, прочих токсичных аэрозолей, которые растворяются в воде. Охладители испарением удаляют даже неприятные запахи, включая запах плесени и дыма, буквально «смывают» с потока воздуха бактериологические загрязнители и аллергены – бактерии, споры грибков, пыльца растений.

Теплообменные панели (они же – фильтры для воздуха) в системах охлаждения испарением обладают эффектом самоочищения. Частицы загрязнений (контаминанты) все время удаляются свежей водой, подаваемой водяным насосом к водораспределителю. Продвинутые системы охлаждения испарением имеют внутреннюю систему водоочистки и требуют лишь периодического пополнения воды из внешнего трубопровода.

Тем не менее, для увеличения срока службы такие системы нуждаются в «мягкой» обессоленной воде. Поскольку испаряются только молекулы воды, на теплообменниках могут оседать малорастворимые соли. Чтобы избежать ухудшения эффективности теплообмена, гидросистемы испарителей оборудуются устройствами удаления солей или используют внешнюю воду с нормированным содержанием минеральных веществ, автоматически управляя качеством циркулирующей воды. Сервисное обслуживание охладителей испарением очень простое и фактически заключается в очистке водяного резервуара от скапливаемой грязи и очистке фильтров примерно один раз в 2 года.

Монтаж испарительных охладителей не представляет особых трудностей. Нужно лишь обеспечить подвод электропитания и воды, например, гибким трубопроводом, и подсоединить охладитель рукавом к каналу приточной вентиляции.

Комфортный микроклимат – это выгодно!

Изнурительная летняя жара с температурой 32 – 36°C типична для Украины уже в течение десятка лет. Это непосредственно сказывается на производительности труда. Например, в NASA (США) выяснили, что повышение температуры на 1°C свыше 22°C снижает производительность труда работающих на 3,6%, а при температуре 32°C она уменьшается в целом на 36%. Те же исследования NASA доказали, что при 32°C вероятность допущения ошибок работниками в три раза больше, чем при нормальной температуре 20°C. По действующим ныне в Украине правилам охраны труда после одного часа работы в помещении с температурой 32°C и выше нужно устраивать перерыв на 1 час в помещении с нормальной температурой.

Кроме того, очищенный от загрязнений, бактерий, грибковых спор и аллергенов увлажненный приточный воздух снизит заболеваемость среди работников, что прямо скажется на прибыльности производства.

Экономичная воздухоподготовка при малых капитальных и эксплуатационных затратах, обеспечиваемая испарительными охладителями, позволяет в летнее время увеличить производительность труда более чем на треть!

По материалам ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm. Підписуйтесь!

Переглянуто: 17 968


Вам також може сподобатися

Кондиціонер без зовнішнього блока – особливості рішення

Термоакустичний перетворювач для опалення та охолодження

Як «розумні» вікна допомагають кондиціонерам?

Теплові насоси Yutaki S та Yutaki S Combi – новинки від Hitachi


Принцип работы кулера с горячей водой и охлаждением

Кулер – это устройство, охлаждающее и нагревающее бутилированную питьевую воду. Благодаря функциональности и высокой производительности оно используется в организациях, публичных местах и частных домах. Модели имеют лаконичный дизайн, выполняют функцию холодильника, а также безопасны для ежедневной эксплуатации. Регулярная работа аппарата обеспечит любое количество людей охлажденными и горячими напитками. Оборудование может нагревать воду до 98 градусов.

Кулеры изготавливаются из прочного пластика, который выдерживает перепады температуры и механическое воздействие. Встречаются с разными системами подачи воды. Бутыль в заправленном состоянии может располагаться сверху или подключаться снизу с последующим расположением в отведенном шкафчике. Питьевые аппараты оснащаются двумя или тремя кранами. Они контролируют подачу жидкости и температуру.

Виды диспенсеров

С учетом принципа работы, оснащенности и размеров, кулеры делят на несколько видов, каждый из которых подходит для эксплуатации в разных условиях. Доступны модели, подающие только холодную воду, холодную и горячую, экземпляры с жидкостью комнатной температуры. По конструкции и принципу работы они делятся на:

  • Напольные. Отдельно стоящие шкафчики высотой от 80 см, имеют разный дизайн. Модель может поставляться с нижней или верхней загрузкой бутыли. Напольные устройства отличаются высокой производительностью и функциональностью. Они используются, если нужна охлажденная или горячая вода, могут работать с высокой скоростью, поэтому чаще устанавливаются в крупных компаниях.
  • Настольные. Отличаются компактными размерами и низким расходом жидкости, подходят для дома или небольших офисов. Их устанавливают на подоконнике, кухонном столе или столешнице, а также других поверхностях. Они чаще работают по электронному принципу охлаждения, не тратят много электроэнергии.
  • С местом хранения. В дополнительном шкафчике можно хранить посуду, стаканчики и продукты. Ряд моделей имеют в шкафчике озонатор. Озон дезинфицирует поверхность, убивает вредные микроорганизмы.
  • С холодильником. Встроенная камера позволяет эффективно использовать каждую часть кулера.
    Компрессорная система охлаждения регулярно поддерживает нужную температуру. Устройства премиум-класса имеют ЖК-дисплеи, где отображаются все заданные параметры. Кулер с холодильником будет полезен в офисе.
  • Встраиваемые. Модель экономит пространство в комнате. Ее можно устанавливать в кухонном гарнитуре, а также в шкафах со специальной нишей. Подключение диспенсера к бутыли, установленной за стенкой, происходит с помощью гибкого шланга. Такая система дает возможность гармонично вписать технику в интерьер.
  • Проточные. Диспенсер не нужно регулярно обслуживать и менять бутыль. Благодаря прямому подключению к водопроводу, вода поступает в систему автоматически. Чтобы исключить загрязнение устройства и попадание мусора в напиток, кулер имеет несколько фильтрующих элементов. Поэтому он нуждается в периодическом обслуживании и очистке.
  • С газацией. Прибор имеет баллоны с углекислым газом, который смешивается с жидкостью. Такой вариант подойдет людям, предпочитающим газированную воду обычной. Объема баллона хватает на 1000 порций.

