http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/evaporative.html http://en.wikipedia.org/wiki/Evaporative_cooler
http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/evaporative.html
PEMBAHASAN Evaporative cooling merupakan fenomena fisik di mana penguapan cairan, biasanya ke udara sekitarnya, mendinginkan suatu benda atau cairan dalam kontak. Panas laten, jumlah panas yang dibutuhkan untuk menguapkan cairan, yang diambil dari udara. Ketika mempertimbangkan air yang menguap ke udara, wet-bulb temperature yang mengambil suhu dan kelembaban ke pusat, dibandingkan dengan suhu udara yang sebenarnya (dry-bulb temperature). Semakin besar perbedaan antara dua suhu, semakin besar efek pendinginan evaporative. Ketika suhu nya sama, tidak ada penguapan air bersih di udara yang terjadi, sehingga tidak ada efek pendinginan. Wet-bulb temperature pada dasarnya adalah suhu terendah yang bisa dicapai oleh evaporative cooling pada suhu dan kelembaban tertentu. Evaporative cooling perangkat yang mendinginkan udara melalui penguapan air. Evaporative cooling berbeda dari sistem pendingin udara khas yang menggunakan kompresi uap atau siklus refrigerasi absorpsi. Evaporative cooling bekerja dengan menggunakan air entalpi penguapan besar. Suhu udara kering dapat turun secara signifikan melalui fase transisi dari air cair ke uap air (penguapan), yang dapat mendinginkan udara dengan menggunakan energi jauh lebih sedikit daripada pendinginan. Dalam iklim yang sangat kering, Evaporative cooling udara memiliki manfaat tambahan pendingin udara dengan lebih banyak uap air untuk kenyamanan penghuni bangunan. Tidak seperti siklus tertutup pendinginan, Evaporative cooling membutuhkan sumber air, dan harus terus mengkonsumsi air untuk beroperasi. Setiap kali udara kering melewati air, sebagian air akan diserap oleh udara. Itu sebabnya evaporative cooler alami terjadi di dekat air terjun, di sungai, danau dan lautan. The panas dan kering udara, semakin banyak air yang bisa diserap. Hal ini terjadi karena suhu dan tekanan uap air dan udara upaya untuk menyamakan kedudukan. Molekul air cair menjadi gas di udara kering, sebuah proses yang menggunakan energi untuk mengubah keadaan fisik. Panas bergerak dari suhu yang lebih tinggi dari udara ke suhu yang lebih rendah dari air. Akibatnya, udara lebih dingin. Akhirnya udara menjadi jenuh, tidak dapat menahan lebih banyak air, dan penguapan berhenti. Prinsip dasar peralatan ini adalah udara dialirkan oleh fan melalui suatu bantalan/pad yang berpori yang dibasahi dengan air secara terus menerus. Temperatur air selalu lebih rendah dari temperatur bola kering udara, sehingga terjadi
perpindahan kalor dari udara ke air dan membuat temperatur bola kering udara turun. Kalor yang diterima air dari udara menyebabkan sebagian air menguap dan mengakibatkan temperatur air berkurang. Aliran udara mengalami pengurangan temperatur bola kering dan peningkatan kelembaban. Bagian utama dari peralatan evaporative cooler selain fan adalah bantalan. Bantalan yang banyak dipakai di negara yang mengalami musim panas yang kering adalah terbuat dari Aspewood fiber dan Paper Cellulose. Kedua material ini belum populer di negara Indonesia. Saat ini evaporative cooler yang dijual secara komersial disebut air cooler dan menggunakan semacam kain sebagai bantalan. Keadaan di atas memicu dilakukannya penelitian untuk mencari bantalan yang dapat dipakai di evaporative cooler. Kriteria material yang dapat dipakai sebagai bantalan adalah berpori, dapat basah jika terkena tetesan air, dapat melewatkan aliran udara yang dihembuskan dalam arah tegak lurus bantalan sebisa mungkin bahan yang alami bukan sintetis, mudah didapat di negara kita, tidak beracun dan ramah terhadap lingkungan. Cara kerja evaporative cooling adalah Sebuah pendingin evaporatif pada dasarnya adalah penggemar besar dengan air-dibasahi bantalan di depannya. Kipas menarik udara hangat luar melalui bantalan dan pukulan udara sekarang berpendingin seluruh rumah.
