Cómo funciona el enfriamiento evaporativo
El enfriamiento evaporativo es un proceso termodinámico natural: cuando el agua se evapora, absorbe calor del aire circundante, lo que reduce la temperatura del aire. La energía necesaria para convertir el agua líquida en vapor de agua (llamada calor latente de vaporización) se extrae directamente del aire que pasa sobre la superficie húmeda, razón por la cual una brisa sobre una superficie mojada se siente fresca incluso en un día cálido. Este es el mismo principio físico detrás de la transpiración en humanos y animales.
Un enfriador de aire por evaporación (también llamado enfriador de pantano o enfriador de desierto) aplica este proceso mecánicamente. La secuencia operativa básica es sencilla: una bomba de agua extrae agua de un depósito y la distribuye sobre almohadillas de enfriamiento absorbentes, generalmente hechas de celulosa, fibra de álamo o medios poliméricos sintéticos. Un ventilador aspira aire exterior cálido y seco a través de estas almohadillas saturadas. un medida que el aire pasa a través del medio húmedo, el agua se evapora en él, transfiriendo calor del aire y Reducir la temperatura del aire entre 5 y 15 °C. dependiendo de la humedad ambiental. un continuación, el aire enfriado y ligeramente humedecido se expulsa al espacio.
Todo el proceso requiere sólo un suministro de agua y electricidad para hacer funcionar el ventilador y la bomba: sin refrigerante, sin compresor ni serpentín del condensador. Esta simplicidad es la fuente tanto de las ventajas del enfriador evaporativo como de su limitación fundamental.
hacer Enfriadores de aire evaporativos ¿Realmente funciona?
Los enfriadores evaporativos funcionan eficazmente, pero sólo en las condiciones atmosféricas adecuadas. La variable crítica es humedad relativa ambiente . La evaporación sólo ocurre cuando el aire aún no está saturado con vapor de agua. Cuanto más seco es el aire entrante, más agua puede absorber y mayor es la caída de temperatura que puede lograr el enfriador. En aire húmedo, la tasa de evaporación cae bruscamente, el rendimiento de enfriamiento cae proporcionalmente y el aire descargado se siente húmedo y viciado en lugar de frío y fresco.
El umbral práctico para un enfriamiento evaporativo útil suele ser humedad relativa por debajo del 50-60% . En climas áridos y semiáridos (el suroeste de Estados Unidos, Medio Oriente, Asia central, partes de Australia y África subsahariana) donde la humedad relativa en verano cae regularmente por debajo del 20-30%, los enfriadores evaporativos brindan un enfriamiento sustancial y confiable con caídas de temperatura en la salida de 10-15°C alcanzables. En estas regiones, los sistemas de enfriamiento por evaporación para toda la casa son una tecnología convencional que realmente compite con el aire acondicionado frigorífico en términos de comodidad y lo supera significativamente en costos operativos.
En climas húmedos (regiones costeras, áreas tropicales y cualquier lugar donde la humedad relativa en verano supere el 70%) los enfriadores evaporativos producen un enfriamiento mínimo y agregan humedad no deseada a un ambiente que ya es incómodo. En estas condiciones, la respuesta honesta es que el enfriamiento por evaporación no funciona lo suficientemente bien como para ser una solución de enfriamiento primaria.
La regla de la temperatura del bulbo húmedo
La forma más precisa de evaluar si un enfriador evaporativo será efectivo en un lugar determinado es verificar el temperatura de bulbo húmedo — la temperatura más baja que se puede alcanzar mediante el enfriamiento por evaporación con el nivel de humedad actual. Un enfriador evaporativo no puede enfriar el aire por debajo de la temperatura de bulbo húmedo del aire entrante. Cuando la temperatura del bulbo húmedo es de 18 °C o menos, el enfriamiento por evaporación proporciona temperaturas interiores confortables incluso en días calurosos. Cuando supera los 24°C (lo que ocurre en climas húmedos durante el pico del verano), el margen de enfriamiento alcanzable se vuelve demasiado pequeño para ser útil para el confort humano.
hacer Portable Air Coolers Work?