Как работает кулер

Кулер осуществляет работу благодаря системам из трубок и патрубков, нескольких резервуаров, отвечающих за нагрев и охлаждение. Наличие дополнительного клапана между ними уравновешивает существующее давление. Это позволяет не смешивать жидкости, которые имеют разную температуру.

После фиксации бутыли и открытия клапана, жидкость переливается в систему с распределительными емкостями. Сначала в бак с холодной водой, а с помощью патрубков – в отсек с горячей. Удерживает два потока воды специальный клапан.

Как работают кулеры во время нагрева жидкости

Прежде чем сделать воду горячей, устройство перекачивает жидкость из основной емкости в резервную тару, которая предназначена для охлаждения или нагревания. Если она пустая, кулер автоматически наполняет ее заново, сохраняя рекомендуемые пропорции.

Благодаря регулярной работе, устройство поддерживает горячую жидкость на температуре 98 градусов. Такой принцип нагрева не доводит ее до кипения, поэтому напиток не теряет вкус. Работа диспенсера осуществляется с помощью специальных трубчатых электронагревателей, которые могут устанавливаться внутри или снаружи корпуса.

Как происходит охлаждение горячей воды

Чтобы понять принцип работы прибора, нужно знать, какие отличия есть у существующих агрегатов с компрессором, электронной или проточной системами охлаждения:

  1. Модели с компрессором
  2. Принцип работы кулера для воды такого класса напоминает функционирование бытового холодильника. В отведенной нише, которая размещается в корпусе устройства, монтируется компрессор. Он сжимает хладагент фреон или другой газ, что приводит к охлаждению жидкости. Чтобы обеспечить лучший отток теплого воздуха, на задней стенке панели есть специальные сквозные отверстия.

    Несмотря на высокую производительность, устройство требует бережного отношения во избежание поломок. При небрежной перевозке аппарата или повреждении решетки радиатора существует риск утечки фреона. Это ведет к сложному ремонту, поскольку нарушается работа всей системы.

    В случае бережного хранения компрессор способен прослужить длительное время. Он отличается высокой производительностью – подает более 2 литров в час при температуре от +4 градусов. Поскольку такие модели имеют серьезные габариты, они предназначены для установки на пол. Среди преимуществ:

  • устойчивость к перепадам температуры;
  • возможность регулировки режима нагрева;
  • большой срок службы.

  • Электронные модели
  • Принципы охлаждения модели работают на эффекте Пельтье. Вода, поступающая в резервуар, снижает температуру благодаря воздействию термоэлектрических полупроводников. Устройство состоит их термопар, которые располагаются между несколькими пластинами. При подаче электротока первая пластина начинает остывать, вторая – нагреваться. Согласно принципу Пельтье, полученный холодный воздух поступит внутрь благодаря встроенному электровентилятору. Его стабильная работа обеспечивает нужную температуру напитка.

    Устройства просты в эксплуатации, поэтому готовы работать без сбоев продолжительное время. Работают со средней производительностью около 1 литра в час с минимальной температурой охлаждения от +10 градусов. Чтобы электронный нагреватель не вышел из строя раньше заявленного ресурса, помещение, в котором устанавливается кулер, должно регулярно проветриваться. Кроме того, рекомендуется чистка вентилятора, который забивается из-за большого количества пыли.

    Питьевой аппарат с электроохлаждением также имеет несколько особенностей. Такой принцип работы снижает свою эффективность, если в помещении температура воздуха поднимается до 30 градусов. Если устройство работает в таком режиме длительное время, можно повредить систему охлаждения. Среди преимуществ моделей:

    • экономичны;
    • просты в использовании;
    • устанавливаются на стол;
    • обеспечивают тихую работу.

  • Модели с проточным охлаждением
  • Кулер готов работать с несколькими встроенными фильтрами, которые чистят проточную воду. Они очищают горячую и холодную жидкость от примесей, грязи и неприятного запаха. Такой принцип работы обеспечивается с помощью следующих комплектующих деталей:

    • угольного фильтра – с его помощью из горячей и холодной воды удаляется хлор, а также вещества органического и химического типа;
    • ультрафильтрационного фильтра – он препятствует подаче вирусов и бактерий, может дополняться специальной мембраной из осмоса;
    • осадочного фильтра – горячая жидкость проходит тонкую очистку, которая позволяет останавливать элементы размером менее 5 мкм;
    • компрессора – с их помощью кулер может работать с нормальным давлением для распределения хладагента по системе.

