Viileä kostutus | Kostuttimien käyttö haihdutusjäähdytyksessä

Kylmävesikostutin, joka suorittaa haihdumisen 100 kg vedellä tunnissa ilmakehään, tuottaa noin 63 kW:n adiabaattista jäähdytystä kuluttaen samalla alle 0,3 kW sähköä.

Ilman jäähdyttäminen hyödyntämällä kostuttimesta haihtuvan veden adiabaattista vaikutusta on huomattavasti energiatehokkaampaa ja siten kustannustehokkaampaa kuin kompressorikäyttöisen mekaanisen jäähdytyksen käyttö. Itse asiassa käyttökustannukset voivat olla jopa 80 % pienemmät.

Tämä ei tarkoita, että haihdutusjäähdytys voisi korvata kompressorikäyttöisen jäähdytyksen, sillä sen tehokkuus riippuu kostuttimeen syötettävän ilman lämpötilasta ja kosteudesta. Lämmin ja kuiva ilma pystyy imemään enemmän kosteutta ja on siten helpommin jäähdytettävissä kuin kylmä ja kostea ilma, joka ei pysty imemään yhtä paljon kosteutta.

Jäähdytintyypit

Kylmävesikostuttimia on kahta päätyyppiä, ja niiden avulla jäähdytys voidaan toteuttaa kahdella pääasiallisella tavalla. Ensinnäkin kostuttimet ovat joko haihdutus- tai sumutuskostuttimia. Haihdutuskostutin, kuten Condair ME, sijoitetaan kanavaan tai ilmankäsittelykoneeseen. Ilma virtaa jatkuvasti kostutetun haihdutusmatriisin läpi ja imee samalla kosteutta. Tämä haihtuminen voi laskea ilman lämpötilaa jopa 12 °C.

Suihkukostutin käyttää joko paineilmaa tai korkeaa painetta sumuttaakseen vettä ilmavirtaan, jolloin saavutetaan sama adiabaattinen jäähdytysvaikutus. Päätös siitä, minkä tyyppistä kylmävesikostutinta käytetään haihdutusjäähdytys-sovelluksissa, riippuu useista tekijöistä, kuten ilmankäsittelyyksikön koosta ja geometriasta, vaaditusta säätötasosta, veden kovuudesta ja haihdutuskuormasta.

Näitä kostuttimia voidaan käyttää sekä tuloilman että poistoilman jäähdyttämiseen. Käyttämällä kostutinta tuloilmaan saavutetaan suora jäähdytysvaikutus. Jäähdytysmäärä riippuu ulkoilman lämpötilasta ja kosteudesta, joten tätä tekniikkaa käytetään eniten lämpiminä kuukausina Ison-Britannian ilmastossa.

Tätä jäähdytystapaa on viime aikoina käytetty laajasti datakeskuksissa yhdessä ”Free Air Cooling” -järjestelmien kanssa. Tuomalla raitista ilmaa jäähdytykseen sen sijaan, että sisäilmaa ilmastoitaisiin ja kierrätettäisiin, datakeskukset voivat toimia ilman mekaanista jäähdytystä jopa 70 % vuodesta. Kun järjestelmää käytetään yhdessä haihdutusjäähdytyskostuttimen kanssa, vapaailmajäähdytysjärjestelmän käyttöaika voidaan kuitenkin pidentää 95 %:iin vuodesta. Tämä tarkoittaa, että mekaanisia jäähdyttimiä tarvitaan vain kaikkein kuumimpina päivinä.

Poistoilman lämmöntalteenotto

Ilmanvaihtojärjestelmän poistoilmaa voidaan usein käyttää tulevan ilman jäähdyttämiseen lämmönvaihtimen avulla. Jos haihdutuskostutin sijoitetaan poistoilman virtaukseen ennen lämmönvaihdinta, poistoilma voidaan kostuttaa lähelle kyllästymispistettä, mikä alentaa poistoilman lämpötilaa merkittävästi.

Tämän tyyppistä jäähdytystä poistoilman avulla voidaan käyttää sekä tavallisissa toimistoissa tai julkisissa rakennuksissa että teollisuussovelluksissa.

Kostutuksen hyödyt

Edullisen jäähdytyksen hyödyn lisäksi adiabaattiset kostuttimet tarjoavat myös kaikki oikean kosteudenhallinnan hyödyt. Toimistoissa ja julkisissa tiloissa tämä tarkoittaa terveellistä ilmapiiriä, joka ei kuivata työntekijöitä, edistä pölyn ja ilmassa leviävien tartuntojen muodostumista tai aiheuta staattisen sähkön ongelmia. Adiabaattiset kostuttimet tekevät tämän myös murto-osalla sähköisten höyrykostuttimien käyttökustannuksista.

Tyypillinen sähköinen höyrykostutin, joka syöttää 100 kg kosteutta tunnissa ilmankäsittelykoneeseen ja toimii täydellä teholla vuosittain yhteensä 1 129 tuntia, kuluttaisi vuosittain noin 84 643 kWh sähköä. Saman tehon tuottava adiabaattinen kostutin kuluttaisi vain 553 kWh, mikä on alle 1 % sähköisen höyrykostuttimen kulutuksesta.

Joissakin sovelluksissa, joissa tarvitaan vain kostutusta ilman kylmävesikostuttimien tuomaa jäähdytystä, voidaan ilmanvaihtokoneeseen integroida esilämmitys kostuttimen jäähdytysvaikutuksen kompensoimiseksi. Koska esilämmitykseen käytetään usein kaasua, kaasuesilämmitteiset kylmävesikostuttimet tarjoavat edelleen huomattavia säästöjä kustannuksissa ja hiilijalanjäljessä verrattuna sähköhöyrykostutintoihin, sillä kaasu on sähköä edullisempaa.

Kun loppukäyttäjät pyrkivät vähentämään energiakustannuksiaan ja liiketoimintaansa liittyvää hiilijalanjälkeä, kylmävesikostuttimia otetaan yhä laajemmin käyttöön edullisen ja ympäristöystävällisen jäähdytyksen ja kostutuksen tarjoamiseksi. Suunnittelijoiden, konsulttien ja ilmankäsittelylaitteiden valmistajien tutkiessa adiabaattista jäähdytystä ja adiabaattista kostutusta tämä suuntaus todennäköisesti vahvistuu entisestään.