Az eddig alkalmazott technológiák pozitívumait egyesítve olcsón üzemeltethető, kiemelkedően hatékony rendszert sikerült kifejleszteni
Otthonunk vagy munkahelyünk levegőjének hűvösen tartásáért ezen a nyáron is keményen meg kell fizetnünk – legalábbis ezt mutatja egy amerikai statisztika, mely szerint az éves elektromos energia felhasználás legalább 5 százalékáért a légkondicionálók felelősek. A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium (NREL) kutatói azonban egy új technológiával álltak elő, ami elmondásuk alapján amellett, hogy radikálisan növeli a hatékonyságot, nem bocsát ki üvegház hatású gázokat a működésekor.
„A ma alkalmazott technológia majdnem 100 éves” – mondja Eric Kozubal, a NREL kutatója. Kozubal és kollégái olyan új megoldással álltak elő, mely a párologtatásos hűtési eljárást és nedvességelnyelő anyagot kombinálva produkál hűvös, száraz levegőt úgy, hogy közben a legelterjedtebb készülékeknél 50-90 százalékkal kevesebb energiát használ fel. (A nedvességelnyelő ebben az esetben nem a cipősdobozba tett apró golyócskákhoz hasonló anyag, hanem egy szirupszerű folyadék, a lítium-klorid vagy a kalcium-klorid nagysűrűségű vizes sóoldata, melynek kiemelkedő vízgőz képző képessége van, ezáltal pedig képes nagyon száraz levegőt produkálni.)
A párologtatásos hűtés – levegő átfújása nedves keresztmetszeten – régóta alkalmazott eljárás. A párologtatás elvű rendszerek jó választást jelentenek az olyan száraz klímájú területeken, ahol nincs igazán sem túl meleg, sem túl magas páratartalom. Ahol viszont ezek a környezeti feltételek a jellemzőek, a víz hozzáadása a levegőhöz csak forró és „ragadós” klímát fog teremteni – a levegő ugyanis nem tud elég vizet abszorbeálni a lehűléséhez.
A hűtést két alapvető tényező jelenti: az érezhető hűtés, vagyis a hőmérséklet csökkentése, és a látens hűtés, ami a levegő páratartalmának eltávolítását jelenti. Van olyan viszonylag száraz és mérsékelt hőmérsékletű vidéken alkalmazható berendezés a piacon, ami nem ad közvetlenül nedvességet a levegőhöz, mégis képes lehűteni azt - indirekt párologtatással produkál hűvös levegőt. Az indirekt párologtatásos metódus a levegőáramlást egy polimer membrán alkalmazásával szétválasztja. Az egyik légáramon víz halad át, ami hűvösebbé és nedvesebbé teszi a levegőt; a hideg levegő lehűti a membránt, ami ennek következtében a másik oldalon áramló levegőt már víz hozzáadása nélkül hűti le. Nedves környezetben azonban ez a megoldás is életképtelen.
A kutatók által DEVap-nek keresztelt rendszer megoldást kínál a problémára. A nedvességelnyelő anyag képességére alapozva, hő és párologtatásos hűtő alkalmazásával állít elő száraz, hűvös levegőt. „Az ötlet csupán a különböző lehetőségek egyesítésében rejlik, azonban eddig senkinek sem sikerült praktikus, költséghatékony módon megvalósítani azt.” – mondja a Kozubal.
A nedvességelnyelő anyagokat alkalmazó rendszerek - összetettségük miatt – eddig csak az ipari szárítási folyamatoknál voltak használatosak. A laboratórium által fejlesztett eszköz azonban megoldást nyújt az egyedi alkalmazásra.
A kutatók a nedvességtartalom problematikáját tehát, az indirekt módszert kiegészítve, egy plusz „lépés”, vagyis a nedvszívó anyag folyamatba iktatásával oldották meg. Egy vékony membrán segítségével választják el a nedvszívó anyagot a csatornában áramló levegőtől. A polimer membrán – melynek felületét víztaszító, teflonszerű anyaggal vonták be - pórusai kb. 1-3 mikrométer átmérőjűek; elég nagyok ahhoz, hogy a vízgőz könnyen átjusson rajtuk, és elég kicsik, hogy a sós folyadék fennakadjon. A nedvszívó anyag eltávolítja a gőzt a légáramból, így száraz, meleg levegő keletkezik, ami ezt követően visszatér az indirekt párologtatásos hűtési folyamatba: egy másik csatornában, víz kigőzölésének hatására lehűl a másodlagos légáram, ami pedig lehűti az elsődleges légáramot is – és száraz, hűvös levegő távozik a rendszerből.
A DEVap azonban nemcsak az alacsony energiafogyasztása miatt figyelemreméltó. Mivel hűtőközeg helyett sóoldatokkal működik, nem kell aggódni a káros klór-fluor-karbon (CFC-k) és hidrogén-klór-fluór-karbon vegyületek miatt sem. Egy font tömegű freon gáz globális felmelegedésre gyakorolt hatása 2000 fontnyi szén-dioxid hatásával megegyező. Sőt, az amerikai Környezetvédelmi Hivatal adatai alapján, egy normálméretű lakáshoz használt klímaberendezésben 13 fontnyi freon található, ami majdnem 5000 liter gázolaj elégetésével, vagy egy új Prius 60 ezer km-es futásával egyenértékű.
A hagyományos légkondicionálók rengeteg áramot használnak fel a hűtőkör működtetéséhez, míg a DEVap a hűtőkört egy olyan hő hatására aktiválódó abszorpciós körrel helyettesíti, melyet természetes gázzal vagy akár napenergiával is elláthatunk.
