Os condicionadores de ar / desumidificadores podem esgotar o calor residual na água de exaustão?

Se bem entendi, os aparelhos de ar-condicionado e os desumidificadores convencionalmente esgotam o calor desperdiçado pelo ar de exaustão, embora ambos também produzam água de exaustão. Eu gostaria de saber,

1. No momento, estão sendo produzidos condicionadores de ar ou desumidificadores que extraem calor pela água de exaustão ?
2. Caso contrário, existem razões físicas ou de engenharia para que isso não seja viável?

Caso de uso: atualmente moro onde o clima é regularmente quente e úmido, e minha moradia atual é configurada de modo que minhas únicas opções viáveis ​​para reduzir o calor e a umidade internos sejam:

1. um ar condicionado externo ineficiente em energia (localizado fora de, mas conectado a minha residência) que também parece ineficiente na redução de umidade;
2. um desumidificador interno com eficiência energética que esgota
   • desperdício de calor na habitação
   • água residual em um reservatório aberto (que eu filtro para beber).

O que eu gostaria seria de uma unidade interna como o meu desumidificador, mas que seria:

1. use suas águas residuais para resfriamento;
2. esvazie a água quente para um reservatório fechado e isolado;
3. {alarme sonoro, desligamento} quando o reservatório encheu (como agora) ou superaquece.

Eu então removia e esvaziava o reservatório do lado de fora.

Eu posso fornecer algumas informações sobre uma solução que você precisaria construir / modificar.

Pelo que uma rápida pesquisa resultou, entendo que você não pode usar as águas residuais para beber diretamente. Sinta-se livre para procurar águas cinzas. Como você apontou, você deseja filtrá-lo primeiro. Eu recomendo fortemente o uso de um filtro à base de biomembrana e certifique-se de que o filtro gere água potável. Você pode ler estas perguntas e respostas no grist.org sobre como reutilizar a água de um desumidificador .

O segundo ponto que quero abordar é o uso do calor gerado e da água fria. A transferência de calor do ar para a água não é muito viável, pois a transferência de calor é bastante fraca. Então, primeiro, eu veria que não é muito eficiente tentar aquecer a água condensada com ar quente. O que constituiria meu próximo ponto, você não veria um grande efeito no uso da água condensada para resfriar qualquer coisa. Você não deve relaxar significativamente seus quartos com ele. O que eu pude pensar muito rapidamente é que você pode esfriar a água com ela, embora a eficiência aqui também não seja surpreendente. Dado um certo$\Delta T$de 10 a 20 K, seria necessário que a transferência de calor ocorresse e, dado que você operaria com água condensada a uma temperatura em torno de 5 ° C, seria possível esfriar algo até o melhor cenário de 15 ° C. Talvez 10 ° C. Isso não é significativamente menor do que a água fria da torneira que recebo por aqui, então acho que não vale a pena.

Como engenheiro profissional, o primeiro passo é dizer que você não deve modificar o seu desumidificador em casa. O refrigerante em uso tem um alto potencial de aquecimento global e as emissões podem causar sérios desastres ao meio ambiente. Além disso, as altas pressões no ciclo podem ser muito perigosas. Sem mencionar que, se o refrigerante vazar para o tanque de água, você pode nem conseguir filtrar a contaminação. Finalmente, se a máquina for projetada incorretamente, você pode rasgar o compressor ou todo tipo de coisa. Portanto, se você estiver interessado, procure um profissional para projetar esse sistema para você.

Dito isto, se você deseja obter um desumidificador personalizado, projetado e personalizado , é possível. Observando o ciclo típico de refrigeração (imagem vinculada à Wikipedia):

Essencialmente, o seu desumidificador tem o ventilador na direção oposta. Ele puxa o ar através do evaporador primeiro e depois através do condensador quente. Tem uma eficiência bastante alta, porque esse ar frio pode remover muito do excesso de calor do condensador.

Um desumidificador personalizado não sopra o ar frio através do condensador, mas mergulha o condensador diretamente no tanque de armazenamento de água. Com isso, a única limitação do calor que você pode suportar seria que o condensador ainda precisaria transformar o refrigerante de vapor em líquido.

Para descobrir o quão quente você pode aquecê-lo, selecione um refrigerante e encontre o ponto de ebulição na pressão operacional do compressor. O R-134a , um refrigerante muito comum, normalmente roda em torno de 18 bar. Esta tabela de saturação afirma que, a 1800 kPa, o refrigerante ferve a 62,9 graus Celsius . Portanto, essa seria a temperatura máxima que seu tanque poderia atingir antes que a geladeira parasse de funcionar. Devido à ineficiência termodinâmica, ineficiência do trocador de calor, etc., você provavelmente obteria 10-20 C abaixo disso, mas certamente seria mais quente que o seu ar. Idealmente, com um processo personalizado, você pode atingir temperaturas realmente quentes - fale novamente com um profissional de design. Não modifique o seu sistema doméstico para mergulhar o condensador.

No momento, estão sendo produzidos condicionadores de ar ou desumidificadores que extraem calor pela água de exaustão? Caso contrário, existem razões físicas ou de engenharia para que isso não seja viável?

É improvável que uma unidade de consumo convencional faça isso. Essas unidades devem ser projetadas para funcionar em uma variedade de condições, incluindo quente e seca. Em um caso como esse, haveria muito pouca água disponível para resfriamento, portanto o sistema teria que ser projetado para funcionar com apenas o resfriamento a ar de qualquer maneira.

As estruturas extras para aumentar o sistema de refrigeração com a água condensada, quando presentes, tornariam a unidade mais complexa, maior e mais cara. Não vale a pena.

Mesmo em condições úmidas, simplesmente não há muita água no ar em relação à quantidade de ar que se move. Pense nos muitos pés cúbicos de ar que passam por um desumidificador para apenas uma gota de água se condensar. Faça as contas:

Vamos comparar o calor em um pé cúbico de ar com a quantidade que uma gota de água poderia absorver. Eu assisti a um desumidificador em um porão úmido, e certamente não estava pingando uma gota por pé cúbico ou ar se movendo. No entanto, 1 pé cúbico é de 28,3 litros. A 30 ° C e 1 atm, esse pé cúbico de ar tem uma massa de cerca de 33 gramas. Na aula de química, geralmente calculávamos que havia 20 gotas de água por ml, portanto uma gota tem uma massa de 1/20 g, ou 50 mg. O pé cúbico de ar é, portanto, 660 vezes mais massivo que a gota d'água.

Vou parar por aqui, pois parece inútil continuar. Não procurei a capacidade relativa de calor da água líquida versus nitrogênio e oxigênio gasoso. Mas mesmo é que a água é várias vezes mais, um aumento de alguns graus da gota de água simplesmente não vai representar uma grande diminuição no ar. E é claro que você não pode transferir o calor do ar para a água de forma 100% eficiente.

Portanto, mesmo com uma alta taxa de condensação, esse pouco de resfriamento extra simplesmente não vale a complexidade, o tamanho e os materiais extras para usá-lo.

O que você pode fazer é colocar um trocador de calor no fluxo de ar de exaustão (quente) e, em seguida, passar a água residual (fria) por ele antes de descarregá-la para fora. Estou visualizando um radiador reciclado de um carro, com uma pequena bomba para levar a água do desumidificador para a abertura superior do radiador. Você definitivamente precisa despejar a água do lado de fora, pois ele vazará lentamente o calor de volta para sua casa, se você a guardar dentro.