Los enfriadores de aire por evaporación portátiles (las unidades compactas que se venden para uso personal o de habitación, distintas de los enfriadores de aire por conductos para toda la casa) funcionan según el mismo principio de evaporación pero a menor escala. Son eficaces para enfriar un área localizada directamente frente a la unidad cuando se usan en condiciones adecuadamente secas. La evaluación honesta de los refrigeradores de aire portátiles requiere separar dos categorías de productos muy diferentes que a menudo se combinan en el marketing.
Enfriadores evaporativos originales (con almohadillas y bomba)
Una unidad portátil con un depósito de agua, una bomba y una almohadilla de medio evaporativo adecuados realmente reduce la temperatura del aire a través de la evaporación. En un clima seco o en una habitación bien ventilada con baja humedad, estas unidades pueden reducir la temperatura del aire entre 4 y 8 °C en el flujo de descarga y proporcionar una comodidad significativa para una persona sentada a una distancia de entre 2 y 3 metros. ellos consumen 50–150 vatios de electricidad (aproximadamente una décima parte de la potencia de un aire acondicionado de ventana comparable) y solo requieren recarga de agua y limpieza periódica de las almohadillas como mantenimiento.
Sus limitaciones en forma portátil son las mismas que las de las unidades más grandes: el rendimiento se degrada a medida que aumenta la humedad ambiental. Debido a que agregan humedad al aire de la habitación, funcionan mejor con una ventana o puerta abierta para permitir que escape el aire húmedo y entre aire fresco y seco. Hacer funcionar un enfriador evaporativo portátil en una habitación cerrada y sellada hace que la humedad se acumule rápidamente, lo que reduce progresivamente la salida de enfriamiento de la unidad hasta que esencialmente solo circula aire cálido y húmedo.
Dispositivos de nebulización/ventiladores sin aspas comercializados como "enfriadores de aire"
Una parte importante de los productos comercializados como "enfriadores de aire portátiles" o "acondicionadores de aire personales" son en la práctica simples ventiladores con un pequeño depósito de agua que rocía gotas de agua en la corriente de aire o hace pasar aire sobre una esponja húmeda sin un sistema adecuado de bomba y almohadilla. Estos dispositivos proporcionan una modesta sensación de evaporación muy cerca de la unidad, pero no reducen significativamente la temperatura del aire ambiente. No son comparables a los refrigeradores evaporativos genuinos y no deben evaluarse con los mismos criterios.
Aire acondicionado versus enfriador de pantano: en qué se diferencian
Un acondicionador de aire frigorífico y un enfriador de pantano evaporativo reducen la temperatura del aire interior, pero operan a través de mecanismos físicos completamente diferentes y tienen perfiles de rendimiento, costos operativos y requisitos de instalación fundamentalmente diferentes.
A aire acondicionado frigorífico utiliza un ciclo de refrigeración por compresión de vapor: un refrigerante circula entre un serpentín evaporador interior y un serpentín condensador exterior. El refrigerante absorbe calor del aire interior en el serpentín del evaporador, transporta ese calor al exterior y lo libera en el condensador. El aire enfriado se recircula dentro del espacio sellado. Debido a que el enfriamiento por refrigeración es independiente de la humedad (elimina el calor directamente del aire independientemente del contenido de humedad), funciona igualmente bien en climas húmedos y secos. También deshumidifica el aire interior como subproducto del enfriamiento, ya que la humedad se condensa en el serpentín frío del evaporador.
A enfriador de pantano Agrega humedad al aire en lugar de eliminarla, requiere un suministro continuo de aire fresco del exterior y solo puede funcionar con ventanas o rejillas de ventilación abiertas. La ventaja en costos operativos del enfriamiento evaporativo es sustancial: un enfriador evaporativo para toda la casa generalmente consume 75-80% menos electricidad que un sistema frigorífico de capacidad frigorífica equivalente.
