Een energiezuinige airconditioning

Om huizen koel te houden in de zomer wordt er momenteel soms heel veel geld betaald. Zo'n 5% van het totale energieverbruik in de VS gaat naar airconditioning. Maar nu hebben onderzoekers van U.S. National Renewable Energy Laboratory (NREL) een oplossing bedacht, namelijk de DEVap een airconditioning die veel efficiënter werkt dan de huidige systemen. Er is namelijk 50% tot 90% minder energie nodig, naargelang de omstandigheden. Ook worden er geen gassen of vloeistoffen gebruikt die bijdragen aan het broeikaseffect op aarde. Deze nieuwe techniek maakt gebruikt van een membraan, adiabatische koeling en een droogmiddel. Door deze op een ongeziene manier te combineren bekomt men een uiterst efficiënte koelmethode.

Grotendeels van de huidige airco's werken met een warmtepomp. Adiabatische koeling is daarnaast ook een populair, low-cost, alternatief voor een airco, maar enkel maar in een klimaat met een relatief lage vochtigheid. Bij dit systeem vloeit er water over een soort gaas. Een ventilator blaast lucht over het vochtige gaas en zo verkrijgt men vochtige én koudere lucht. Maar in een vochtig klimaat zorgt de extra vochtigheid voor een onaangenaam gevoel. En ook doordat de lucht al een relatief hoge vochtigheidsgraad heeft, kan er nog maar weinig extra waterdamp geabsorbeerd worden. Dit zorgt ervoor dat de lucht al snel de natte bol temperatuur aanneemt. Dit is de temperatuur die de lucht aanneemt wanneer er zoveel water in verdampt is zodat de lucht verzadigd is aan waterdamp. En vele gevallen kan er dus niet voldoende gekoeld worden met een adiabatische koeler.

In warme en vochtige klimaten, moet er gekoeld kunnen worden zodat zowel de temperatuur als de vochtigheidsgraad van de lucht daalt. Dus het koelen wordt eigenlijk in 2 afzonderlijke delen opgesplitst, namelijk de voelbare koeling, het afnemen van de temperatuur. En het tweede deel is de latente koeling, dit is het afnemen van de vochtigheidsgraad. Dit wordt gedaan door de aanwezige waterdamp te laten condenseren, en het gevormde water af te voeren.

De DEVap is in staat om deze 2 taken uitstekend uit te voeren. De temperatuursafname wordt verkregen met een adiabatische koeler en voor het verminderen van de luchtvochtigheid maakt men gebruik van een droogmiddel. De meest bekende toepassing van zo'n droogmiddelen zijn de kleine zakjes die men terugvindt in nieuwe schoenen en dergelijke. De oplossing die de onderzoekers bedachten lag in het gebruiken van een membraan dat een sterk hydrofobe eigenschap. Dit membraan wordt gebruikt als afscheiding tussen het droogmiddel en de vochtige luchtstroom. Het membraan is zodanig geperforeerd dat er waterdamp door kan 'stromen'. Maar daarnaast is er op het membraan ook een speciale Telfon-achtige coating aangebracht. Deze coating heeft een hydrofobe eigenschap. Het droogmiddel neemt dus waterdamp weg uit de luchtstroom en zorgt dat het condenseert. Doordat de waterdamp nu vloeibaar is, wordt het afgestoten door het hydrofobe membraan waardoor het niet meer meegevoerd kan worden met de luchtstroom. De verkregen droge lucht heeft nog steeds een te hoge temperatuur. Om de lucht dan af te koelen, maakt men gebruikt van indirecte adiabatische koeling.

Bij indirecte adiabatische koeling wordt er gebruik gemaakt van een tweede luchtstroom die gekoeld wordt door een adiabatische koeling. Deze gekoelde stroom wordt op zijn beurt gebruikt in een warmtewisselaar, voor het afkoeling van de eerste, droge luchtstroom. En zo verkrijgt men dus een koude en droge luchtstroom.

Het idee om een adiabatische koeler te combineren met een droogmiddel bestaat al een hele tijd maar niemand slaagde erin om een simpele en efficiënte manier bedenken om deze techniek toe te passen bij residenties. Doordat deze systemen tot nu toe altijd zeer complex waren, werden ze enkel toegepast bij grote industriële installaties. Toch is er altijd al veel interesse geweest voor deze techniek want bij deze worden er geen giftige chloorfluorkoolstofverbindingen of cfk's en de waterstof chloorfluorkoolwaterstoffen of HCFK's gebruikt.

via [nrel]