Jalur distribusi kecil memasok air ke atas bantalan. Air membasahi bantalan dan, berkat gravitasi, menetes melalui mereka untuk mengumpulkan dalam bah di bagian bawah pendingin. Sebuah pompa air sirkulasi kecil mengirimkan air yang dikumpulkan kembali ke atas bantalan. Karena air terus hilang melalui penguapan, katup pelampung - mirip dengan salah satu yang mengontrol air dalam tangki toilet - menambahkan air untuk sump ketika
tingkat hampir habis. Dalam kondisi normal, swamp cooler dapat menggunakan antara 3 sampai 15 galon air sehari
Sebuah kipas besar menarik udara melalui bantalan, di mana penguapan turun suhu sekitar 20 derajat. Kipas kemudian pukulan udara ini didinginkan ke dalam rumah. Unit-unit kecil dapat dipasang di jendela, meniup udara dingin langsung ke sebuah ruangan. Unit yang lebih besar dapat meniup udara ke lokasi pusat, atau udara dapat melakukan perjalanan melalui ductwork ke kamar masing-masing. Air Washer dan wet cooling towers menggunakan prinsip yang sama seperti evaporative cooling tetapi dirancang untuk tujuan lain selain langsung pendinginan udara di dalam gedung. Sebagai contoh, sebuah pendingin evaporatif dapat dirancang untuk mendinginkan kumparan pendingin udara besar atau sistem pendingin untuk meningkatkan efisiensi. Air washer adalah merupakan salah satu aplikasi dari prinsip evaporative cooling. Air washer adalah sebuah ruang yang didalamnya terdapat rangkaian nozzle untuk menyemprotkan air dalam bentuk spray kedalam aliran udara. Selain berfungsi untuk mengkondisikan udara, air washer juga berfungsi sebagai penyaring kotoran/debu di udara. Di beberapa tempat memanfaatkan proses evaporative cooling untuk menghemat penggunaan energi untuk proses pengkondisian udara. Aplikasi Air Washer, air washer seringkali digunakan di pabrik textil, termasuk oleh pabrik-pabrik textil di Indonesia untuk mengkondisikan udara dan menyaring partikel debu, serat benang, atau kotoran di udara. Dengan kondisi udara (temperatur dan kelembaban) yang tepat, maka akan dapat menunjang kelancaran produksi dalam pabrik textil. Kelebihan Evaporative Cooler dibanding dengan sistem refrigerasi adalah, biaya investasi awal lebih rendah hingga 50%, biaya operasional lebih murah hingga 80%, paling cocok dipakai di daerah panas yang kering, memungkinkan menggunakan banyak udara segar (sedikit udara balik), dan semprotan air (air washer) dapat menyaring udara yang melaluinya.
Proses pendinginan evaporative atau secara teknik disebut dengan proses pendinginan adiabatik yang terjadi pada sebuah peralatan air washer adalah suatu proses pengkondisian udara yang dilakukan dengan membiarkan kontak langsung antara udara dengan air, sehingga terjadi perpindahan panas dan perpindahan massa antara keduanya. Refrigerant cair dari kondenser mengalir masuk ke cooler (evaporator) setelah mengalami ekspansi di katup ekspansi. Pada waktu masuk cooler temperatur dan tekanan refrigerant turun dalam fasa campuran. Kemudian refrigerant menguap pada temperatur rendah sambil menyerap kalor dari air dingin, fasa refrigerant seluruhnya menjadi uap dan dihisap kembali kedalam kompresor. Sebuah contoh sederhana dari pendinginan evaporatif yaitu keringat yang dikeluarkan oleh tubuh, penguapan yang mendinginkan tubuh. Jumlah perpindahan panas tergantung pada laju penguapan, namun untuk setiap kilogram air yang menguap 2.257 kJ energi (sekitar 890 BTU per pon air murni, pada 95 ° F) akan ditransfer. Tingkat penguapan tergantung pada suhu dan kelembaban udara, mengapa keringat terakumulasi lebih panas, karena tidak menguap cukup cepat. Refrigerasi kompresi uap menggunakan evaporative cooling, tetapi uap menguap berada dalam sistem yang tertutup, dan kemudian dikompresi siap untuk menguap lagi, menggunakan energi untuk melakukannya. Sebuah air menguapkan pendingin sederhana yang diuapkan ke lingkungan, dan tidak sembuh. Dalam unit pendingin ruang interior, air menguap diperkenalkan ke dalam