A NREL szabadalmaztatta a DEVap technológiát és értékesíteni kívánja az ipar számára. „Nem tervezünk beszállni a légkondicionáló gyártásba, de szeretnénk együttműködni a gyártókkal találmányunk piaci bevezetése, illetve további fejlesztése során” – nyilatkozta Ron Judkoff, a laboratórium energiakutatásért felelős vezetője.
„A ma alkalmazott technológia majdnem 100 éves” – mondja Eric Kozubal, a NREL kutatója. Kozubal és kollégái olyan új megoldással álltak elő, mely a párologtatásos hűtési eljárást és nedvességelnyelő anyagot kombinálva produkál hűvös, száraz levegőt úgy, hogy közben a legelterjedtebb készülékeknél 50-90 százalékkal kevesebb energiát használ fel. (A nedvességelnyelő ebben az esetben nem a cipősdobozba tett apró golyócskákhoz hasonló anyag, hanem egy szirupszerű folyadék, a lítium-klorid vagy a kalcium-klorid nagysűrűségű vizes sóoldata, melynek kiemelkedő vízgőz képző képessége van, ezáltal pedig képes nagyon száraz levegőt produkálni.)
A párologtatásos hűtés – levegő átfújása nedves keresztmetszeten – régóta alkalmazott eljárás. A párologtatás elvű rendszerek jó választást jelentenek az olyan száraz klímájú területeken, ahol nincs igazán sem túl meleg, sem túl magas páratartalom. Ahol viszont ezek a környezeti feltételek a jellemzőek, a víz hozzáadása a levegőhöz csak forró és „ragadós” klímát fog teremteni – a levegő ugyanis nem tud elég vizet abszorbeálni a lehűléséhez.
A hűtést két alapvető tényező jelenti: az érezhető hűtés, vagyis a hőmérséklet csökkentése, és a látens hűtés, ami a levegő páratartalmának eltávolítását jelenti. Van olyan viszonylag száraz és mérsékelt hőmérsékletű vidéken alkalmazható berendezés a piacon, ami nem ad közvetlenül nedvességet a levegőhöz, mégis képes lehűteni azt - indirekt párologtatással produkál hűvös levegőt. Az indirekt párologtatásos metódus a levegőáramlást egy polimer membrán alkalmazásával szétválasztja. Az egyik légáramon víz halad át, ami hűvösebbé és nedvesebbé teszi a levegőt; a hideg levegő lehűti a membránt, ami ennek következtében a másik oldalon áramló levegőt már víz hozzáadása nélkül hűti le. Nedves környezetben azonban ez a megoldás is életképtelen.
A kutatók által DEVap-nek keresztelt rendszer megoldást kínál a problémára. A nedvességelnyelő anyag képességére alapozva, hő és párologtatásos hűtő alkalmazásával állít elő száraz, hűvös levegőt. „Az ötlet csupán a különböző lehetőségek egyesítésében rejlik, azonban eddig senkinek sem sikerült praktikus, költséghatékony módon megvalósítani azt.” – mondja a Kozubal.
A nedvességelnyelő anyagokat alkalmazó rendszerek - összetettségük miatt – eddig csak az ipari szárítási folyamatoknál voltak használatosak. A laboratórium által fejlesztett eszköz azonban megoldást nyújt az egyedi alkalmazásra.
A kutatók a nedvességtartalom problematikáját tehát, az indirekt módszert kiegészítve, egy plusz „lépés”, vagyis a nedvszívó anyag folyamatba iktatásával oldották meg. Egy vékony membrán segítségével választják el a nedvszívó anyagot a csatornában áramló levegőtől. A polimer membrán – melynek felületét víztaszító, teflonszerű anyaggal vonták be - pórusai kb. 1-3 mikrométer átmérőjűek; elég nagyok ahhoz, hogy a vízgőz könnyen átjusson rajtuk, és elég kicsik, hogy a sós folyadék fennakadjon. A nedvszívó anyag eltávolítja a gőzt a légáramból, így száraz, meleg levegő keletkezik, ami ezt követően visszatér az indirekt párologtatásos hűtési folyamatba: egy másik csatornában, víz kigőzölésének hatására lehűl a másodlagos légáram, ami pedig lehűti az elsődleges légáramot is – és száraz, hűvös levegő távozik a rendszerből.
A DEVap azonban nemcsak az alacsony energiafogyasztása miatt figyelemreméltó. Mivel hűtőközeg helyett sóoldatokkal működik, nem kell aggódni a káros klór-fluor-karbon (CFC-k) és hidrogén-klór-fluór-karbon vegyületek miatt sem. Egy font tömegű freon gáz globális felmelegedésre gyakorolt hatása 2000 fontnyi szén-dioxid hatásával megegyező. Sőt, az amerikai Környezetvédelmi Hivatal adatai alapján, egy normálméretű lakáshoz használt klímaberendezésben 13 fontnyi freon található, ami majdnem 5000 liter gázolaj elégetésével, vagy egy új Prius 60 ezer km-es futásával egyenértékű.
A hagyományos légkondicionálók rengeteg áramot használnak fel a hűtőkör működtetéséhez, míg a DEVap a hűtőkört egy olyan hő hatására aktiválódó abszorpciós körrel helyettesíti, melyet természetes gázzal vagy akár napenergiával is elláthatunk.
A NREL szabadalmaztatta a DEVap technológiát és értékesíteni kívánja az ipar számára. „Nem tervezünk beszállni a légkondicionáló gyártásba, de szeretnénk együttműködni a gyártókkal találmányunk piaci bevezetése, illetve további fejlesztése során” – nyilatkozta Ron Judkoff, a laboratórium energiakutatásért felelős vezetője.
