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

  • 福建长汀中复村:红色热土绘新卷

  • “大美中国·西部如歌”国际音乐故事会在重庆举行

独家策划

推荐阅读
刘文郡:中国启动“人工智能+”行动,通过协同推进传统产业改造升级、新兴产业培育壮大与未来产业前瞻布局,让人工智能深度赋能千行百业。中国相继提出《全球人工智能治理倡议》《“人工智能+”国际合作倡议》,发布《人工智能能力建设普惠计划》《人工智能合作发展行动计划》,倡议成立世界人工智能合作组织。
2026-07-27 09:31
7月26日18时,水利部和中国气象局联合发布红色山洪灾害气象预警,江西南部、广东中北部局地发生山洪灾害可能性很大(红色预警)。涂勇介绍,主汛期山区降雨突发性强、峡谷汇水迅猛,进山务必提前关注山洪、暴雨预警,收到预警应立即取消行程。
2026-07-27 09:29
7月26日凌晨,今年第12号台风“红霞”在广东惠州市惠东县平海镇沿海登陆。”  针对台风远距离水汽输送导致的暴雨预报难题,气象部门采用集合预报方法,通过多个模式、多个初始场的集成分析,量化预报的不确定性。
2026-07-27 09:28
眼下正是小龙虾上市的季节,走进安徽省滁州市全椒县十字镇陈浅村潘氏龙虾万亩养殖基地,养殖户们正下田捕捞小龙虾。当前,全椒县稻虾综合种养面积36.5万亩,小龙虾年产量5.5万吨,稻虾全产业链综合产值34亿元、从业人数4万多人,小龙虾成了乡村振兴的主导产业之一。
2026-07-27 09:28
光明日报武汉7月26日电 记者王建宏、张锐从华中农业大学获悉,该校熊立仲教授团队近日鉴定出一个名为“ROAD1”的稻属特异抗旱孤儿基因,并发现携带这个功能等位基因的水稻在田间干旱条件下产量较对照显著提高。
2026-07-27 09:27
光明日报北京7月26日电 记者张胜从自然资源部获悉,每年的7月26日是联合国教科文组织确立的“世界红树林日”。自然资源部数据显示,自《红树林保护修复专项行动计划(2020—2025年)》印发实施以来,我国完成新营造红树林约1.16万公顷(17.4万亩),是全球少数红树林面积持续增加的国家之一。
2026-07-27 09:27
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
黄瓜是受到全球广泛喜爱的蔬菜,它源自喜马拉雅山脉南麓,由其野生祖先驯化而来,历经2000余年的传播扩散,遍布世界。中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前评价,该研究为黄瓜分子设计育种提供了坚实支撑,兼具重要基础科学价值与育种应用前景。
2026-07-23 09:48
中国水稻研究所研究员王克剑团队近日在杂交水稻育种领域取得重要进展——成功研发出克隆效率稳定超过99%、结实完全正常的一系法杂交水稻,团队将其命名为“一系1号”。图为团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。
2026-07-22 09:35
今年新增农业机器人、盐碱地科学与工程、智慧渔业三大新农科专业,分别由江苏大学、山东农业大学、宁波大学首批开设,为涉农人才培养开辟了新跑道。
2026-07-22 09:31
这场举世瞩目的盛会,凝聚共识,密集发布国际合作倡议与行动计划,为促进全球人工智能朝着向上向善、造福人类的方向发展注入了更多新动能。
2026-07-22 09:29
虽然现阶段机器人能做的事还很有限,但这种“人机搭档”的新模式,让我们的生活服务向高品质、多样化和便利化发展。我想,这就是科技落地的意义吧。
2026-07-22 09:28
加载更多