Jäähdytyksen kotikonstit – tehoa vai ei?

Tässä sarjan neljännessä artikkelissa käsitellään huoneilman jäähdyttämistä ilman koneellista jäähdytystä.

Teksti Emeritusprofessori Antero Aittomäki  

Tilapäiseen akuuttiin helteen kanssa tuskailuun on esitetty monenlaisia helpotuksen tapoja, jopa kikkoja. Tarkastellaanpa fysiikan perusteisiin pohjaten, kuinka tehokkaita nämä keinot ovat.

Kesäaikaan kuuluvat yhä todennäköisemmin myös hellejaksot. Niin jälleen joudutaan erityisesti monissa kerrostaloasunnoissa hikoilemaan kohonneissa sisälämpötiloissa. Varsinaiseen ilmastoinnin koneelliseen jäähdytykseen on vain harvoin mahdollisuus.

Tilapäiseen akuuttiin tuskailuun on esitetty monenlaisia helpotuksen tapoja, jopa kikkoja. Tarkastellaanpa fysiikan perusteisiin pohjaten, kuinka tehokkaita nämä keinot ovat. On syytä ottaa huomioon, että koko huoneilman merkittävään jäähdyttämiseen tarvitaan useamman sadan watin teho.

Apua märästä pyyhkeestä?

Kotikonsteista yksinkertaisimpana tarjotaan märkää kangasta. Sen jäähdytysvaikutus − oikeammin viilennysvaikutus − perustuu veden haihduttamiseen kankaan pinnalta. Veden höyrystäminen vaatii suuren määrän lämpöä, mikä otetaan ympäröivästä ilmasta jäähdyttäen sitä. Jos pystytään haihduttamaan 0,1 g/s eli 360 g tunnissa, on sen antama jäähdytysteho 245 W eli ei ihan merkityksetön. Lämmön- ja aineensiirron lakien avulla voidaan arvioida märän pinnan antamaa jäähdytystehoa.

Jos kangas on kooltaan 1 x 1 m, sisälämpötila 30 astetta ja kosteus 50 % eikä ilma liiku pakotetusti kankaan pinnalla, on jäähdytysteho noin 60…70 W ja kankaan pintalämpötila noin 25 astetta. Vaikutus on siis melko vaatimaton ja teho vain pienenee, mikäli ympäröivän ilman kosteus nousee.

Tehostusta saadaan panemalla ilma pakotetusti liikkeelle esimerkiksi tuulettimella. Jos virtausnopeus kankaan ympärillä on esimerkiksi 1 m/s, on 1 m2:n teho jo yli 150 W. Tällä teholla alkaa olla jo vaikutusta. Lisää tehoa saadaan lisäämällä kankaan alaa tai virtausnopeutta.

Vaatteet märäksi

Aikuisen henkilön ihon kokonaisala on 1,8…2 m2. Lämmön tuotto levossa ilman fyysistä aktiviteettia on 100…150 W, mistä suurin osa pitää poistaa ihon kautta ja vaatetuksen läpi. Vaatetuksen ollessa normaali kevyt, vaatii lievää hikoilua, jotta lämpöä saadaan poistumaan. Tilapäisen avun hyvin henkilökohtaiseen viilennykseen ilman kehoa rasittavaa hikoilua saa kastelemalla vaatteita, jolloin ihon lämpötila laskee siedettävälle tasolle. Tosin konsti ei ainakaan pidempään liene miellyttävä.

Ultraääni apuun?

Veden haihtuminen eli höyrystyminen ilmaan saadaan tehokkaaksi hajottamalla vesi ultraäänellä pieniksi pisaroiksi, jotka haihtuvat riittävän nopeasti. Jotta teho olisi riittävä, täytyy vettä saada haihtumaan 300…500 g/h. Ongelmana vain on huoneen kosteuden nousu samalla, jolloin haihtuminen hidastuu. Liikakosteuden poisto tuulettamalla taas ei ole järkevää, koska silloin lisätään ulkoilman mukana tulevaa lämpökuormitusta. Jos ulkoilman kosteus on suuri, lisätään tuuletuksella ainakin alkuvaiheessa myös huoneilman kosteutta.