ruang bersama dengan udara sekarang-cooled, pada evaporasi cooler air yang menguap dibawa di dalam knalpot aliran udara. Contoh lainnya terjadi penguapan pendinginan berada di mode untuk mesin pesawat pada 1930-an, misalnya dengan Tornado Beardmore mesin pesawat. Di sini, sistem ini digunakan untuk mengurangi, atau menghilangkan sepenuhnya, radiator yang dinyatakan akan menciptakan cukup seret . Dalam sistem ini air di mesin itu disimpan di bawah tekanan dengan pompa, yang memungkinkan untuk memanaskan suhu di atas 100 ° C, sebagai sebenarnya titik didih adalah fungsi dari tekanan. Air dipanaskan kemudian disemprotkan melalui nozzle ke dalam sebuah tabung terbuka, di mana ia berkelebat menjadi uap, melepaskan panas. Tabung bisa diletakkan di bawah kulit pesawat, sehingga sistem pendinginan tanpa hambatan. Namun sistem ini juga memiliki kelemahan serius, karena jumlah tabung yang dibutuhkan untuk mendinginkan air besar, sistem pendingin tertutup sebagian besar pesawat meskipun itu tersembunyi. Kompleksitas dan keandalan isu ini ditambahkan. Selain itu ukuran besar ini berarti itu sangat mudah untuk itu untuk terkena tembakan musuh, dan hampir mustahil untuk baju besi. Inggris dan pengembang AS menggunakan etilena glikol sebaliknya, pendinginan cairan dalam radiator. Orang Jerman
malah menggunakan perampingan dan posisi radiator tradisional. Bahkan metode ini pendukung yang paling bersemangat, Heinkel 's saudara Günter , akhirnya menyerah pada itu pada tahun 1940. Eksternal-mount menguapkan perangkat pendinginan ( pendingin mobil ) digunakan di beberapa mobil untuk mendinginkan interior ber-sering sebagai aksesori aftermarket sampai yang modern kompresi uap AC menjadi tersedia secara luas. Menguapkan
pendinginan adalah bentuk
umum
bangunan pendingin
untuk
kenyamanan termal karena relatif murah dan membutuhkan energi lebih sedikit daripada bentuk lain dari pendinginan. Namun, menguapkan pendinginan hanya efektif bila kelembaban relatif rendah, membatasi kepopulerannya dengan iklim kering. Menguapkan pendinginan menaikkan tingkat kelembaban internal yang signifikan, yang penduduk padang pasir dapat menghargai sebagai udara kembali hidrat kulit kering lembab dan sinus. Namun, saluran atau jendela yang terbuka harus digunakan untuk memungkinkan kelembaban berlebih untuk menghindari masalah rumah atau yang lain seperti garam meja kental, pembengkakan dan warping dari panel kayu, pintu dan trim piano akan keluar dari nada atau menderita internal yang berkarat, dll dapat terjadi. Menguapkan pendinginan sangat cocok untuk iklim di mana udara panas dan kelembaban rendah. Di Amerika Serikat, bagian barat / gunung negara adalah lokasi yang baik, dengan menguapkan pendingin lazim di kota-kota seperti Denver , Salt Lake City , Albuquerque , El Paso , Tucson , dan Fresno . Menguapkan AC juga populer dan sangat cocok untuk bagian selatan (beriklim) bagian dari Australia. Dalam kering, iklim kering, biaya instalasi dan operasi dari pendingin evaporatif bisa jauh lebih rendah dari AC refrigerative, sering sebesar 80% atau lebih. Namun, menguapkan pendingin dan pendingin udara kompresi uap kadang-kadang digunakan dalam kombinasi untuk menghasilkan hasil pendinginan yang optimal. Beberapa pendingin menguapkan juga dapat berfungsi sebagai pelembap di musim pemanasan. Pada lokasi dengan kelembaban moderat ada banyak kegunaan biaya-efektif untuk menguapkan pendinginan, selain digunakan secara luas di daerah beriklim kering. Misalnya, tanaman industri, dapur komersial, binatu , pembersih kering , rumah kaca , pendingin spot (loading dermaga, gudang, pabrik, lokasi konstruksi, atletik, workshop, garasi, dan kandang) dan pertanian kurungan (peternakan unggas, babi, dan susu ) sering menggunakan pendinginan evaporative. Dalam iklim yang sangat lembab, pendinginan evaporative mungkin memiliki sedikit kenyamanan termal manfaat luar peningkatan ventilasi dan pergerakan udara menyediakan.
