Verdunstungskühlung: Energieeffiziente Beseitigung von Abwärme
Es ist eine Tatsache der Natur, dass Aggregatzustandsänderungen Energie verbrauchen – wenn sich beispielsweise flüssiges Wasser in Dampf verwandelt, lässt die erforderliche Energie die Umgebungstemperatur sinken.
Deshalb kühlt das Schwitzen Ihre Haut, und deshalb kann ein Hochdruck-Luftbefeuchtungssystem die Temperatur in einem Raum senken. Dieser Effekt – der Verdunstungskühleffekt – ist sehr energieeffizient und eine gute Wahl zur Abwärmebeseitigung. Und so können Sie mithilfe des Verdunstungseffekts in einer Produktionsanlage eine produktivere Umgebung schaffen.
In Industrieanlagen erzeugen viele Prozesse Abwärme. Sie treibt nicht nur die Temperatur nach oben, sondern auch die relative Luftfeuchtigkeit, mit allen möglichen negativen Nebenwirkungen: Risiko der elektrostatischen Entladung, Austrocknung der Produkte, beeinträchtigtes Wohlbefinden der Mitarbeiter und weniger Kontrolle über die Produktionsprozesse.
Durch die Verdunstung von Wasser mithilfe eines Luftbefeuchtungssystems können diese Nebenwirkungen reduziert oder ganz ausgeschaltet werden – und der Verdunstungseffekt durch die Einführung von Sprühwasser in einen warmen Raum sorgt zusätzlich für einen energieeffizienten Kühleffekt.
Wie man zwei Watt elektrischer Energie in 630 Watt Kühleffekt verwandelt
Ein Luftbefeuchtungssystem mit kaltem Wasser kann mit sehr wenig Energie einen erheblichen Kühleffekt erzeugen. Die Verdunstung des Wassers veranlasst das gesamte System, durch den unten beschriebenen adiabaten Prozess Energie abzubauen – die Wissenschaft dahinter ist sehr komplex, aber die Wirkung ist messbar und vorhersehbar.
Die Kühlwirkung von verdunstendem Wasser beträgt ca. 630 Watt Kühlwirkung pro Kilogramm verdunstetem Wasser – und für jedes Kilogramm Wasser ist in einem Airtec®-Hochdruck-Luftbefeuchtungssystem ein Energieaufwand von etwa zwei Watt erforderlich. Anders gesagt: Durch Nutzung eines natürlichen Prozesses ist die Verdunstungskühlung eine sehr energieeffiziente Methode zur Kühlung von Räumen und Produktionsanlagen mit lokalen Wärmequellen.
Diese Energieeffizienz ergibt sich aus der Tatsache, dass die Verdunstungskühlung im Gegensatz zu herkömmlichen Klimaanlagen auf natürliche Weise erfolgt und ohne Kompressoren und andere energieverbrauchende Komponenten auskommt.
Die Grundlagen des adiabaten EffektsDer adiabate Effekt ergibt sich aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass Energie aus einem geschlossenen System nicht weggeht, sondern nur irgendwo hingeht. Anders ausgedrückt: Beim adiabaten Prozess wird Energie durch Arbeit und nicht durch Wärme übertragen. So wird beispielsweise ein Gas beim Komprimieren heißer und beim Expandieren kühler.
Wenn einem System Wärme zugeführt wird, können nur zweierlei Dinge geschehen: die innere Energie des Systems steigt oder das System arbeitet. Die gesamte Wärmeenergie muss in diese zwei Dinge fließen.
Im Fall einer Produktionsanlage (wie in der Abbildung gezeigt) wird dem Raum durch die vorhandenen lokalen Wärmequellen Wärme zugeführt. Anders gesagt, die innere Energie des Systems nimmt zu. Um sie zu beseitigen, können Sie entweder kalte Luft einblasen – oder Sie können die Wärme zwingen, ihre Energie durch den adiabaten Effekt abzubauen, wodurch die Temperatur sinkt. Wenn Sie sich in die Grundlagen eines adiabaten Prozesses vertiefen wollen, hat Wikipedia hier eine hervorragende wissenschaftliche Definition >> |
Luftbefeuchter können auf zwei ganz unterschiedliche Arten einen Kühleffekt bewirken – durch Verdunstung oder durch Hinzufügen von Sprühnebel zum Luftstrom. Beide kühlen die Luft durch den oben beschriebenen adiabaten Effekt – wobei die Verdunstung 630 Watt Kühlwirkung pro Kilogramm Wasser liefert. Die kühlende Wirkung von Tröpfchen auf dem Boden oder in der Luft ist jedoch vernachlässigbar.
Luftbefeuchter werden normalerweise in einem Kanal oder einem RLT-Gerät oder in Raumluftsystemen installiert, wo Verdampfer oder Zerstäuber lokal Wasserdampf abgeben.
Allgemein sind Innenraumsysteme effizienter bei der Ausnutzung des adiabaten Effekts und führen die überschüssige Wärme aus einer Produktionsumgebung wirkungsvoller ab.
Sehen Sie, wie wir das für andere gemacht haben
Airtec® verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Planung, Installation und Wartung von Luftbefeuchtungssystemen – schauen Sie sich hier unsere Fallbeispiele an..