点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:古人是如何制冷的?这种空调更节能!
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

古人是如何制冷的?这种空调更节能!

来源:蝌蚪五线谱2023-07-11 13:43

  夏天来了,又到了吃烧烤、喝啤酒的季节,我们经常看到在路边摊上吹着空调、喝着啤酒、大快朵颐的食客。

  不知道你有没有观察过,这种吹出凉风的空调扇可不是我们办公室或家里安装的那种空调器,这种空调扇和户外喷雾降温,甚至和古代的“自雨亭”“含凉殿”有着相同的原理,它们利用的其实是蒸发冷却。

  空调扇、户外喷雾系统与自雨亭

  一、什么是蒸发冷却?

  蒸发冷却是一种通过水的蒸发来冷却空气的过程,即水会吸收空气的热量而蒸发从而冷却空气。

  空气越干燥,其容纳水分的能力越强,用水喷淋空气时,空气温度的降低程度越大,如果采用温度更低的自来水或井水,其空气的降温效果更佳。

  因此,在高温干燥环境下,采用蒸发冷却空调扇来冷却空气比采用空调器要少消耗很多的电能,从而具有很好的节能效果。

  但是空气中能够容纳的水分含量是有限的(到达极限后再增加水分就会以液态水的形式从空气中流出),因此,蒸发冷却能够制取的低温空气温度受到这一特性的限制,不可能制取很低温度的空气。

  二、原来古人就用过蒸发冷却制冷

  数千年前,古埃及和波斯以屋顶风井“捕风器”的形式使用了蒸发冷却空调。“捕风器”设置在逆风处,空气沿风井向下流动进入楼内的喷泉处,然后把冷却的空气送入室内。

  中东地区带有挡风板的“捕风器”以及室内喷泉(公元前2世纪的壁画)

  在中国古代也有蒸发冷却空调的记录,汉朝发明家丁缓发明了七轮扇,“七轮扇连七轮,大皆径丈(《西京杂记》卷一)”,后世用水力驱动它、并将水流引入到空气流动的位置,不仅提供了动力、还利用蒸发冷却降低空气温度,让人们感觉“泠泠瑟瑟,非丝非竹,天籁遥闻(乾隆《圆明园四十景图咏》)”。

  类似的还有自雨亭、含凉殿,有诗云“琥珀盏红疑漏雨,水晶帘莹更通风(刘禹锡《刘驸马水亭避暑》)”,将冷水输送到顶部,然后从房檐四周流下形成水帘,起到避暑降温的效果。

  预估含凉殿原理 圆明园四十景水木明瑟

  在古代,利用蒸发冷却原理避暑纳凉、清凉一夏往往是达官贵人才能享受到的服务,而今,随着社会的发展,用电驱动制冷的空调器、多联机已经“飞入寻常百姓”家庭,然而,蒸发冷却这种方式仍然有着不可替代的作用。

  蒸发冷却从之前非常简单的一种通风降温方式,转变为一种利用干空气等可再生能源的节能、绿色的技术,将有效推动“碳达峰、碳中和”的实现。

  三、绿色节能的蒸发冷却技术

  在西部干旱或半干旱地区,很多工业建筑使用蒸发冷却降温空气系统完全可以替代机械制冷空调系统,而在湿润和半湿润地区,也可以利用露点蒸发冷却实现制冷,从而改善车间的工作环境。

  在大数据时代,通信机房和数据中心全年不间断运行,能耗持续增加,而在冬季或过渡季节利用蒸发冷却技术,结合夏季间接蒸发冷却预冷,可大幅降低全年运行能耗。

  蒸发冷却也在家用空调有着不可替代的作用,除了前面提到的空调扇外,蒸发冷却也可以和新型家用空调技术结合。

  在2021年举办的全球制冷技术创新大奖赛中,中国团队提出了“集成蒸发冷却和太阳能光伏的先进蒸气压缩制冷技术”的空调器方案, 将蒸发冷却、太阳能光伏和高效制冷系统有机结合,实现了空调器的高效节能和室内温湿度的精确控制,从2100多支团队中脱颖而出获得冠军。

  该技术应用蒸发冷却将干燥的空气作为室内环境的调控手段,结合气候适应的通风控制技术,实现了通风、降温、除湿功能,开辟了空调技术发展新方向。

  将蒸发冷却这种有数千年应用历史的技术与新型技术相结合,挖掘蒸发冷却的应用价值和节能潜力,从而能为全球节能减排、低碳转型贡献更多智慧、方案和力量,为绿色发展注入强大动能。

  全球制冷技术创新大奖赛颁奖仪式

  参考文献:

  [1] Kheirabadi, Masoud (1991).Iranian cities: formation and development. Austin, TX: University of Texas Press.