Evaporate cooler adalah solusi hemat energi untuk industri, di mana iklim dalam ruangan panas menyebabkan rendahnya produktivitas dan staf yang bekerja tidak puas. ini dapat meningkatkan jumlah kesalahan dan kecelakaan di jalur produksi. Evaporate cooler mengurangi biaya tinggi fasilitas pendingin, instalasi, pemeliharaan dan berjalan atau biaya konsumsi energi, mengurangi dampak lingkungan. suhu keseimbangan dan kelembaban akan menghasilkan proses industri yang efisien dan penyimpanan tempat. Untuk swamp cooler untuk secara efektif keren, itu harus menjadi ukuran yang tepat untuk pekerjaan itu. Sebuah unit portabel kecil, misalnya, tidak akan cukup mendinginkan ruangan berukuran besar. Sedangkan output dari AC dinilai dalam BTU (British Thermal Unit), evaporative cooler dinilai oleh cFMS (kaki kubik per menit udara yang dingin dapat meniup ke rumah Anda). Apakah itu untuk satu kamar atau seluruh rumah, ada rumus sederhana untuk menentukan ukuran yang tepat dari swamp cooler yang Anda butuhkan. Gambar kaki kubik ruang yang Anda inginkan untuk mendinginkan, dan kemudian membagi jumlahnya dengan dua. Quotient akan memberikan rating CFM untuk swamp cooler yang tepat berukuran. Misalnya, jika Anda memiliki 1.500 kaki persegi rumah dengan 8 kaki langit-langit tinggi: 1.500 x 8 = 12.000 kaki kubik 12.000% 2 = 6.000 CFM diperlukan Berkat kesadaran baru efisiensi energi, evaporative cooler yang mencapai popularitas baru. Ingat, swamp cooler menggunakan listrik sebanyak 75 persen lebih sedikit AC tidak. The Sacramento Utilitas Distrik Kota memperkirakan penghematan listrik di sekitar $ 150 per tahun. Untuk iklim gurun panas, penghematan bisa lebih. Karena teknologi yang sederhana, sebuah evaporative cooler memerlukan biaya sekitar setengah sebanyak AC yang akan mendinginkan area berukuran sama. Beberapa utilitas California, seperti PG & E, juga menawarkan rabat hingga $ 300 kepada pelanggan listrik yang menginstal seluruh rumah sistem menguapkan. Untuk perspektif, cek cepat dari internet pada bulan Juli 2001, ditemukan unit mampu mendinginkan 750 kaki persegi yang harga serendah $ 275. Biaya instalasi swamp cooler sebanding dengan unit pendingin udara. Evaporative cooler beroperasi pada 120-volt listrik, yang berarti mereka tidak perlu sirkuit high-ampere khusus seperti banyak AC lakukan. Sebuah swamp cooler dapat dipasang ke stopkontak terdekat. Banyak orang menghargai kenyataan bahwa pendinginan evaporative menambahkan kelembaban ke udara, yang membantu untuk menjaga furnitur kayu dan kain kering. Bantalan lembab yang dialiri udara luar juga filter udara cukup efisien, menjebak beberapa debu dan serbuk sari. Karena bantalan terus dibasahi, partikel terperangkap memerah keluar dan terjebak di dasar pendingin.
