طراحی کولر تبخیری

اکثر طراحی ها از این واقعیت بهره می برند که آب یکی از بالاترین میزان سنجش جهت تبخیر را در مواد مختلف دارد به همین دلیل کولرهای تبخیری فقط کسری از انرژی سیستم های تهویه مطبوع یا فشرده سازی یا جذب بخار را مصرف می کنند متأسفانه به علت کمبود آب در هوای خشک استفاده از این کولر ها کمی با مشکل مواجه شده است البته مزیت رطوبت نسبی تا حدی این ایراد را می پوشاند

خنک کننده تبخیری مستقیم

از خنک کننده تبخیری مستقیم برای کاهش دما و افزایش رطوبت هوا با استفاده از حرارت نهان در پروسه تبخیر استفاده می شود تغییر آب مایع به بخار آب و چرخه این فرآیند انرژی موجود در هوا را تغییر نمی دهد هوای گرم و خشک به هوای مرطوب خنک تغییر می کند و تغییر انرژی دیگری نیست و فقط از گرمای هوای محیط خارج برای تبخیر آب استفاده می شود هوای مرطوب باید به طور مداوم به خارج هدایت شود وگرنه هوا از رطوبت اشباع می شود و تبخیر متوقف می شود

یک کولر تبخیری مستقیم مکانیکی با استفاده از یک فن هوا را از طریق یک غشای مرطوب یا پد بیرون می کشد که سطح زیادی برای تبخیر آب به هوا فراهم می کند آب در قسمت بالایی پد پاشیده می شود تا بتواند به درون غشا ریخته و غشا را به طور مداوم خیس و اشباع نگه دارد هرگونه آب اضافی که از پایین غشا بیرون می ریزد در یک ظرف جمع شده و مجدداً به سمت بالا گردش می یابد کولرهای تبخیری مستقیم یک مرحله ای معمولاً اندازه کمی دارند زیرا فقط از غشا پمپ آب و فن گریز از مرکز تشکیل شده اند محتوای معدنی منبع آب شهری باعث پوسته پوسته شدن غشا می شود که منجر به مسدود شدن در طول عمر غشا خواهد شد بسته به این ماده معدنی و میزان تبخیر برای اطمینان از عملکرد مطلوب به تمیزکاری و نگهداری منظم نیاز است به طور کلی  تأمین هوا از کولر تبخیری یک مرحله ای باید مستقیماً تخلیه شود زیرا رطوبت عامل و تأمین کننده هوای خنک است بهترین راه برای کاهش اشباع هوا باز گذاشتن اندکی پنجره می باشد

خنک کننده مستقیم و تبخیری غیر فعال می تواند در هر جایی رخ دهد که آب خنک شده با تبخیر بتواند فضا را بدون کمک فن خنک کند این می تواند با استفاده از چشمه ها یا طراحی های معماری بیشتر مانند برج خنک کننده فرورفتگی تبخیری یا برج خنک کننده منفعل نیز نامیده شود طرح برج خنک کننده منفعل اجازه می دهد تا هوای خارج از بالای برج که در داخل یا کنار ساختمان ساخته شده است عبور کند هوای خارج از طریق غشای مرطوب یا غبار با آب داخل برج تماس می گیرد با تبخیر آب در هوای بیرون هوا سرد تر و سنگین تر شده و جریان رو به پایین برج را ایجاد می کند در پایین برج یک خروجی اجازه ورود هوای خنک به داخل فضا را می دهد مشابه خنک کننده های تبخیری مکانیکی برج ها می توانند یک راه حل جذاب کم انرژی برای آب و هوای گرم و خشک باشند زیرا برای بالا بردن آب به بالای برج فقط به پمپ آب نیاز دارند صرفه جویی در انرژی در استفاده از استراتژی خنک کننده تبخیر مستقیم منفعل به آب و هوا و گرما بستگی دارد برای آب و هوای خشک با فشار شدید آب برج های خنک کننده می توانند در شرایط طراحی تابستان خنک کنندگی کافی را ایجاد کنند دقیقا مانند بادگیر های شهر یزد خودمان البته بدون استفاده از پمپ آب

