Поможет ли установка разбрызгивателя на крыше охладить мой дом?

Я живу в Южном Техасе. На прошлой неделе у нас была ужасная жара, температура на улице держалась в диапазоне 110–115 градусов по Фаренгейту. Я установил беспроводной термометр на чердаке, и в самые жаркие дни он показывал 130 градусов по Фаренгейту. Кондиционер не отключался, когда был установлен на 77 градусов. Сходил в строительный магазин, купил набор из трёх разбрызгивателей, которые можно подключить последовательно. У меня был запасной электромагнитный водяной клапан на 24 В, и я подключил его к разбрызгивателям на крыше. Мне пришлось сделать таймер, который будет включать разбрызгиватели на 10 секунд каждые 3 минуты (я инженер-технолог, так что сделать его не составило труда), и вуаля! Температура на чердаке составляет 36 °C, хотя всего несколько дней назад она была 54 °C при температуре снаружи 43 °C. БОЛЬШАЯ, ОГРОМНАЯ разница, и знаете что? Мой кондиционер наконец-то включается и выключается в самые жаркие дни! Теперь я включаю систему только в часы пиковой солнечной активности, и у меня нет стока для воды, потому что она вся испаряется.

Я живу в восточной части штата Вашингтон, и у нас только что была зафиксирована рекордная температура — 118 градусов по Фаренгейту. Для отопления и охлаждения у меня установлен тепловой насос с источником воды из неглубокого колодца. Кондиционер работал постоянно, чтобы поддерживать температуру, поэтому я установил на крыше разбрызгиватели типа Hunter. Измерительных приборов на чердаке нет, но температура на поверхности крыши составляла от 70 до 95 градусов в местах, где была разбрызгана вода, и от 155 до 165 градусов в местах, где вода не разбрызгивалась. Температура воды в моём колодце составляет около 59 градусов, и мне всё равно, насколько эффективно просто поддерживать её во влажном состоянии для испарительного охлаждения. Я стремлюсь к общему эффекту, включая охлаждение прохладной водой горячей поверхности.
С крыши стекает вода, но это не проблема.
Мой тепловой насос включается гораздо реже, что компенсирует затраты на водяной насос.

Да, вода на крыше поможет охладить её. Охлаждение с помощью жидкости, стекающей из разбрызгивателя, неэффективно, но испарительное охлаждение с помощью небольшого количества воды (например, при периодическом разбрызгивании) очень эффективно.

При испарении 1 галлона воды расходуется 8000 БТЕ. Если вы раз в час будете выливать на крышу 1 галлон воды, которая будет испаряться, то получите такой же охлаждающий эффект, как от установки кондиционера мощностью 8000 БТЕ. (Мощность кондиционера измеряется в БТЕ — британских тепловых единицах, которые обозначают количество тепла, перемещаемого в час.)

Это как кондиционер мощностью 0,66 тонны, предназначенный для охлаждения поверхности крыши! (В системах отопления, вентиляции и кондиционирования 1 тонна означает количество тепла, необходимое для того, чтобы растопить 1 тонну льда за 24 часа, что составляет 12 000 БТЕ в час. Таким образом, 8000 БТЕ / 12 000 БТЕ = 1 тонна охлаждения).

Если вы добавите слишком много воды (или будете делать это слишком часто), она начнёт вытекать, и в этот момент не вся вода будет участвовать в испарительном охлаждении. Она будет участвовать в обычной теплопередаче через тепловую массу, которая оказывает гораздо меньшее влияние.

Для нагрева 1 фунта воды на 1 градус требуется 1 БТЕ. Если вы поставите 1 галлон (8,34 фунта) воды температурой 70 градусов в герметичном пластиковом контейнере на крышу, температура которой составляет 160 градусов, и вода нагреется до 130 градусов, вы потратите 500 БТЕ тепла с крыши (60 градусов x 8,34 фунта). Если вода не запечатана в пластик и испаряется, вы потребляете дополнительно 8000 БТЕ по мере испарения этого галлона. Как только из-за испарения температура крыши опустится, скажем, до 100 градусов, дополнительный галлон воды с температурой 70 градусов сможет нагреться максимум до 100 градусов, то есть на 30 градусов, что потребует всего 30 x 8,34 = 250 БТЕ.

Проще говоря, охлаждение будет эффективным, если вода будет стекать в небольшом количестве или не будет стекать вовсе. Налейте как можно больше воды, чтобы обеспечить максимально эффективное охлаждение.

В промышленных зданиях такое испарительное охлаждение не просто снижает количество тепла, поступающего с крыши, — оно может изменить направление теплового потока и сделать крышу охлаждающим элементом! Тёплый воздух внутри крупного завода поднимается вверх, и его температура внутри здания часто превышает 100 градусов по Фаренгейту. Крыша с испарительным охлаждением может снизить температуру поверхности крыши с 165 до 90 градусов по Фаренгейту и отводить тепло из здания.