      Технические характеристики

      • Модель: LD-AEL-326c
      • Вес: 9.00 кг
      • Размеры (Ш x Г x В): 320 x 350 x 980 мм
      • Тип исполнения: напольный со шкафчиком 12л
      • Мощность нагрева: 420 Вт

      Технические характеристики

      • Модель: LD-AEL-28
      • Вес: 6. 87 кг
      • Размеры (Ш x Г x В): 310 x 335 x 950 мм
      • Тип исполнения: напольный
      • Мощность нагрева: 500 Вт

      Технические характеристики

      • Модель: L48SK
      • Вес: 20.00 кг
      • Размеры (Ш x Г x В): 310 x 350 x 1,050 мм
      • Тип исполнения: с нижней загрузкой
      • Мощность нагрева: 650 Вт

      Технические характеристики

      • Модель: LC-AEL-123b
      • Вес: 22.00 кг
      • Размеры (Ш x Г x В): 310 x 340 x 968 мм
      • Тип: напольный
      • Особенность: с холодильником 16 л

    Поскольку прибор работает с водой регулярно, его нужно обслуживать. Это поможет поддерживать работоспособность, предотвратит появление коррозии, растрескиваний и подтеков. Чтобы диспенсер делал качественные напитки, рекомендуется несколько раз в год проводить полную дезинфекцию оборудования. Требуется внешняя и внутренняя очистка. Если вы используете модель с ультрафиолетовой лампой, она поможет обеззаразить внутренние поверхности шкафчика. Заказать услугу очистки можно в сервисном центре.

    Как работают кондиционеры на воде. Испарительное охлаждение воздуха

    Охлаждение и увлажнение воздуха посредством испарительного охлаждения — это абсолютно естественный процесс, в котором вода используется как охлаждающая среда, а тепло эффективно рассеивается в атмосфере. Используются простые закономерности — при испарении жидкости происходит поглащение тепла или выделение холода. Эффективность испарения — увеличивается при увеличении скорости воздуха, что обеспечивает принудительная циркуляция вентилятора.

    Температура сухого воздуха может быть существенно снижена с помощью фазового перехода жидкой воды в пар, и этот процесс требует значительно меньше энергии, чем компрессионное охлаждение. В очень сухом климате испарительное охлаждение имеет также то преимущество, что при кондиционировании воздуха увеличивает его влажность, и это создаёт больше комфорта для людей, находящихся в помещении. Однако, в отличие от парокомпрессионного охлаждения, оно требует постоянного источника воды, и в процессе эксплуатации постоянно её потребляет.

    История развития

    На протяжении веков цивилизации находили оригинальные методы борьбы со зноем на своих территориях. Ранняя форма охлаждающей системы, «ловец ветра», была изобретена много тысяч лет назад в Персии (Иран). Это была система ветряных валов на крыше, которые улавливали ветер, пропускали его через воду, и задували охлаждённый воздух во внутренние помещения. Примечательно, что многие из этих зданий также имели дворы с большими запасами воды, поэтому, если не было ветра, то в результате естественного процесса испарения воды горячий воздух, поднимаясь вверх, испарял воду во дворе, после чего уже охлажденный воздух проходил через здание. В наши дни Иран заменил ловцов ветра на испарительные охладители и широко их использует, а рынок за счет сухого климата — достигает оборота за год в 150.000 испарителей.

    В США испарительный охладитель в двадцатом веке был объектом многочисленных патентов. Многие из которых, начиная с 1906г., предлагали использовать древесную стружку, как прокладку переносящую большое количество воды при контакте с движущимся воздухом, и поддерживающую интенсивное испарение. Стандартная конструкция, как показано в патенте 1945г., включает водяной резервуар (обычно оснащённый поплавковым клапаном для регулировки уровня), насос для циркуляции воды через прокладки из древесных стружек, и вентилятор для подачи воздуха через прокладки в жилые помещения. Эта конструкция и материалы остаются основными, в технологии испарительных охладителей, на юго-западе США. В этом регионе они дополнительно используются для увеличения влажности.

    Испарительное охлаждение было распространено в авиационных двигателях 1930-х годов, например, в двигателе для дирижабля Beardmore Tornado. Эта система была использована для уменьшения или полного исключения радиатора, который в ином случае мог бы создать существенное аэродинамическое сопротивление. В этих системах вода в двигателе поддерживалась под давлением с помощью насосов, позволявших ей нагреваться до температуры более 100°C, поскольку фактическая точка кипения зависит от давления. Перегретая вода распылялась через сопло на открытую трубу, где мгновенно испарялась, принимая её тепло. Эти трубы могли быть расположены под поверхностью самолёта для создания нулевого сопротивления.

    Внешние приборы испарительного охлаждения устанавливались на некоторые автомобили для охлаждения салона. Зачастую они продавались как дополнительные аксессуары. Использование приборов испарительного охлаждения в автомобилях продолжалось до тех пор, пока не приобрело широкое распространение парокомпрессионное кондиционирование воздуха.

    Принцип испарительного охлаждения отличается от того, на котором работают аппараты парокомпрессионного охлаждения, хотя они также требуют испарения (испарение является частью системы). В парокомпрессионном цикле, после испарения хладагента внутри испарительного змеевика, охлаждающий газ сжимается и охлаждается, под давлением конденсируясь в жидкое состояние. В отличие от этого цикла, в испарительном охладителе вода испаряется только один раз. Испарённая вода в охладительном приборе выводится в пространство с охлажденным воздухом. В градирне испарившаяся вода уносится потоком воздуха.

    Варианты применения испарительного охлаждения

    Различают испарительное охлаждение воздуха прямое, косое, и двухступенчатое (прямое и косвенное). Прямое испарительное охлаждение воздуха основано на изоэнтальпийном процессе и используется в кондиционерах в холодное время года; в теплое время оно возможно лишь при отсутствии или незначительных влаговыделениях в помещении и низком влагосодержании наружного воздуха. Несколько расширяет границы его применения байпасирование камеры орошения.