| factores | Enfriador evaporativo (enfriador de pantano) | Aire acondicionado frigorífico |
|---|---|---|
| Mecanismo de enfriamiento | Evaporación de agua | Refrigeración por compresión de vapor |
| efecto de la humedad | Agrega humedad al aire. | Elimina la humedad (deshumidifica) |
| Idoneidad climática | Sólo climas secos/áridos | Todos los climas |
| Requisito de ventilación | Las ventanas/ventilaciones deben estar abiertas | Funciona en espacios cerrados. |
| Consumo de energía | Bajo (solo bomba de ventilador) | Alto (ventiladores del compresor) |
| Se requiere refrigerante | No | si |
| Complejidad de instalación | Bajo a moderado | Moderado a alto |
| Costo unitario de instalación | inferior | superior |
| Mantenimiento | Reemplazo de almohadilla, escala mineral | Limpieza de filtros, controles de refrigerante. |
Tipos de enfriadores evaporativos
Los productos de enfriamiento evaporativo están disponibles en varias configuraciones adecuadas para diferentes tipos de edificios y requisitos de enfriamiento.
Enfriadores Evaporativos Directos
La configuración estándar del enfriador de pantano descrita anteriormente: el aire pasa directamente a través de almohadillas húmedas y se descarga en el espacio. Máximo efecto de enfriamiento pero también máxima adición de humedad. Adecuado para climas secos donde la humedad añadida es beneficiosa y no problemática. Disponibles como unidades para toda la casa montadas en el techo, unidades de ventana y unidades independientes portátiles.
Enfriadores evaporativos de dos etapas (indirecto-directo)
Un enfriador evaporativo de dos etapas primero enfría previamente el aire entrante a través de un intercambiador de calor indirecto (donde la evaporación ocurre en una corriente de aire secundaria que no entra en contacto con el aire de suministro) y luego hace pasar el aire preenfriado a través de una etapa de evaporación directa. El resultado es un suministro de aire más frío con menor humedad agregada que un sistema solo directo. Las unidades de dos etapas pueden lograr un enfriamiento efectivo en climas con humedad relativa de hasta 70–75% , ampliando significativamente el rango geográfico viable de enfriamiento por evaporación en comparación con las unidades exclusivamente directas.
Sistemas evaporativos con conductos para toda la casa
En regiones donde el enfriamiento por evaporación es climáticamente apropiado, los sistemas de conductos centrales distribuyen el aire enfriado por toda la casa a través de los mismos conductos que se utilizan para la calefacción. Una unidad montada en el techo extrae aire del exterior, lo pasa a través de paneles de evaporación de gran formato y empuja el aire enfriado hacia el sistema de distribución de conductos. Estos sistemas se dimensionan según la capacidad de flujo de aire; una regla general es 1-2 cambios de aire por minuto para el volumen total de la casa, y requieren una gestión deliberada de las aberturas de puertas y ventanas para dirigir el flujo de aire a través de los espacios habitables y expulsar el aire húmedo.
Mantenimiento del enfriador evaporativo y calidad del agua
Los requisitos de mantenimiento continuo de un enfriador evaporativo son modestos pero no deben descuidarse. Debido a que el sistema hace circular agua continuamente y la expone al aire, la acumulación de incrustaciones minerales y el crecimiento biológico son los dos principales problemas de mantenimiento.
El agua dura deposita incrustaciones de carbonato de calcio y magnesio en las plataformas de evaporación y los componentes de la bomba a medida que el agua se evapora y los minerales se concentran en el depósito. En zonas de agua dura, el depósito debe drenarse y lavarse semanalmente durante el uso máximo, y las almohadillas deben inspeccionarse mensualmente y reemplazarse anualmente o cuando muestren una acumulación significativa de sarro que restringe el flujo de aire.
El agua estancada en el depósito es un entorno de crecimiento para bacterias y algas. Hacer funcionar la unidad en modo de solo ventilador periódicamente para secar las almohadillas, usar un tratamiento biocida aprobado para enfriadores evaporativos y drenar el sistema por completo al final de la temporada de enfriamiento evita la acumulación biológica y el olor a humedad que resulta de las almohadillas descuidadas, que es el origen del "pantano" en el "enfriador de pantano".
Las modernas almohadillas rígidas de celulosa duran 3 a 5 años con un mantenimiento adecuado, en comparación con 1 o 2 temporadas para las almohadillas de fibra de álamo más antiguas. Al final de la temporada, drenar, limpiar y cubrir la unidad evita que las incrustaciones se endurezcan durante el invierno y extiende la vida útil de todos los componentes mojados.
