Doğrudan Evaporatif Soğutmayı Anlama
Bir evaporatif soğutucunun nasıl çalıştığını anlamak için ısı, hava ve su buharının özellikleri hakkında bir şeyler anlamak gerekir. En yaygın Evaporatif Soğutucu tipi, sıcak dış havanın makine içinde soğutulduğu ve binanın içine zorlandığı ve tekrar dışarıya atıldığı Doğrudan tiptir. Diğer tipler Dolaylı ve Hava Yıkayıcıdır. Bu yazıda sadece Doğrudan Evaporatif Soğutmaya odaklanacağız.
Isı nedir?
Soğutma sürecini tartışmadan önce, iki şekilde var olan ısının doğasını biraz anlamamız gerekir: Hissedilebilir ısı (hissedebileceğiniz ya da "duyumsayabileceğiniz") ve Gizli ısı (termometre ile tespit edilemeyen gizli ısı).
Suyu buharlaştırarak su buharına dönüştürmek için kullanılan ısıya "Buharlaşma Gizli Isısı" denir. Örneğin, bir yaz yağmurundan sonra suyu buharlaştırmak için sıcak kaldırımdan verilen ısı veya kaynayan bir su ısıtıcısındaki suyu buharlaştırmak için soba brülöründen verilen ısıdır. Sıvı su hal değiştirerek buhara dönüşürken (su buharını göremezsiniz) çevresinden ısı emer; sıcaklık değişmez ancak emdiği ısı veya enerji miktarı buharın moleküler yapısında bulunur. Evaporatif Soğutma ancak bu doğal Gizli Isı fenomeni sayesinde mümkündür.
Gizli Isı Nereden Gelir?
Çevredeki hava ve maddelerden gelir. Bir madde katıdan sıvıya (buzdan suya) veya sıvıdan buhara (sudan buhara veya sudan buhara) hal değiştirdiğinde, çevresinden ısı emer. Bu da çevredeki havanın, katı cisimlerin ve sıvıların erime veya buharlaşma sürecine ısılarını verdikçe soğudukları anlamına gelir.
Toplam Isı, gizli ısı ve hissedilebilir ısının toplamıdır. Hissedebildiğiniz ve hissedemediğiniz ısıdan oluşan bir odadaki toplam ısı miktarıdır. Toplam ısı kilojul (kJ) cinsinden ölçülür: 1000kJ yaklaşık 1000 BTU'dur. Bir litre suyun tamamen buharlaşması yaklaşık 2000kJ ısı enerjisi emer ve bu, herhangi bir harici enerji girişi olmadan süreç içinde gerçekleşir. Bu nedenle evaporatif klimalar çalışmak için çok az miktarda elektrik gücü kullanır. Gerekli olan tek güç, fan ve pompayı çalıştırmak içindir.
Evaporatif Hava Soğutma süreci
Doğrudan Buharlaşmalı Hava Soğutma makinelerinde ısı değişim süreci, soğutma pedlerine su sağlayan bir su pompası ve sıcak dış havayı bu ortam panellerinden geçiren motor tahrikli bir fan aracılığıyla sağlanır. Bu bileşenler doğal ısı değişim sürecini hızlandırmak için bir araya gelir.
İşlem sırasında, Evaporatif Hava Soğutucusundaki su su buharına dönüştüğünde havadaki hissedilebilir ısının (hissedebileceğiniz ısı) bir kısmı gizli ısıya (hissedemeyeceğiniz ısı) dönüşür.
Duyulur ısının gizli ısıya dönüştüğü bu süreç, yukarıda açıklandığı gibi (duyulur) ısının bir kısmı kullanıldığı için sıcak havanın soğumasına neden olur. Böylece hava sıcaklığı düşer. Soğuk hava daha sonra binanın içine pompalanır ve sonunda binadan dışarı atılır. Asla yeniden sirküle edilmez.
Evaporatif Hava Soğutucuları bina içindeki nemi biraz artıracaktır. Ancak, sıcaklığın da düştüğünü unutmamamız gerekir. Bu sıcaklık kombinasyonudur 
İnsan konforunu yaratan nemdir ve Evaporatif Hava Soğutucuları konforlu koşullar yaratabildikleri için dünya çapında bu kadar yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, %80 nem ve 30°C çok rahatsız edicidir, ancak %80 nem ve 16°C oldukça konforludur. Ayrıca, sıcak koşullarda hava hızının artırılmasıyla konfor da artırılır ve Evaporatif Hava Soğutucuları nemin etkilerini de en aza indirmek için yeterli hava hareketi yaratır.
Aşağıdaki grafikten de görebileceğimiz gibi, sıcaklık ve nem ters orantılıdır: günün sıcaklıkların daha yüksek olduğu kısmında bağıl nem daha düşüktür. Evaporatif Soğutma teknolojilerinin etkili olmasının nedeni budur, sıcaklık yüksek olduğunda daha iyi çalışırlar, çünkü daha düşük bağıl nem buharlaşmanın gerçekleşmesi için alan bırakır.