AC bekerja dengan baik ketika jendela ditutup, karena udara interior didinginkan dan disirkulasikan. Karena rawa pendingin udara luar yang dingin dan meniup ke dalam rumah, namun, untuk bekerja secara efektif mereka membutuhkan setidaknya satu jendela terbuka. Didinginkan luar ventilasi udara melalui jendela yang terbuka atau pintu, mendorong keluar udara panas di dalam dan setiap asap, bau dan polusi yang mungkin hadir. Dengan pendinginan evaporative, perubahan udara lengkap di rumah terjadi setiap satu sampai tiga menit. Aliran udara segar berarti bahwa evaporative cooler dapat dioperasikan tanpa menggunakan pompa air untuk menggantikan udara pengap hangat dengan udara dingin malam hari, seperti penggemar seluruh rumah tidak. Itulah manfaat tambahan. Evaporative cooler kecil dapat sering ditempatkan di jendela, seperti jendela AC. Hal ini memerlukan sedikit instalasi. Unit yang lebih besar biasanya membutuhkan saluran untuk mendistribusikan udara, tetapi ini bisa menjadi memaksa sistem saluran udara yang ada di dalam rumah. Untuk sebagian besar, evaporative cooler tidak memerlukan banyak membutuhkan saluran kerja AC. Untuk sistem yang baru diinstal, sebuah saluran pendek dapat mengarahkan udara dingin ke titik sentral di rumah. Dari sana, udara dapat diarahkan melalui berbagai kamar dengan hanya membuka dan menutup pintu dan jendela untuk memungkinkan udara dingin mengalir. Kelemahan utama swamp cooler adalah bahwa mereka bergantung pada udara luar kering untuk beroperasi secara efektif. Ini biasanya bukan masalah bagi sebagian besar California, yang memiliki gurun atau iklim Mediterania. Pada hari yang panas, lembab di musim panas, namun, rawa pendingin akan meniup panas, lembab, udara basah ke dalam rumah. Jika kelembaban tetap tinggi selama beberapa hari, bantalan lembab yang membuat pekerjaan pendingin evaporatif dapat mulai berbau, dan bau apak dapat tertiup ke dalam rumah. Evaporative cooler membutuhkan air untuk menjaga bantalan basah - pertimbangan di beberapa daerah, terutama di musim kemarau. Konsumsi air dapat dijalankan dari tiga sampai 15 galon per hari, tergantung pada ukuran swamp cooler dan apakah atau tidak air dikumpulkan dan dipompa melalui bantalan lebih dari sekali. Di beberapa daerah, air dibuang dari unit dapat menjadi perhatian lingkungan. Pendingin evaporatif dapat terhubung ke sistem yang ada saluran udara paksa. Karena udara yang disampaikan oleh sistem penguapan akan lebih hangat dari udara dipasok oleh sebuah AC, bagaimanapun, evaporative cooler perlu untuk menghasilkan aliran udara lebih. Itu berarti sistem saluran mungkin harus lebih besar untuk menangani volume udara dan untuk secara efektif mendinginkan rumah. Dua tahap evaporative cooler telah dikembangkan bahwa udara pra-dingin sebelum melewati dibasahi pad. Pendingin baru dilaporkan seefektif pendingin udara, tetapi biaya awal mereka
tinggi - sekitar $ 5.000 untuk sistem seluruh rumah, kurang lebih sama seperti AC. Harga mungkin turun karena lebih banyak sistem seperti yang dijual, tapi untuk saat ini sistem dua tahap sulit untuk menemukan. Evaporative cooler sekarang di pasaran yang menggunakan panel photovoltaic untuk menciptakan listrik yang digunakan untuk menjalankan blower dan pompa air. Untuk panas, gurun daerah, kombinasi dari pendinginan evaporative dan tenaga surya adalah pasangan yang cocok: sore hari, ketika energi surya yang paling tersedia, juga merupakan bagian terpanas hari, ketika pendinginan yang paling dibutuhkan. Dan karena swamp cooler menggunakan sebagian kecil dari energi AC, sel PV dapat menyediakan listrik yang cukup untuk menjalankan sistem secara efektif. Dalam pemrosesan bahan sering diperlukan untuk menentukan uap air dalam aliran gas. Operasi ini dikenal sebagai proses humidifikasi. Sebaliknya, untuk mengurangi uap air dalam aliran gas sering disebut proses dehumidifikasi. Dalam humidifikasi, kadar dapat ditngkatkan dengan melewatkan aliran gas di atas cairan yang kemudian akan menguap ke dalam