Радіаційний охолодження

Увечері, коли температура акумулюючого пристрою буде вищою температури колектора, останній необхідно відключати. Якщо в якості робочої рідини використовується вода, щоб уникнути її замерзання колектор також закривають. Зниження температури колектора може статися в результаті втрат енергії на довгохвильове випромінювання, яке акумулює пристрій починає випускати в навколишній простір при безхмарному небі. Однак при певних кліматичних умовах цей же ефект можна успішно використовувати для створення дешевих систем охолодження.

Такий вид охолодження можливий в тих випадках, коли атмосферний довгохвильове випромінювання виявляється менш інтенсивним, ніж подібне випромінювання, що випускається поверхнею тіла при температурі навколишнього середовища. Як випливає з гл. 4, такі умови створюються з настанням темряви. При хмарності або підвищеної вологості атмосфера поводиться як чорне тіло, поглинаючи і, отже, випромінюючи радіацію. Оскільки і земля проявляє подібні властивості, то при виникненні навіть незначної різниці між їх температурами починається процес випромінювання в простір через вищерозміщені шари атмосфери. В умовах сухого клімату при відсутності поглинання (або слабкому поглинанні) випромінювання атмосферних водяною парою спектр поглинання вже не є безперервним; в ньому виявляються так звані вікна, в яких атмосфера фактично прозора. Частина випромінювання в цьому випадку безперешкодно розсіюється в простір я компенсується довгохвильовим випромінюванням атмосфери в меншій мірі.

Велика частина довгохвильового випромінювання, що падає на землю, випускається нижніми шарами атмосфери, що лежать не вище декількох сотень метрів. Треба думати, що інтенсивність цього випромінювання визначається температурою і вологістю атмосфери поблизу поверхні землі. Безумовно, енергетичний спектр цього випромінювання не відповідає спектру абсолютно чорного тіла, але, як показують виміри, його можна розглядати як частину випромінювання чорного тіла при температурі навколишнього середовища.

Зараз же ми обмежимося припущенням, що в умовах сухого клімату інтенсивність довгохвильового атмосферного випромінювання в два рази нижче інтенсивності випромінювання абсолютно чорного тіла при температурі навколишнього середовища.

Пристрій подібного холодильника. Хоча за своєю конструкцією він нагадує сонячний нагрівач, всі процеси здійснюються в ньому в протилежному напрямку. Дійсно, колектор нагрівача можна використовувати вночі в якості радіатора, з'єднаного з іншим акумулює пристроєм.

Робота такого пристрою, як і робота нагрівача, супроводжується зміною (в даному випадку зниженням) температури акумулятора енергії, в якості останнього використовується вода, галька або яку-небудь речовину, в якому відбувається фазовий перехід. Результати подібних змін в стані акумулює речовини використовуються лише на наступний день, але не для нагрівання, а для охолодження повітря в системі кондиціонування. На 31 представлений графік, за допомогою якого ми можемо оцінити енергію (або потужність Рр), що віддається акумулятором енергії при різних температурах. У цьому простому випадку залежність Рр від температури акумулятора практично лінійна. З графіка також видно, що якщо радіатор не отримує енергію, то його рівноважна температура лише ледь вище точки замерзання води. Використовувані на практиці акумулюють пристрої повинні бути досить великі, щоб підтримувати температуру постійної на тому рівні »який визначається з міркувань економічної доцільності та комфорту. У нашому прикладі, де нічна температура акумулятора підтримується в середньому близько 300 К, протягом ночі необхідно розсіювати понад 200 Вт енергії з кожного квадратного метра поверхні радіатора. Таким чином, днем ​​ми можемо підтримувати в приміщенні потрібну температуру.

При певних кліматичних умовах така радіаційна система охолодження виявляється не тільки зручною, але і надзвичайно ефективною. Наприклад, на дахах великих будинків фабрик, шкіл, лікарень можна змонтувати комбіновані установки, що поєднують функції сонячного нагрівача і радіаційного охолоджувального пристрою, в яких одні і ті ж панелі в поєднанні з різними акумуляторами енергії днем ​​виконують функції колектора, а вночі - радіатора. Подібні системи особливо зручні для лікарень, де одночасно необхідні і велика кількість гарячої води, і в міру прохолодне повітря в палатах та операційних.

Якщо колектор площею 500 м2, запропонований в гл.-5 для гіпотетичної лікарні, щодня по 8 год використовувати в якості радіатора, то за цей час можна розсіяти до 3 / 4МВт-год енергії. Для такої лікарні цього було б цілком достатньо, щоб підтримувати в палатах, операційних та інших приміщеннях температуру принаймні на 10 К нижче, ніж денна температура зовні.

У наступному розділі, кажучи про холодильних установках, ми знову повернемося до питання охолодження. Тут же ми розглядаємо головним чином системи, робота яких заснована на процесах теплового обміну, і перш ніж перейти до дослідження можливостей цих процесів, коротко зупинимося ще на декількох системах подібного роду.

Схожі статті