Extragerea căldurii din apă de adâncime

Instalatii de climatizare. Aerul conditionat.

Climatizarea consta in asigurarea confortului termic intr-un spatiu inchis prin intermediul racirii aerului si controlului umiditatii din aer.

O instalatie de aer conditionat (sau AC, air conditioner) este un mecanism construit cu scopul de a stabiliza temperatura aerului si umiditatea din zona, avand la baza un ciclu de racire.

Scurt istoric

Ideea de racire a aerului din spatiile inchise a aparut pentru prima data in Egipt. Prima forma de "aparat de aer conditionat" a fost un sistem de apeducte in peretii incaperilor. Bazata pe folosirea apei reci, metoda era accesibila numai claselor superioare, deoarece apa era o resursa preţioasa la acea vreme. Termenul de "aer conditionat" a aparut in 1906, cand un inginer din industria textila, Stuart Cramer, l-a folosit. Acesta a experimentat diferite feluri de a ameliora efectele aerului uscat generat de procesul de productie. Noua dezvoltare pe care Cramer a initiat-o a avut un efect considerabil asupra calitatii aerului din fabrica. Primele aparate cu rol de a controla umiditatea aerului au fost inventate la inceputul secolului al XX-lea pentru a fi folosite in tipografii. Aparatele de aer conditionat au inceput sa fie folosite la scara larga in anii 1950, pentru a raci aerul din case sau automobile.

Instalatiile de aer conditionat pot fi impartite in functie de confort si proces.

• Cele de confort au ca scop crearea unor conditii optime in spatii inchise, de temperatura constanta, indiferent de starea vremii.

• Instalatiile de proces au ca scop crearea unui mediu optim pentru anumite activitati sau zone de lucru precum: spitale, laboratoare de cercetare, fabrici(nucleare, textile, etc), sere, mine, etc.

Desi aflate tot in zona confortului, aceste instalatii tin cont de conditiile necesare pentru desfasurarea procesului, nu de preferintele personalului.

Consum energetic

In privinta consumului energetic trebuie sa se tina cont de faptul ca intr-un sistem termodinamic inchis, orice adaos de consum energetic asupra sistemului (care este mentinut la o temperatura constanta) duce la cresterea ratei de obsorbtie a energiei. De aceea, pentru a face fata consumului suplimentar , instalatia va consuma mai multa energie.

Exemplu:

Presupunem ca in cadrul unui sistem inchis este alimentat un bec de 100 W, iar instalatia de aer condtionat functioneaza cu o eficienta de 200%. Prin urmare, pentru a compensa, consumul energetic al instalatiei va creste cu 50 W, iar becul de 100 W wa consuma o energie de 150 W.

Este un lucru comun ca o instalatie sa opereze la eficienta mai mare de 100%. Totusi, adaosul energetic are o valoare mai mare din punct de vedere termodinamic decat productia de energie, care este practic energie termala (caldura disipata).

Datorita necesarului de curent electric, o instalatie de aer conditionat are un cost operational ridicat.

O ilustratie simplificata a procesului care sta la baza functionarii aparatului arata dupa cum urmeaza:

1. gazul este comprimat prin intermediul unui compresor, rezultand generare de caldura.

2. gazul (de culoare rosie in figura) trece prin bobine pentru a disipa caldura, condensand in lichid.

3. lichidul trece printr-un reductor de presiune, evaporandu-se sub forma de gaz rece la presiune mica.

4. gazul rece (de culoare albastra in figura) trece prin bobine pentru a absorbi caldura, racind aerul din cladire.

Marile cladiri comerciale folosesc gazul refrigerant pentru a raci apa, in loc de a raci in mod direct aerul. Apa racita circula apoi prin cladire pentru a conditiona aerul. In plus, instalatiile mari folosesc turnuri de racire pentru a raci in mod eficient partea sistemului cu presiune ridicata. Toata aceste componente, compresoare, pompe de apa, contribuie la operarea eficienta a unui sistem de aer conditionat traditional.

Extragerea caldurii din apa de adancime (ECAA)/ Deep Water Source Cooling (DWSC)

Extragerea caldurii din apa de adancime reprezinta o metoda de racire a aerului din mediul ambiant in care se folosesc cantitati mari, reinnoibile de apa rece. Apa folosita trebuie sa fie rece, in jurul a 4-10 grade Celsius (277-183 Kelvin), provenind din surse de apa adanci precum lacuri, oceane, rauri..