    Прямое испарительное охлаждение воздуха целесообразно в условиях сухого и жаркого климата в приточной системе вентиляции.

    Косвенное испарительное охлаждение воздуха осуществляется в поверхностных воздухоохладителях. Для охлаждения воды, циркулирующей в поверхностном теплообменнике, используют вспомогательный контактный аппарат (градирню). Для косвенного испарительного охлаждения воздуха можно использовать аппараты совмещенного типа, в которых теплообменник выполняет одновременно обе функции — нагрев и охлаждение. Такие аппараты аналогичны воздушным рекуперативным теплообменникам.

    По одной группе каналов проходит охлаждаемый воздух, внутренняя поверхность второй группы орошается водой, стекающей в поддон, а затем вновь разбрызгиваемой. При контакте с проходящим во второй группе каналов выбросным воздухом происходит испарительное охлаждение воды, в результате чего воздух в первой группе каналов охлаждается. Косвенное испарительное охлаждение воздуха позволяет снизить производительность системы кондиционирования воэдуха по сравнению с ее производительностью при прямом испарительном охлаждении воздуха и расширяет возможности использования этого принципа, т. к. влагосодержание приточного воздуха во втором случае меньше.

    При двухступенчатом испарительном охлаждении воздуха используют последовательное косвенное и прямое испарительное охлаждение воздуха в кондиционере. При этом установку для косвенного испарительного охлаждения воздуха дополняют оросительной форсуночной камерой, работающей в режиме прямого испарительного охлаждения. Типовые оросительные форсуночные камеры используют в системах испарительного охлаждения воздуха как градирни. Помимо одноступенчатого косвенного испарительного охлаждение воздуха возможно многоступенчатое, в котором осуществляется более глубокое охлаждение воздуха, — это так называемая бескомпрессорная система кондиционирования воэдуха.

    Прямое испарительное охлаждение (открытый цикл) используется для снижения температуры воздуха с помощью удельной теплоты испарения, изменяя жидкое состояние воды на газообразное. В этом процессе энергия в воздухе не меняется. Сухой, тёплый воздух заменяется на прохладный и влажный. Тепло внешнего воздуха используется для испарения воды.

    Непрямое испарительное охлаждение (закрытый цикл) процесс похожий на прямое испарительное охлаждение, но использующий определённый тип теплообменника. В этом случае влажный, охлаждённый воздух не контактирует с кондиционируемой средой.

    Двухстадийное испарительное охлаждение, или непрямое/прямое.

    Традиционные испарительные охладители используют только часть энергии необходимой аппаратам парокомпрессионного охлаждения или системам адсорбционного кондиционирования. К сожалению, они повышают влажность воздуха до дискомфортного уровня (за исключением очень сухих климатических зон). Двухстадийные испарительные охладители не повышают уровень влажности настолько, насколько это делают стандартные одноступенчатые испарительные охладители.

    На первой стадии двухстадийного охладителя, тёплый воздух охлаждается непрямым путём без увеличения влажности (с помощью прохождения через теплообменник, охлаждаемый испарением снаружи). В прямой стадии предварительно охлаждённый воздух проходит через пропитанную водой прокладку, дополнительно охлаждается и становится более влажным. Поскольку в процесс включена первая, предохлаждающая стадия, на стадии прямого испарения необходимо меньше влажности для достижения требуемых температур. В результате, по словам производителей, процесс охлаждает воздух с относительной влажностью в пределах 50 — 70 %, в зависимости от климата. Для сравнения традиционные системы охлаждения повышают влажность воздуха до 70 — 80 %.

    Назначение

    При проектировании центральной приточной системы вентиляции возможно оснастить воздухозабор испарительной секцией и так существенно снизить затраты на охлаждение воздуха в теплый период года.

    В холодный и переходной периоды года, при нагреве воздуха приточными калориферами систем вентиляции или воздуха внутри помещения системами отопления — воздух нагревается и растет его физическая возможность ассимилировать (впитать) в себя, при увеличении температуры — влагу. Или, чем выше температура воздуха — тем больше влаги он может в себя ассимилировать. Например, при нагреве наружного воздуха калорифером системой вентиляции с температуры -220С и влажности 86% (параметр наружного воздуха для ХП г.Киева), до +200С — влажность падает ниже граничных пределов для биологических организмов до недопустимых 5-8% влажности воздуха. Низкая влажность воздуха — негативно влияет на кожу и слизистые оболочки человека, особенно больных астмой или легочными заболеваниями. Нормированная для жилых и административных помещений влажность воздуха: от 30 до 60%.

    Испарительное охлаждение воздуха сопровождается выделением влаги или увеличения влажности воздуха, до высокого насыщения влажности воздуха 60-70%.

    Преимущества

    Объем испарения – и, соответственно, теплоперенос – зависит от температуры наружного воздуха по мокрому термометру которая, особенно летом, намного ниже, чем эквивалентная температура по сухому термометру. Например, в жаркие летние дни, когда температура по сухому термометру превышает 40°C, испарительное охлаждение может охладить воду до 25°C или охлаждать воздух.

    Поскольку испарение удаляет намного больше тепла, чем стандартный физический теплоперенос, для теплопереноса используется в четыре раза меньший расход воздуха по сравнению с обычными методами охлаждения воздуха, что сохраняет значительное количество энергии.