Haihdutusviilentimien tehokkuus

Myynnissä on lukuisa joukko erilaisia puhaltimella varustettuja haihdutukseen märältä pinnalta perustuvia viilentimiä. Yksi mahdollisuus on puhaltaa ilmaa vettä säiliöstä imevien huokoisten levyjen ohi. Suuri virtausnopeus tehostaa haihtumista ja pinta-alaa voidaan kasvattaa helposti riittävällä levymäärällä. Esimerkiksi 0,3×0,3 m2:n levyillä 1 cm:n välein saadaan nopeudella 2 m/s levyä kohti teho noin 10 W (kun huoneilma on 30 astetta ja kosteus 50 %).

Veden imeytyminen korkeaan levyyn kapillaarisesti pystysuunnassa ei ole riittävän tehokasta, joten suuremmissa laitteissa valutetaan vesi pumpulla esim. pystyssä olevaan säleikköön, jonka läpi ilma puhalletaan. Tällöin saadaan helposti suuri märkä pinta, jolloin päästään jopa muutaman sadan watin tehoon. Ilma kuitenkin jäähtyy vain 1…2 astetta, joten viilennyksen tunteesta osa perustuu ilman puhalluksen jäähdyttävään vaikutukseen. Pienimmät markkinoilla olevat ”pöntöt” ovat 30…40 cm korkeita, ja niiden teho on melko vaatimaton.

Vastaava sisäilman kosteuden nousu kuin ultraäänikostuttimissa tapahtuu tietenkin myös haihdutusjäähdyttimissä. Erona on vielä jäähdytystehon pienentyminen kosteuden lisääntymisen mukana.

Jäitä pullossa (ja ehkä hatussa)

Jäät ovat kylmiä ja voisi ajatella niillä saatavan helposti apua helteeseen. Lämmönsiirron avulla on arvioitavissa mikä olisi teho. Esimerkiksi kahta litran jäätynyttä vesipulloa nopeudella 2 m/s vapaasti huuhtova ilma antaa jäähdytystehon noin 20 W, siis lähes mitättömästi. Edes ”sixpack” ei siis oikein riitä, ja ”salkullisellakin” jäätäisiin alle 100 W tehon. Tarvittaisiin kunnon pullopatteristo!

Huonekohtaiset jäähdytyslaitteet

Huonekohtaisissa siirrettävissä jäähdytyslaitteissa on kompressori jäähdyttämässä. Höyrystimen ja kompressorin yhteinen teho on saatava lauhduttimella ulos huoneesta. Tavallinen tapa on pistää lauhduttimen poistoputki ikkuna-aukosta ulos. Jos lauhduttimen korvausilma otetaan huoneesta, tulee se joko muista huoneista tai ulkoa vuotoina kuormittaen jäähdytettävää tilaa ja pienentäen jäähdytyksen nettotehoa.

Ilmalämpöpumpulla ei edellä mainittuja ongelmia ole. Aika monesti hankinnan perusteena on lämmityksen energiansäästön lisäksi mahdollisuus viilennykseen. Tehoakin on yleensä riittävästi useampaankin huoneeseen yhtä aikaa. Ilmalämpöpumpun jäähdytykseen käyttämän sähkön kustannuskin jää kesän aikana alle Alkon hanapakkauksen hinnan.

Kylmätekniikkaa maallikoille

Tässä juttusarjassa avaamme kylmätekniikkaa ja sen perusteita niille, jotka eivät sitä ennestään tunne. Tarkoitus on kertoa kylmätekniikasta maanläheisesti ja ymmärrettävästi.

Taideaarteet tarvitsevat kylmää läpi vuoden

Jatkuva tiedonnälkä pitää yrityksen kasvu-uralla

Mansikka viihtyy kesällä viileässä ja talvella pakkasessa