En un sistema de refrigeración por evaporación, el aire exterior caliente se hace pasar a través de los paneles de refrigeración húmedos mediante un ventilador accionado por motor. Los paneles de refrigeración se humedecen continuamente mediante una bomba de agua que les suministra agua. A continuación, el aire enfriado se introduce en el edificio. El aire que sale puede enfriarse entre un 60% y un 90% del bulbo húmedo, dependiendo de la eficacia de los medios evaporativos. El aire de salida se enfría entre 10 y 15 °C, pero contiene una gran cantidad de humedad. Por lo tanto, la refrigeración evaporativa directa no se recomienda para la refrigeración en entornos de trabajo y vivienda.
El enfriamiento evaporativo de dos etapas, por otro lado, produce eficiencias de hasta el 114% del bulbo húmedo, lo que resulta en temperaturas hasta 7 °C más bajas y, debido a la temperatura más baja, contiene hasta un 70% menos de humedad que los procesos de enfriamiento evaporativo directo.

El gráfico muestra un ejemplo de un proceso de enfriamiento evaporativo de una etapa frente a un proceso de enfriamiento evaporativo de dos etapas con aire exterior a 35 °C y 30% de humedad relativa. Podemos ver que un proceso de enfriamiento evaporativo de una etapa produce aire interior con un mayor contenido de humedad que un proceso de enfriamiento evaporativo de dos etapas (~80% frente a ~69%). Además, la eficacia del bulbo húmedo de un proceso de enfriamiento evaporativo de una etapa es inferior a la de un proceso de enfriamiento evaporativo de dos etapas (85% frente a 114%). Por último, el caudal de aire necesario para alcanzar la misma temperatura interior de 25 °C con la misma carga térmica (11 kW) es más de 3 veces superior en el caso de un proceso de enfriamiento evaporativo de una etapa (20 960 m3 /h frente a 6000 m3 /h). Esto implica que la producción de humedad de un proceso de enfriamiento evaporativo de una etapa es más de 5 veces superior (118 L/h frente a 22 L/h).
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