    Испарительное охлаждение в сравнении с традиционными способами кондиционирования воздуха. В отличие от других видов кондиционирования воздуха охлаждение воздуха испарительного типа (био-охлаждение) не использует в качестве хладагентов вредные газы (фреон и другие), которые наносят вред окружающей среде. Оно также потребляет меньше электричества, экономя таким образом электроэнергию, природные ресурсы и до 80 % эксплутационных затрат по сравнению с кондиционированием воздуха другими системами.

    Недостатки

    Низкая эффективность работы во влажном климате. Повышение влажности воздуха, что в некоторых случаях нежелательно — выход двухстадийное испарение, где воздух не контактирует и не насыщается влагой.

    Принцип работы (вариант 1)

    Процесс охлаждения осуществляется за счет тесного контакта вода и воздуха, и переноса тепла в воздух путем испарения небольшого количества воды. Далее тепло рассеивается через выходящий из установки теплый и насыщенный влагой воздух.

    Обозначения:

    1. подача воды
    2. система раздачи воды для орошения воздухопропускных кассет
    3. поверхность теплопередачи с помощью двух кассет
    4. нагнетатель воздуха (вентилятор или патрубок вентсистемы)
    5. воздухозабор
    6. поддон сбора стекшей воды
    7. выпуск (обратка) холодной воды
    8. подача насыщенного влагой воздуха
    9. каплеуловители

    Испарительный охладитель-увлажнитель воздуха (биоклиматизатор) SABIEL МВ16 сочетает функции охладителя, увлажнителя, аквафильтра, вентилятора и ионизатора воздуха. Производительность 1600 м3/час! Потребление электроэнергии 100 Вт

    Принцип работы (вариант 2) — установка на воздухозаборе

    Установки испарительного охлаждения

    Существуют различные типы установок для испарительного охлаждения, но все они имеют:

    • секцию теплообмена или теплопереноса, постоянно смачиваемую водой методом орошения,
    • систему вентиляторов для принудительной циркуляции наружного воздуха через секцию теплообмена,
    • другие вспомогательные компоненты, такие как поддон для сбора воды, каплеуловители и органы управления.

    Техническая информация о компенсаторах

    Доступность воды в большинстве промышленных районов наряду с ее высокой теплоемкостью сделали воду наиболее предпочтительным теплоносителем как в промышленности, так и в коммунальном хозяйстве. До 80% воды, используемой в промышленности, в основном применяется для охлаждения технологических процессов и производимой продукции. Различают три основных типа промышленных систем водяного охлаждения: прямоточная, замкнутая (радиаторная) рециркуляционная (закрытая без испарения) и открытая (испарительная) рециркуляционная. К испарительным охла­дителям открытой рециркуляционной системы относятся водохранилища или пруды охладители, брызгательные бассейны, градирни.

    На промышленном предприятии вода выполняет роль охладителя, т.е. необходимую работу по охлаждению определенного источника тепла, и в конечном итоге получает это тепло, которое затем рассеивается в окружающей среде. В прямоточных системах из вод­ного источника забирается прохладная вода, нагревается в процессе охлаждения от источ­ника тепла, а затем возвращается в водоем, температура воды в котором в месте выпуска повышается. В системах такого типа при выделении из охлаждаемого источника 0,25 кал тепла каждые 0,5 литра охлаждающей воды нагреваются примерно на 0,5 °С.

    В открытых системах оборотного водоснабжения происходит испарение воды. При переходе из жидкой фазы в газообразную в окружающую среду выделяется тепло. В хо­де испарения воды имеет место рассеивание порядка 500 калорий на 1 литр воды, пре­образованной в пар. При использовании испарения в процессе охлаждения в окружающую среду может быть выделено более чем в 50 раз больше тепла на единицу массы во­ды по сравнению с обычным испарительным процессом.

    Таким образом, прямоточные системы предусматривают лишь однократный про­пуск охлаждающей воды через оборотную систему, возвращая ее обратно в водные бас­сейны, что требует больших расходов природной воды, а значит, затрат, и приводит к по­вышению температуры воды в водоприемнике. С другой стороны, градирни допускают многократное использование воды, в результате чего объемы водозабора снижаются бо­лее чем на 90% по сравнению с системами прямоточного охлаждения. Такой подход су­щественно снижает температуру воды водоприемника, но не температуру окружающей среды, поскольку тепло выделяется в атмосферу.

    Эффективность процесса охлаждения в открытых системах зависит от температуры воздуха, его влажности, скорости движения воздуха и от поверхности соприкосновения охлаждаемой воды с воздухом.

    В замкнутых рециркуляционных (радиаторных) системах охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом. Охлаждение в замкнутых (радиаторных) системах происходит через стенку радиатора, внутри которою протекает охлаждаемая вода.

    По способу подвода воздуха охладители делятся на открытые (с естественным притоком воздуха), башенные (оборудованные башней для усиления тяги), вентиля­торные (с принудительной подачей воздуха с помощью вентиляторов). Замкнутые (ра­диаторные) охладители, которые иногда называются сухими градирнями по способу подвода воздуха, могут быть только башенными или вентиляторными, так как для их эффективной работы требуется интенсивный воздухообмен. Для достижения такого же эффекта охлаждения, как и в испарительных охладителях, в замкнутые радиаторные ох­ладители необходимо подать воздуха в несколько раз больше.

