Климатизация на сгради чрез водно изпарение

05.06.2023   |   Начало»Технологии

Редактор
Екатерина Амова

Редактор
Екатерина Амова

Мощността, необходима за климатизация на въздуха в големи сгради - производствени, с офиси, складови или обществени, се определя в зависимост от множество фактори, сред които броя на хората, които пребивават в помещенията, типа на инсталираните съоръжения, вида и размерите на прозорците, стените, осветителните системи, общата площ на сградата, офисите и покривното пространство. 

Всички изброени фактори варират в зависимост от конкретното приложение, но един от тях - покривът, поема от 25 до 40% от общия топлинен товар върху сградата и офис площите. 

Покривите на повечето индустриални сгради и сгради с офиси са хоризонтални. По тази причина покривните пространства поемат голямо количество от слънчевата енергия, особено през летните дни. Често през летния сезон температурата на покрива достига стойности по-високи от 50°С. В този аспект покривът може да се разглежда като топлообменник за всяко едно помещение в цялата сграда.

Топлообмен през покрива

Известно е, че през летните дни покривът се нагрява от слънчевите лъчи, предавайки голямо количество топлина в сградата. Този факт може да се използва за охлаждане на цялата сграда.

Преминалата през покривната площ топлина може да се пресметне по формулата: Q = Ur.A.T, където:

• Q e топлината преминала през покрива във W;
• Ur e функционален коефициент на топлопроводимост във W.m2.°С;
• A e площта на покрива в m2;
• T e температурната разлика на охлаждания товар в °С.

През последните години броят на компаниите, предлагащи гъвкави технически решения за охлаждане на сгради и офиси от покривното пространство чрез изпаряване на вода се увеличи значително. Известно е, че изпаряването на вода е сред най-старите използвани от хората методи за охлаждане. 

Например, при изпаряването на около четири литра вода се поглъщат над 2000 W топлина. Охлаждането на покривните площи и съответно на помещенията и офисите чрез изпаряване се базира на този фундаментален принцип. 

Историята на тази технология за климатизация е над 60-годишна. Първоначално концепцията е била покривната площ да се охлажда не чрез изпаряване, а посредством изграждане на водни басейни върху покрива. 

Въпреки че се отличава с редица недостатъци, резултатите от тази концепция за охлаждане са задоволителни. Методът за климатизация не е приложим за всички видове покриви и оказва твърде отрицателно влияние върху тях. Впоследствие се налага концепцията за охлаждане чрез използването на различни технологии за изпаряване.

Принцип на охлаждане чрез изпарение

Изпарителните покривни охлаждащи системи се проектират с цел намаляване температурата на покривната площ до около 30°С. Охлаждането на покрива чрез изпаряване води до обръщане на посоката на топлинния поток в сградата и офисите, което предизвиква изтегляне на топлината през покрива и охлаждане. 

Този ефект създава въздействие, еквивалентно на покривна изолация. За разлика от покривните изолации, които абсорбират топлината, описваният метод реверсира посоката на топлообмена в сградата.

На практика изпаряването на водата се постига чрез периодично образуване на водна мъгла в пространството непосредствено над повърхността на покрива. Прилагането на тази концепция за охлаждане и климатизация налага непрекъснат централен контрол на температурата на покрива, който се постига чрез монтиране на съответни сензори и агрегати. 

След образуване на водната мъгла, системата за климатизация преустановява работата си за определен период от време, през който водата се изпарява. Това води до намаляване на температурата на покрива. 

Системата за климатизация възстановява работата си, когато температурата на покрива достигне стойност, при която за ефективна климатизация се изисква по-голямо количество вода за изпаряване и охлаждане. 

Предимства

Прецизният контрол на температурата дава възможност да се намали значително разходът на вода, докато се постигне максимално охлаждане чрез изпаряване. Този тип системи имат малко движещи се части и се отличават с опростена поддръжка, за разлика от традиционните решения, използващи климатик или вентилатор в офисите. Сред предимствата им са отсъствие на запушване, прокапване и произтичаща от това влажност за няколко стаи. 

Обикновено системите за климатизация се изграждат от PVC тръби с ултравиолетова защита, монтирани в специални тръбни опори, които не пробиват покривната обшивка, като не се изискват канални решетки, филтър и въздуховоди. Равномерното разпределяне на водата върху покрива може да се постигне ефективно чрез използване на пулверизиращи дюзи.

Защита на покрива

Първоначално приложението на концепцията за климатизация и охлаждане чрез изпаряване е било свързано с възникване на проблеми с покривната обшивка. Съвременните технологии позволяват тяхното отстраняване. Има няколко основни фактора, които водят до постепенно влошаване на експлоатационните характеристики на покрива:

• образуване на газови шупли;
• разширение и последващо свиване
• други деформационни фактори.

Установено е, че газовите шупли се образуват в случаите, при които температурата на покрива достигне високи стойности (по-високи от 60 °С). Денонощните амплитуди в температурата на покрива предизвикват непрекъснато разширяване, последвано от свиване на покривната обшивка, което води до преждевременното й повреждане. 

Резките падове в температурата, породени от следобедни гръмотевични бури в иначе много топли летни дни, например, предизвикват охлаждане и могат да се превърнат в причина за сериозни повреди във външната покривната обшивка. И трите изброени проблема са решими чрез поддържане температурата на покрива около 30°С.

Ключови думи: Климатизация   охлаждане чрез водно изпарение   покривни инсталации за климатизация  

Област: ОВК