Некоторые инженерные расчёты на промышленном уровне: https://www.plantengineering.com/articles/consider-evaporative-roof-cooling-to-reduce-your-hvac-load/

испарение воды = 2250 кДж/кг
в лучшем случае КПД кондиционера составляет 500%
=> испарение воды обходится в десятки раз дешевле

Отлично подойдёт шланг для полива, который подаётся с помощью небольшого насоса (например, 0,5 галлона в минуту) из бочки для сбора дождевой воды, установленной под водосточным желобом. Подключите насос напрямую к солнечной батарее, и вуаля! мгновенное управление в дневное время.

Поскольку всё, что не испаряется, возвращается в бочку с дождевой водой, а энергия солнца бесплатна, я не вижу необходимости ухаживать за растением, если только не наступит засушливый период или зима.

Как правило, чтобы разобраться в концепции, нужно разделить разницу на части.
При температуре контакта с крышей 110 градусов по Фаренгейту вода нагревается до 70 градусов по Фаренгейту. Таким образом, температура нижней части кровельной мембраны должна быть от 20 до 90 градусов. Это половина пути к охлаждению поверхности крыши и, возможно, четверть всей нагрузки по охлаждению.

Я инженер на пенсии, живу во влажном Мэриленде, в доме с плоской крышей (уклон 1/4 дюйма на фут), типичной гравийной кровлей. Вдоль высокого края я установил систему капельного орошения: отверстия диаметром 1/16 дюйма на 18-дюймовом кабеле, на несколько дюймов выше крыши, с клапаном для капельного орошения. Система управляется таймером, который включается на 15 минут примерно раз в час. При высокой температуре, около 38 °C, я использую его чаще. Я вижу, как мокрая линия медленно стекает к краю водостока. Она смачивает около 80 % поверхности. (На наклонных крышах он будет работать хуже,
так как ему нужно время, чтобы испариться.)

Температура гравия на моей подъездной дорожке составляет 130 градусов по Фаренгейту, а температура воды, стекающей по водосточному желобу, — 80 градусов по Фаренгейту. С этим борется мой 5-тонный агрегат. Большая часть воды испаряется, часть стекает. Испарение происходит в пограничном слое, где влажность намного ниже, чем указано в прогнозе погоды.

У меня недостаточно инструментов для точного анализа системы, но, по моим прикидкам, это устройство весом от 6 до 20 тонн, а в жаркие дни — больше. В самые жаркие дни оно работает примерно за 50 центов в день.

Это также снижает термическое воздействие на кровельный материал, при котором тепло разрушает эластомеры, и, конечно же, значительно уменьшает износ компрессора.

Я бы запатентовал эту идею, но она не моя. Мой отец, инженер, использовал её во время Второй мировой войны в армии, когда холодильных установок было мало. Он делал ящики для хранения мяса для солдат под крышей с охлаждением.

Я знал одного парня, который пробовал использовать поливочный шланг на крыше. Поскольку он включал его только тогда, когда крыша была горячей, вода смывала черепицу, сокращая срок службы крыши.

Я бы хотел, чтобы такое охлаждение работало только во время кратковременных периодов сильной жары, когда кондиционер не справляется. Раз в год у нас бывает двух- или трёхдневная жара, когда кондиционеру приходится работать на полную мощность. В остальное время всё в порядке. Все дорогостоящие решения (солнечные батареи, покраска крыши, посадка больших деревьев и т. д.) в такой ситуации бесполезны.

А что, если распылить на виниловый сайдинг с той стороны, куда попадает солнце, специальный состав?

Обожаю доморощенных квотербеков. Я живу на Карибах. Дома построены из бетонных блоков, покрытых штукатуркой/облицовкой. Крыши обычно покрыты терракотовой или бетонной черепицей. Лишь в немногих домах есть чердак, отделяющий внешнюю крышу от внутренней, а слово «изоляция» здесь ещё не придумали. Бетон накапливает солнечное тепло в течение дня и очень медленно отдаёт его ночью, когда температура снаружи может быть на 20 градусов ниже, чем внутри. Температура внутри помещений начинает снижаться только к трём часам ночи, а солнце возвращается через 3,5 часа. Небольшая передышка. Светлая краска помогает, но бетон есть бетон, и горячий бетон остаётся горячим до тех пор, пока его не охладит что-то вроде сильного ливня.

Я сделал именно так. Закрепил мощную разбрызгивающую головку на центральной части крыши. Подсоединил садовый шланг и таймер полива. Отрегулировал разбрызгиватель так, чтобы он заканчивал свою дугу примерно в метре от края крыши. Вода распыляется в течение 10 минут каждый час, чтобы крыша полностью пропиталась влагой. Излишки воды стекают в водосточные желоба и в дождевую бочку, которая питает банановые растения, которые очень любят воду.

