Zapewnienie odpowiedniej temperatury w budynkach przemysłowych może być poważnym wyzwaniem ze względu na ich dużą kubaturę, a często także na prowadzone procesy technologiczne, które w wielu przypadkach wiążą się ze znacznym wydzielaniem ciepła – zarówno wtedy, gdy materiały muszą być specjalnie podgrzewane, jak i wówczas, kiedy nadmiar ciepła pochodzi z pracujących silników elektrycznych czy generowanego przez podzespoły tarcia. Stosowane tradycyjnie systemy klimatyzacyjno-wentylacyjne mają zwykle ograniczoną wydajność, a przy tym generują spory hałas. Poważnym problemem jest też koszt ich eksploatacji, wiążący się z wysokimi wydatkami na energię elektryczną. Jednym z innowacyjnych rozwiązań umożliwiających skuteczne obniżenie temperatury jest stosowanie systemów adiabatycznych, które zarazem dbają o odpowiednią wilgotność powietrza. Przykładem takich urządzeń mogą być choćby systemy nawilżania powietrze sprawdzające się znakomicie we wszystkich branżach przemysłu. Przyjrzyjmy się bliżej działaniu chłodzenia adiabatycznego. Zobaczmy, gdzie jest niezbędna odpowiednia wilgotność powietrza i sprawdźmy, jaka jest rola sprężonego powietrza w działaniu tego typu urządzeń.

Jak wygląda proces chłodzenia adiabatycznego (ewaporacyjnego)?

Skuteczne chłodzenie może być prowadzone na różne sposoby. Nadmiar ciepła odbierze np. kontakt z wychłodzoną powierzchnią, gwałtowne rozprężanie gazu czy wymuszony przepływ powietrza. Jedną z najprostszych, a zarazem najbardziej efektywnych metod jest jednak wykorzystanie przemian fazowych wody, czyli jej parowania. Ponieważ do zmiany stanu skupienia wody konieczne jest dostarczenie odpowiedniej ilości energii, woda parując, „zużywa” nagromadzone ciepło, ochładzając powierzchnię, na jakiej się znajduje, lub gaz, w którym jest rozprowadzona w formie aerozolu. Proces ochładzania powietrza przez znajdującą się w nim wodę jest bardzo efektywny, a przy tym nie wymaga wykorzystywania dodatkowych zasobów, np. energii elektrycznej.

Chłodzenie adiabatyczne niewymagające zużywania energii, zwane także ewaporacyjnym z racji wykorzystywania zjawiska parowania oznacza nie tylko zmniejszanie temperatury w pomieszczeniu przy wykorzystaniu powszechnie dostępnej i stosunkowo taniej wody, ale także pomaga w utrzymaniu odpowiedniej wilgotności. Jest to ważne ze względu na to, że na poczucie komfortu termicznego u ludzi przebywających wewnątrz budynku składa się zarówno wysokość temperatury powietrza, jak i właśnie optymalny poziom wilgotności. Liczy się jednak także fakt, że do prowadzenia wielu procesów technologicznych poziom wilgotności ma kluczowe znaczenie. Będzie tak choćby w przemyśle poligraficznym, gdzie ma znaczenie dla zachowania właściwości papieru i kartonu, a także przy wytwarzaniu mebli i innych wyrobów drewnianych, z uwagi na parametry drewna oraz czas wiązania klejów. Wilgotność liczy się również w lakierniach, w przemyśle farmaceutycznym i przetwórczym, zwłaszcza spożywczym.

 Jakie rozwiązania techniczne są używane przy chłodzeniu adiabatycznym?

Urządzenia do nawilżania i chłodzenia ewaporacyjnego mogą wykorzystywać różne rozwiązania techniczne w zależności od konkretnej aplikacji i efektów, jakie mają być uzyskane. Ponieważ najważniejszym czynnikiem wpływającym na skuteczność chłodzenia adiabatycznego jest zapewnienie odpowiedniego rozproszenia wody na obszarze, który ma zostać schłodzony, liczyć się będzie możliwość dobrego rozprowadzenia aerozolu wodnego. Istotna będzie wielkość cząsteczek, jakie będą w nim zawieszone – im mniejsza okaże się ich powierzchnia, tym większa ilość wody zyska bezpośredni kontakt z powietrzem i będzie mogła efektywnie odparować. Drobniejsze cząsteczki będą także łatwiej utrzymywały się w powietrzu, co pozwoli na uniknięcie ich szybkiego osadzania się na podłożu, zanim zdążą zamienić się w parę.

Chłodzenie adiabatyczne można przeprowadzać przy wykorzystaniu urządzeń, które będą podłączone do systemu wentylacyjnego – z takiego rozwiązania korzysta się np. w pomieszczeniach biurowych i halach o mniejszej kubaturze, albo bezpośrednio, za pomocą dysz uwalniających wodę wprost do pomieszczenia – ten rodzaj chłodzenia jest zwykle wybierany przy większych obiektach. W systemach bezpośrednich do chłodzenia ewaporacyjnego można używać urządzeń niskociśnieniowych lub wysokociśnieniowych ze specjalnie zamontowaną pompą o wysokiej wydajności, gdzie rozbicie wody na bardzo drobne kropelki następuje wskutek właściwego wyprofilowania dysz. Możliwe jest również stosowanie rozwiązań, w których woda jest rozbijana pod wpływem kontaktu ze sprężonym powietrzem. W tym przypadku za rozprowadzanie mgły wodnej odpowiedzialne jest niewłaściwe ciśnienie wody, a odpowiedni strumień powietrza dostarczanego przez sprężarkę.

Przy korzystaniu z chłodzenia ewaporacyjnego oraz nawilżania mgłą wodną bardzo ważne jest dbanie o prawidłowe parametry wody. Ważna będzie zarówno jej twardość, od której zależy tendencja do odkładania się na instalacji kamienia kotłowego, jak i zawartość innych składników, w tym rozmaitych zanieczyszczeń. Niezbędna będzie więc także filtracja, w tym zadbanie o wyeliminowanie wszelkich zagrożeń mikrobiologicznych, tak by zapobiec roznoszeniu się bakterii i tworzeniu na elementach instalacji biofilmu.