aliran gas. Perpindahan ke aliran utama berlangsung dengan cara difusi dan pada perbatasan (interface) perpindahan panas dan massa yang berlangsung terus menerus, sedangkan dalam dehumidifikasi dilakukan pengembunan (kondensasi) parsial dan uap yang terkondensasi dibuang. Humidifitas atau kelembaban adalah jumlah uap air di udara atau jumlah uap air dalam volume udara. Yang dinyatakan oleh berat kelembaban tertentu adalah rasio dari jumlah berat uap air ke udara kering seperti 1:200. Humidifitas sangat berpengaruh dalam evaporative cooling, terbagi menjadi dua macam sebagai berikut: 1. Temperatur bola kering. Temperatur bola kering merupakan temperatur yang terbaca pada termometer sensor kering dan terbuka, namun penunjukan dari temperatur ini tidak tepat karena adanya pengaruh radiasi panas. 2. Temperatur bola basah. Temperatur bola basah merupakan temperatur yang terbaca pada termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah. Untuk mengukur temperatur ini diperlukan aliran udara sekurangnya adalah 5 m/s. Temperatur bola basah sering disebut dengan temperatur jenuh adiabatik. Penggunaan yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi menyangkut system udara air. Contoh paling sederhana adalah pengeringan padatan basah dengan pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi aliran gas sebagai efek sampingan. Pemakaian AC dan pengeringan gas juga menggunakan proses
humidifikasi dan dehumidifikasi. Sebagai contoh kandungan uap air harus dihilangkan dari gas klor basah, sehingga gas ini bias digunakan pada peralatan baja untuk menghindari korosi. Demikian juga pada proses pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan dikeringkan sebelum masuk ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati pada bahan yang menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, asam sulfat pekat, dan lain-lain. Contoh proses humidifikasi adalah pada menara pendingin, air panas dialirkan berlawanan arah dengan media pendingin yaitu udara. Istilah dalam proses humidifikasi 1. Kelembaban yaitu massa uap yang dibawa oleh satu satuan massa gas bebas uap, karena itu humidity hanya bergantung pada tekanan bagian uap di dalam campuran bila tekanan total tetap. 2. Suhu bola basah yaitu suhu pada keadaan tunak dan tidak berkesetimbangan yang dicapai bila suatu massa kecil dari zat cair dikontakkan dalam keadaan adiatik di dalam arus gas yang kontinu. 3. Kelembaban jenuh yaitu udara dalam uap air yang berkesetimbangan dengan air pada suhu dan tekanan tertentu. Dalam campuran ini, tekanan parsial uap air dalam campuran udara-air adalah sama tekanan uap air murni pada temperatur terntentu. 4. Kelembaban relatif yaitu ratio antara tekanan bagian dan tekanan uap zat cair pada suhu gas. Besaran ini dinyatakan dalam persen (%) sehingga kelembaban 100% berarti gas jenuh sedang kelembaban 0% berarti gas bebas uap. 5. Kalor lembab yaitu energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan massa beserta uap yang dikandungnya sebesar satu derajat satuan suhu. 6. Entalpi lembab adalah entalpi satu satuan massa gas ditambah uap yang terkandung di dalamnya. 7. Volume lembab adalah volume total stu satuan massa bebas uap beserta uap yang dikandungnya pada tekanan 1 atm. 8. Titik embun campuran udara-uap air adalah temperatur pada saat gas telah jenuh oleh uap air. Proses humidifikasi, merupakan suatu proses yang dapat menambah kadar air dalam gas. Dalam prosesnya ada dua cara yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Arah aliran kedua proses tersebut berbeda tergantung bagaimana kita dapat mengatur buka tutupnya valve. Pada proses ini, gas dikontakan dengan air yang berada di dalam labu secara counter current dimana air mengalir dari atas dan gas/udara menngalir ke atas dari bawah, dengan laju alir sirkulasi air tertentu. Data yang diambil dari percobaan ini seperti, suhu air di dalam
labu, suhu gas masuk (Tdin dan Twin), suhu gas keluar ( Tdout dan Twout), dan beda tekanan di dalam labu.