Внутри дома на 10–15 градусов прохладнее, чем было до того, как я начал распылять воду. Я бы предпочёл включать разбрызгиватель каждые 30 минут на 5 минут, но не смог найти совместимый с шлангом таймер с такой точностью программирования. Я пришёл к выводу, что лучше не допускать перегрева крыши, чем пытаться охладить её после того, как она нагрелась. Таймер включается примерно через 30 минут после восхода солнца и выключается на ночь примерно через час после захода солнца.

Вся система стоит менее 100,00 долларов. Имеет большое значение. Потребление воды велико, но я нахожусь на скважине, поэтому мне все равно. Система запотевания крыши стоимостью более 1000 долларов могла бы быть более эффективной при охлаждении воздуха над крышей и использовать меньше воды, но здесь, на Карибах, влажность часто высока, поэтому может пострадать охлаждение воздуха за счет испарения и образования тумана (каламбур). Вода, которая холоднее, чем крыша, охлаждает крышу. Всё очень просто.

Это точно работает, особенно на металлических крышах. При постоянном опрыскивании металлическая крыша работает как теплообменник. Вы отводите тепло быстрее, чем оно поступает :)

Я живу на юге Луизианы. В 2014 году в жаркий летний день я измерил температуру на чердаке, и она составила 130°. Затем я установил систему непрерывного орошения крыши, и температура на чердаке поддерживалась на уровне 85° при температуре снаружи 98°. Это работает, и мой кондиционер стал работать гораздо меньше.

Вопрос был в том, охладит ли он дом, и ответ — да, охладит. Что касается эффективности, стоимости и т. д.... Я живу на
озере и использую насос.

Посадите дуб, подождите 10–20 лет, и проблема будет решена: появится тень!

В дополнение к ответу @Vebjorn Ljosa: вы также можете установить солнечные панели на своей крыше. Если вы хотите установить солнечные панели на своей крыше, обратите внимание на организацию под названием One Block Off the Grid (http://1bog.org/). 1Bog поможет вам найти местного подрядчика, и в зависимости от штата, в котором вы живёте, вы сможете продавать свои энергетические кредиты другим компаниям и получать дополнительные деньги.

Если речь идёт о здании с открывающимися окнами, я бы подумал о разбрызгивателях/газонах/оросителях на уровне земли. В моём доме нет кондиционера, но у нас есть приличный ветер, дующий с севера на юг, и если я включаю разбрызгиватели на северной стороне дома и открываю окна, то заметно охлаждаюсь.

В высокогорных пустынных районах рестораны с летней террасой нередко устанавливают системы распыления воды для охлаждения открытых площадок в жаркие часы дня.

В конечном счёте эффективность испарительного охлаждения будет во многом зависеть от относительной влажности в вашем регионе. Там, где воздух сухой, испарительное охлаждение работает хорошо. Если вы живёте во влажном регионе, в воздухе и так много влаги, поэтому испарение будет незначительным, а соответственно, и охлаждение — слабым.

Я слышал, что люди используют спринклеры, установленные на крышах, в качестве последней линии обороны в районах с высокой пожарной опасностью. Не знаю, насколько это эффективно.

Я думаю, что вы просто потратите много воды, а охлаждающий эффект будет незначительным.

Лучший способ охладить крышу — изменить её цвет. Крыша с чистой, гладкой, ярко-белой поверхностью может отражать около 85 % падающего солнечного света и излучать тепловое излучение с эффективностью 90 %. Такая поверхность будет всего на 5 °C теплее наружного воздуха в обычный летний день. Для сравнения: поверхность стандартной серой крыши, которая отражает лишь около 20 % падающего солнечного света, будет на 40 °C теплее наружного воздуха. См. http://coolcolors.lbl.gov/.

В некоторых зданиях в Калифорнии теперь требуется устанавливать крыши светлых оттенков, чтобы снизить энергопотребление на охлаждение.

Кажется, это было бы немного расточительно и не слишком эффективно.

Я бы предположил, что на крыше температура окружающей среды не так важна, как постоянное воздействие солнечных лучей, которые нагревают устройство. Например, когда я сажусь в машину здесь, в Техасе, температура окружающей среды составляет 32 градуса по Цельсию, но в машине, нагретой солнцем, она поднимается до 43 градусов. Если бы машина стояла в тени, она показывала бы нормальную температуру.

Поэтому я бы сказал, что лучшим решением будет максимально защитить себя от солнца.

Я представляю себе что-то вроде открытой с одной стороны мини-крыши, почти как небольшой навес над устройством или хорошо проветриваемая маленькая хижина, построенная вокруг него.

Это всего лишь мои безумные идеи, я никогда не слышал ни об этой проблеме, ни о её решении.

Редактировать
Это при условии, что вы пытаетесь охладить кондиционер. Если же вы хотите снизить температуру крыши, я бы посоветовал обратить внимание на ответы @Vebjorn Ljosa и @Jeff Widmer, а не на решение с водяным охлаждением.