    По способу создания поверхности охлаждения охладители делятся на брызгальные, капельные, пленочные и комбинированные (капельно-пленочные). Необходи­мая площадь контакта в брызгальных охладителях создается разбрызгиванием воды через специальные сопла или насадки. В капельных, пленочных и комбинированных ох­ладителях необходимая площадь контакта создается путем распределения воды над спе­циальными оросительными устройствами, обеспечивающими дробление капель до необходимых размеров или создание тонких пленок для эффективного охлаждения нагре­той воды.

    Главная особенность прямоточных систем заключается в расходе относительно большого объема воды на охлаждение. Обычная схема прямоточной системы охлажде­ния водой показана на рисунке. В некоторых системах прямоточного охлаждения вода из системы водоснабжения предприятия может быть использована и как питьевая, и для нужд охлаждения. В таких случаях необходима ее предварительная подготовка.

    Схема системы прямоточного водоснабжения на промпредприятии

    1 — водопровод предприятия; 2 — теплообменник на предприятии; 3 — охладитель при необходи­мости; 4 —  водоем

    Замкнутая система оборотного водоснабжения (замкнутая рециркуляционная система) это система, в которой вода циркулирует в замкнутом контуре, с незначитель­ным испарением (выпуском в атмосферу). Эти системы обычно требуют высокой степе­ни химической обработки воды, и, поскольку потери воды в системе незначительны, та­кая степень является экономически оправданной. Для наиболее оптимальной работы системы обычно используют подпиточную воду высокого качества. Такие системы часто используются на установках для непрерывного литья в сталелитейной промышленнос­ти, где даже незначительные осаждения любого происхождения могли бы привести к неисправности оборудования.

    На рисунке ниже показана упрощенная схема замкнутой рециркуляционной системы. Тепло передается и замкнутый контур охлаждающей воды типичным теплообменным оборудованием и удаляется из замкнутого контура системы во вторичный контур охлаждающей воды. Во вторичном контуре охлаждения обычно используется либо испарительное, либо прямоточное водяное охлаждение, либо воздушное охлаждение.

    Схема системы замкнутой рециркуляционной системы оборотного водоснабжения

    I — замкнутый контур, II — открытый контур; 1 — тепловая нагрузка; 2 — охладитель; 3 — накопитель воды; 4 — насосы.

    Скорость воды в замкнутых системах обычно составляет от 1 м/с до 1,5 м/с. Повышение температуры в среднем составляет от 6 до 9 °С. Вообще в замкнутых системах подпиточная вода либо не требуется вообще, либо требуется в очень незначительном количестве для компенсации утечек через уплотнения насосов, переливов из расширительных баков и поверхностного испарения воды из выпускных отверстий системы. Такая периодическая подпитка требует проведения регулярных анализов качества воды для контроля за правильной концентрацией химикатов, применяемых для химической обработки.

    Открытая система оборотного водоснабжения (открытая рециркуляционная система) включает градирню или испарительный бассейн для рассеивания теплоты, которую вода удаляет из производственного процесса. Открытая рециркуляционная система предусматривает забор воды из чаши градирни или камеры охлажденной во­ды, ее пропуск через технологическое оборудование, требующее охлаждения, и затем возврат воды через испаритель, где испаряемая вода используется для охлаждения ос­тавшейся воды. Этот процесс циклично повторяется, и при повторном использовании для компенсации потерь воды (испарение и продувка системы) производится забор значительного количества свежей подпиточной воды.

    Схема открытой системы оборотного водоснабжения с градирней

    1 — теплообменник; 2 — градирня; 3 — чаша градирни; 4 — насос; 5 — трубопровод подпиточный воды; 6 — испарения.

    Вернуться к списку

    Что такое водяное охлаждение и как оно работает?

    По

    • Гэвин Райт

    Что такое водяное охлаждение?

    Водяное охлаждение, также называемое жидкостным охлаждением, представляет собой метод, используемый для снижения температуры процессорных блоков компьютера (ЦП), а иногда и графических процессоров (ГП). В этом процессе в качестве охлаждающей среды используется вода, а не воздух, потому что вода может проводить тепло примерно в 30 раз быстрее, чем воздух. Кроме того, система водяного охлаждения позволяет компонентам компьютера работать на более высоких скоростях, снижая при этом системный шум.

    Вся электроника во время работы выделяет тепло. По мере того, как компьютерные компоненты становятся быстрее и меньше, количество выделяемого тепла увеличивается, и оно больше концентрируется на меньших площадях. Традиционно тепло от компонентов отводилось с помощью воздушного охлаждения, с радиаторами, тепловыми трубками и вентиляторами для охлаждения системы. Однако некоторые компьютерные системы выделяют больше тепла, чем может рассеять традиционное воздушное охлаждение. Это часто встречается в разогнанных системах с несколькими графическими процессорами или в системах с высокой плотностью. Для этих высокопроизводительных систем водяное охлаждение может отводить тепло быстрее и эффективнее, позволяя этим системам работать быстрее, охлаждаться и тише.

    В системах с водяным охлаждением жидкость, обычно вода, прокачивается по трубам. Жидкость забирает тепло от компонентов и рассеивает его в радиаторе. Она работает по тому же принципу, что и система охлаждения двигателя в автомобиле, где охлаждающая жидкость прокачивается через двигатель к радиатору.

    Водяное охлаждение наиболее распространено в персональных компьютерах и компьютерах, предназначенных для видеоигр, поскольку оно позволяет разгонять ЦП и ГП, сохраняя при этом компоненты прохладными. Это может увеличить срок службы компонентов, а также позволяет создавать очень маленькие системы с мощными компонентами.