Breezair gibi bir Evaporatif Soğutucunun nasıl çalıştığını anlamak için Psikrometri hakkında net bir fikre sahip olmak gerekir: bu, ısı, nem ve hava arasındaki etkileşimlerden ve özellikle havanın bir durumdan diğerine nasıl değiştirileceğinden oluşur. Sıcaklık arttıkça, nem tutma kapasitesi de artar: bu nedenle nem, ısı kazanımı için çok etkili bir faktördür. Yukarıda belirtilen üç unsur arasındaki etkileşim, Psikrometrik Grafik adı verilen tek bir grafikte açıklanabilir.
Grafiğin kendi unsurlarını açıklığa kavuşturalım:
- KURU AMPUL SICAKLIĞI (DBT) Normal bir termometre kullanılarak ölçülen ortam havası sıcaklığını ifade eder: havanın neminden etkilenmediği için "kuru" olarak adlandırılır. Kuru termometre sıcaklığı, diğer tüm faktörlerin sabit kalması durumunda havanın ısı içeriğinin bir göstergesidir. DBT sıcaklığı arttıkça, hava boşluğunun tutacağı nem kapasitesi de artar.
- ISLAK TERMOMETRE SICAKLIĞI (WBT): Islak termometre sıcaklığı, cam ampulü ıslak bir bezle örtülmüş bir termometre kullanılarak ölçülen sıcaklıktır. Islak termometre sıcaklığı havanın nem içeriğini gösterir. Buharlaştırmalı soğutma prosesleri için WBT'yi dikkate almak son derece önemlidir çünkü kuru termometre ve yaş termometre sıcaklığı arasındaki fark soğutma verimliliğinin bir ölçüsüdür. 100 bağıl nemde yaş termometre sıcaklığı kuru termometre sıcaklığına eşittir.
- NEM: Havadaki su buharı miktarını tanımlar. İki tür nem olduğunu düşünebiliriz:
- Mutlak nem: kilogram kuru hava (kg) başına gram su buharı (g) olarak ifade edilen, belirli bir hava kütlesinde bulunan su buharı kütlesi.
- Bağıl nem (RH): havanın belirli bir sıcaklıkta tutabileceği toplam veya maksimum neme kıyasla havadaki gerçek nem miktarı. Hava yüzde 50 bağıl nem oranına sahip olduğunda, yüzde 50 doymuş olduğunu söyleriz. Hava yüzde 100 doygunluğa yaklaştıkça, yüzde 100 bağıl nemde hava daha fazla su tutamaz hale gelene kadar giderek daha az su alabilir.
Sağdaki grafik, tropikal olmayan bir bölgede sıcaklık ve bağıl nemi gösteren tipik bir yaz gününü temsil etmektedir.
Bu unsurlardan ikisine sahipsek, Psikrometrik Tabloyu kullanarak üçüncüsünü kolayca bulabiliriz: örneğin, belirli bir Kuru Termometre Sıcaklığı ve belirli bir Yaş Termometre Sıcaklığı verildiğinde, bu iki değerin kesişimini kontrol ederek Bağıl Nemi bulmak kolaydır.
Evaporatif soğutmada, grafikte sabit entalpi çizgileri boyunca hareket ederiz: bu, ısı transferinin gerçekleşmediği adyabatik bir süreçten bahsettiğimiz anlamına gelir.
Havayı buharlaştırma yoluyla nemlendirirken, hava molekülleri yanlarında bir miktar su buharı ve bu nedenle havadaki nem miktarını temsil eden gizli ısıyı da götürür. Gizli ısının bir kısmını alarak, üniteden geçtikten sonra binaya giren hava daha soğuk olur.
Psikrometrik grafikte A noktasından sabit entalpi çizgisi boyunca ilerlerken havaya nem ekleriz (dikey eksen) ve orantılı olarak Kuru Termometre Sıcaklığında (yatay eksen) bir düşüş elde ederiz. Evaporatif soğutma ile sıcaklıktaki olası maksimum düşüş Kuru Termometre ile Islak Termometre sıcaklığı arasındaki farktır (Islak Termometre Depresyonu olarak adlandırılır): bu, Bağıl Nemin %100 olduğu C noktasına kadar çizgi boyunca ilerleyebileceğimiz anlamına gelir. Ancak hiçbir ekipman mükemmel değildir, bu nedenle soğutucuda belirli kayıplar olacaktır: bir soğutucunun %90 verimli olduğunu düşünürsek, B noktasına ulaşabilir ve böylece 11,5°C'lik bir sıcaklık düşüşü elde edebiliriz.