روند خنک کننده تبخیری غیرمستقیم

خنک کننده تبخیری غیرمستقیم فرآیندی خنک کننده است که علاوه بر مقداری مبدل حرارتی از خنک کننده تبخیری مستقیم برای انتقال انرژی خنک به هوای تأمین کننده نیز استفاده می کند هوای مرطوب خنک شده حاصل از فرآیند خنک کننده تبخیری مستقیم هرگز در تماس مستقیم با تهویه مطبوع تأمین نمی شود جریان هوای مرطوب در خارج آزاد می شود یا برای خنک سازی سایر دستگاه های خارجی مانند سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد که در صورت خنک بودن کارآیی بیشتری دارند این کار برای جلوگیری از رطوبت بیش از حد در فضاهای بسته انجام می شود که برای سیستم های مسکونی مناسب نیست

چرخه کاری

یک تولید کننده خنک کننده غیر مستقیم از چرخه M-Cycle استفاده می کند که به نام مخترع و پروفسور دکتر والری نامگذاری شده است یک مبدل حرارتی تکراری ساخته شده از یک غشا قابل بازیافت نازک استفاده می کند که می تواند دمای هوای محصول را به زیر کاهش دهد دمای پد مرطوب می تواند به نقطه شبنم نزدیک شود

این سیستم دارای راندمان بسیار بالایی است اما مانند سایر سیستم های خنک کننده تبخیری با سطح رطوبت محیط محدود می شود  که این امر محدودیت استفاده از آن را برای استفاده های مسکونی محدود کرده است این ممکن است به عنوان خنک کننده تکمیلی در زمان گرمای شدید بدون بار اضافی قابل توجهی بر زیرساخت های الکتریکی استفاده شود اگر مکانی دارای منابع آب اضافی یا ظرفیت نمک زدایی بیش از حد باشد می توان با استفاده از آب در واحدهای مقرون به صرفه از تقاضای برق بیش از حد استفاده کرد با توجه به هزینه های بالای واحدهای تهویه مطبوع معمولی و محدودیت های شدید بسیاری از سیستم های الکتریکی ، واحدهای M-Cycle ممکن است تنها سیستم های خنک کننده مناسب برای مناطق فقیرنشین در زمان دمای بسیار بالا و تقاضای برق زیاد باشند در مناطق پیشرفته ممکن است به عنوان سیستم پشتیبان مکمل در صورت اضافه بار الکتریکی عمل کنند و می توانند برای افزایش کارایی سیستم های متداول موجود استفاده شوند

M-Cycle محدود به سیستم های خنک کننده نیست و می تواند در فناوری های مختلف از موتورهای استرلینگ گرفته تا مولد های آب استفاده شود برای کاربردهای خنک کننده می توان از آن در تنظیمات جریان متقابل و جریان مقابل استفاده کرد

برخلاف تکنیک های برودتی سنتی سیستم های کوچک همچنان زیاد است  زیرا به پمپ های بالابر یا سایر تجهیزات مورد نیاز برای برج خنک کننده نیازی ندارند سیستم خنک کننده برای کارکردن فن فقط به 200 وات نیاز دارد این انرژی مورد نیاز برای تصفیه یا تحویل آب را در نظر نمی گیرد و کاملاً برق مورد نیاز برای راه اندازی دستگاه پس از تأمین آب است گرچه نمک زدایی آب نیز هزینه دارد  گرمای نهان تبخیر آب تقریباً 100 برابر بیشتر از انرژی مورد نیاز برای تصفیه آب است علاوه بر این حداکثر کارایی دستگاه 55٪ است حتی اگر ابتدا آب باید با نمک زدایی تصفیه شود باز هم مقرون به صرفه است و در مناطقی که آب به هیچ وجه در دسترس نیست می توان از آن با مواد خشک کننده برای بازیابی آب با استفاده از منابع گرمای موجود مانند انرژی گرمایی خورشیدی استفاده کرد