  [2] 徐爱清.古人避暑有何诀窍[J]. 科学大观园, 2022,No.645(13):72-75.

  END

  作者:杨子旭,清华大学建筑技术科学系博士后

  供稿:北京制冷学会

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 假期旅游热 祖国山河美

  • 建设巅峰气象观测网络 揭示极高海拔区气候变化特征

独家策划

推荐阅读
科技立则民族立,科技强则国家强。近年来,科技创新能力日益成为综合国力竞争的重要因素,世界各主要经济体将科技创新视为未来发展的决定性因素,纷纷加快布局、加大投入,以抢占未来技术制高点。
2023-10-02 09:06
10月1日中午,杭州亚运会赛程过半。中国队金牌达到114枚,以218枚奖牌的总数,牢牢占据亚运会奖牌榜第一名的位置。
2023-10-01 15:19
由自然资源部组织的中国第13次北冰洋科学考察队27日乘“雪龙2”号极地科考破冰船返回上海,标志着中国第13次北冰洋科学考察任务圆满完成。
2023-09-28 10:10
气候变化是当代人类面临的最为紧迫和复杂的全球性危机和挑战之一。尤其是自工业革命以来,在人类活动的主要影响下,世界正经历着以全球变暖为显著特征的气候变化
2023-09-28 10:55
从探索星辰大海,到聚焦国家需要,如今,越来越多的青年学生成长为科技创新的有生力量。怀揣科技报国理想,太原理工大学学生王煜尘成为中国极地科考史上在站时间最长的大学生。
2023-09-28 10:50
在淳安界首体育中心场地自行车女子团体竞速赛现场,中国队选手鲍珊菊、苑丽颖和郭裕芳意气风发,头戴“哪吒”头盔,脚踩“风火轮”,在“碗”状的环形赛道上飞速旋转,以打破亚运会纪录的成绩夺得冠军。
2023-09-28 10:49
27日,在哈伊高铁铁力至伊春段伊春西站施工现场,重达556吨的站房屋面球形网架结构顺利顶升到位,标志着由中铁建设集团承建的我国最北高铁站——伊春西站正式封顶。至此,哈伊高铁铁力至伊春段全线站房施工将全面转入站房屋面和装饰装修阶段。
2023-09-28 10:48
46秒376!9月26日,杭州亚运会淳安赛区迎来了新的纪录!
2023-09-28 10:15
农业农村部26日召开全国粮油等主要作物大面积单产提升现场观摩暨秋冬种工作部署会。
2023-09-28 10:12
圆环阵太阳射电成像望远镜通过工艺测试,正式建成。
2023-09-28 10:07
建设绿色智慧的数字生态文明,是实现经济转型升级和高质量发展的内在要求。
2023-09-28 10:03
随后,越来越多的探测结果为月球“南极”撞击坑底部永久阴影区内存在“水冰”提供了有力证据。
2023-09-27 10:11
在位于浙江杭州萧山区的杭州亚运会赛事总指挥部,一块综合智慧大屏正实时更新反映场馆状况的各类数据。
2023-09-27 10:08
作为一种旨在收集、保存、解释和利用个人和社区在过去事件中的经历、记忆、观点与情感的研究方法与学科领域,通过积极倾听地球居民的声音,口述史成为理解和探讨个人和社区如何经历、解释、传播与应对气候变化的有力工具。
2023-09-28 10:27
英国布里斯托大学研究团队用一个模拟温湿度模式的气候模型预测,整个未来超大陆将会超过哺乳动物热应激极限。
2023-09-27 10:06
城市的生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三个由大到小的层面。
2023-09-27 10:02
日前,中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子密钥分发研究中取得重要进展。
2023-09-27 09:46
日前,山东农业大学生命科学学院院长李传友教授团队在国际植物学领域顶尖期刊《自然-植物》在线发表论文。该团队成功克隆出番茄的FS8.1基因,阐明了FS8.1基因调控果形建成的细胞学基础和转录调控网络,
2023-09-26 05:10
地球正朝着平均温度上升的方向急速前进。一个气候模型显示,2023年,地球温度有55%的可能性比工业化前水平高出1.5℃。
2023-09-26 09:52
“不断尝试、不断试错,才可能有不经意间的发现。”这是陈辉的科研态度。看似“笨拙”的执着,却帮助他走得更远。
2023-09-26 09:51
加载更多