    Жидкостное охлаждение, встроенное в корпус серверов Lenovo серии Neptune, повышает скорость обращения и доступность.

    Компоненты и типы систем с водяным охлаждением

    Системы водяного охлаждения состоят из водоблока, помпы, радиатора, патрубков и, опционально, резервуара. Насос проталкивает жидкость через систему. Перекачиваемая жидкость проходит через водяной блок, прикрепленный к центральному или графическому процессору, где тепло передается от компонента к жидкости. Одна система может иметь более одного водоблока.

    Нагретая вода поступает в радиатор, где вентиляторы обдувают трубы холодным воздухом, а охлаждающие вентиляторы отводят тепло. Резервуар может содержать дополнительную воду, чтобы обеспечить большую тепловую массу и емкость по воде. Гибкие или жесткие трубы или трубки транспортируют воду в системе. Часто в воду добавляют раствор против обрастания, чтобы предотвратить рост бактерий или водорослей.

    Системы водяного охлаждения обычно делятся на две категории: открытый контур и замкнутый контур. В системах с открытым контуром пользователь проектирует систему и строит ее из отдельных компонентов. В замкнутом цикле, также называемом «все в одном» (AIO), система охлаждения приобретается в виде предварительно собранного блока. Системы с открытым контуром обеспечивают большую гибкость и выбор для пользователя. Системы с замкнутым контуром часто охлаждают один компонент, например ЦП, но они просты и надежны.

    Блок охлаждения Vertiv Liebert XDU работает как жидкостно-воздушный теплообменник для охлаждения стружки.

    Водяное охлаждение в центре обработки данных

    Исторически сложилось так, что водяное охлаждение в ЦОД встречается редко, но в определенных ситуациях оно может быть выгодным и становится все более распространенным. Традиционные серверные стойки в центре обработки данных не используют водяное охлаждение, потому что стабильность и простота обслуживания имеют приоритет над скоростью и эффективностью.

    Охлаждение сервера рассчитано, а компоненты выбраны с учетом долговечности. Нагрев и воздушный поток в серверах рассчитаны таким образом, что в большинстве случаев достаточно воздушного охлаждения. Кроме того, по сравнению с воздушным охлаждением, водяное охлаждение требует дополнительного обслуживания, например проверки уровня воды или замены стареющих компонентов. И если система с водяным охлаждением выйдет из строя, вода может повредить сервер и любые серверы под ним в стойке, причинив ущерб на тысячи долларов. Поэтому в большинстве центров обработки данных используется механическое охлаждение.

    Для некоторых типов серверов может быть полезно водяное охлаждение. ИИ, машинное обучение и высокопроизводительные вычислительные кластеры могут потребовать большей вычислительной мощности в небольших помещениях. Стойкам с чрезвычайно высокой плотностью может потребоваться водяное охлаждение для отвода тепла, которое они выделяют, или серверам с несколькими графическими процессорами может потребоваться водяное охлаждение для стекирования с высокой плотностью. Нередко в серверной комнате есть несколько стоек с водяным охлаждением. Кластеры суперкомпьютеров могут быть спроектированы с системами водяного охлаждения.

    Новые методы водяного охлаждения центров обработки данных.

    Преимущества и недостатки водяного охлаждения по сравнению с воздушным охлаждением

    Водяное охлаждение имеет свои преимущества и недостатки, в том числе:

    Преимущества
    • Повышенная холодопроизводительность
    • Позволяет увеличить плотность компонентов
    • Тише
    • Повышенная энергоэффективность
    Недостатки
    • Больше обслуживания
    • Поток воды изнашивает тепловые блоки быстрее, чем радиаторы
    • Большая начальная стоимость
    • Утечки могут повредить компьютер
    Super Micro Computer GPU с жидкостным охлаждением имеет 2 кулера постоянного тока для каждого процессора.

    Эзотерическое жидкостное охлаждение

    При иммерсионном жидкостном охлаждении весь компьютер и все его компоненты погружаются в электрически непроводящую жидкость. Масло является наиболее распространенной жидкостью для иммерсионного охлаждения, но некоторые компании изучают возможность использования высокоэффективных технических жидкостей с низкой температурой кипения в качестве потенциальных кандидатов для иммерсионного охлаждения.

    Иммерсионное охлаждение используется в некоторых операциях по добыче криптовалюты, поскольку оно обеспечивает чрезвычайно высокую охлаждающую способность на небольшой площади.

    Жидкий азот можно использовать в краткосрочных ситуациях экстремального охлаждения. Это относится к соревнованиям по разгону, где они пытаются заставить компьютер работать как можно быстрее в течение короткого времени.

    4 — 5
  • Quick View

  • Quick View

  • Quick View

  • Quick View

  • Quick View

  • Quick View

  • Быстрый просмотр

  • Быстрый просмотр

  • Быстрый просмотр

    4

    4

    4

    0012

    Компания Spartan Liquid Cooling является крупнейшим и пользующимся наибольшим доверием реселлером EKWB в США. Мы храним всю продукцию EKWB здесь, на наших складах в США. Узнайте, почему #1

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам сегодня!
    810-SPARTAN (772-7826)

    Customer Support
    [email protected]

    RMA Support
    [email protected]

    Spartan Liquid Cooling
    25 Thomas Street
    Westport, Mass 02790

    Connect

    Фейсбук-ф Twitter Конверт

    Preisgekrönte CPU-Wasserkühlungen | АРКТИКА

    Сортирен нах

    TopsellerНовый zuerstPreis aufsteigendAlphabetisch Z — AAlphabetisch A — Z

    Wasserkühlung ohne Kompromisse

    1. Warum sollte ich zu einer CPU-Wasserkühlung greifen?

    2. Как работает центральный процессор?

    3. Welche Unterschiedlichen Bauformen der Wasserkühlung gibt es?

    4. Wie ist ein Wasserkühler aufgebaut?

    5.

    Wie sollte ein Wasserkühler оптимальный im Gehäuse verbaut werden?

    6. Является ли конфигурация Push-Pull-Configuration bei Radiatoren sinnvoll?

    7. Совместимость

    1. Warum sollte ich zu einer CPU-Wasserkühlung greifen?

    Bauartbedingt können PC-Wasserkühlungen deutlich mehr Abwärme als CPU-Luftkühler aufnehmen und abführen. Так что sorgen sie durch ihre hervorragenden Kühlqualitäten für niedrige CPU-Temperaturen und ermöglichen weitreichende Übertaktungsmöglichkeiten für Prozessoren bei gleichzeitig hohem Silent-Potential. Gerade unter Gamern und in Workstations erfreuen sich Wasserkühlungen großer Beliebtheit. Der ARCTIC Liquid Freezer II признан авторитетным рецензентом и энтузиастом. Он получил награду за 240-мм вариант европейской аппаратной награды, а также Testsieger и лучший процессор-Wasserkühlung ausgezeichnet.

    2. Как работает центральный процессор?

    Ein Wasserkühler besitzt einen Wasserkreislauf, im welchem ​​das Kühlmittel von einer Pumpe bewegt wird. Diese kann ein einzelnes Bauteil oder wie bei einer AiO-Wasserkühlung beispielsweise direkt auf dem CPU-Block verbaut sein. Der CPU-Block self ist ist häufig aus Kupfer und mit feinen Kanälen versehen, durch die das Kühlmittel fließen kann. Dabei wird es durch den sogenannten Radiator (auch Wärmetauscher genannt) geleitet, wo es durch erzeugten Luftstrom der Lüfter heruntergekühlt wird. Um Corrosion zu vermeiden und Langlebigkeit zu gewährleisten, kommt als Kühlmittel häufig ein Alkohol-Wasser-Gemisch zum Einsatz.

    3. Welche Unterschiedlichen Bauformen der Wasserkühlung gibt es?

    Grundsätzlich wird bei Wasserkühlungen zwischen All-in-One (AiO) und Custom-Wasserkühlungen unterschieden. Bei Custom-Wasserkühlungen werden alle erforderlichen Komponenten einzeln erworben und schließlich zu einem Kreislauf kombiniert. All-in-One Wasserkühlungen sind häufig deutlich gunstiger und der Einbau ist deutlich einfacher. Он включает в себя Customals auch AiO-Wasserkühlungen, включая модели RGB и A-RGB с Liquid Freezer II 240 A-RGB.

    4. Wie ist ein Wasserkühler aufgebaut?

    Радиатор:

    Ein Радиатор wird oftmals auch als Wärmetauscher bezeichnet. Er besteht wie ein Luftkühler hauptsächlich aus feinen Kühllamellen zur Oberflächenvergrößerung. Zwischen den Lamellen befinden sich Flow-Channel durch welche die Kühlflüssigkeit geleitet wird. Für die Effizienz eines Radiators sind verschiedene Faktoren verantwortlich. Anders als die meisten anderen All-in-One Flussigkeitskühlungshersteller, setzen wir auf 38 mm dicke Radiatoren mit einer hohen Lamelllendichte. So kann eine größere Menge Wasser im Kreislauf verwendet und die Kühloberfläche signifikant vergrößert werden.

    Radiatorlüfter:

    Auf dem Radiator können unterschiedliche Lufter verwendet werden. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass je höher der statische Druck der Lüfter ist, desto besser ist auch die Kühlleistung des Kühlers. Bei Wasserkühlungen ist sowohl eine Push-, als auch Pull und Push-Pull-Konfiguration möglich.

    Блок ЦП с охлаждающей пластиной:

    Пластина с охлаждающей пластиной, расположенная непосредственно в контакте со стойкой ЦП и во время работы от нагревателя. Mittels spezieller Verfahren wie z. B. Skiving werden feine Rillen in das Metall eingearbeitet um die Oberfläche zu vergrößern. Durch diese Kanäle wird das Kühlmittel geleitet und nimmt dabei die Abwärme der CPU auf.

    Wasserpumpe:

    Die Pumpe sorgt für den Umlauf des Kühlmittels im System. Bei einer All-in-One Wasserkühlung wie dem Liquid Freezer II находится прямо на Coldplate и собран вместе с ним. Bei Custom-Wasserkühlungen loopgen ist die Pumpe oft mit einem Ausgleichsbehälter kombiniert. Dieser sorgt dafür, dass das System nicht platzt, wenn sich das Kühlmittel unter Hitze ausdehnt.

    5. Wie sollte ein Wasserkühler оптимальный im Gehäuse verbaut werden?

    Beim Einbau einer kompakten AiO-Wasserkühlung sollte vor allem darauf geachtet werden, dass sich die Schlauchöffnungen des Radiators unterhalb der Pumpeneinheit befinden. Andernfalls kann über eine längere Dauer Luft zur Pumpe gelangen und störende Geräusche verursachen oder sogar ihre Funktion beeinträchtigen.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    *