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

  • 南京大屠杀又添新证

  • 云南普洱:博览会上的茶咖相遇

独家策划

推荐阅读
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
大国工匠的成长是一个长期、连续、贯通的过程,职业教育要为学生构建可持续发展的成长通道。在新时代的征程中,职业教育应不断探索符合技术技能人才成长规律的教学模式,为培养更多大国工匠、能工巧匠作出更多贡献。
2025-12-05 10:15
12月1日至4日,第十三届世界科学记者大会在南非比勒陀利亚举行。
2025-12-05 10:48
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
近日,由中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所研究员丁林领衔的大陆碰撞与高原隆升团队,系统梳理了青藏高原隆升的历史细节。
2025-12-03 09:28
建设教育强国,基点在基础教育。 特别值得一提的是,我校教师创新性地构建了以跨学科项目学习为核心、贯通小初高认知发展,融合科学家精神、工程师思维与设计师视角的科学教育“PRIDE项目式课堂”模式。 此外,科学教育联合培养共同体,也是学校科技教育的有力支撑。
2025-12-02 10:09
今年12月2日是第十四个全国交通安全日,相关部门将围绕“文明交通 礼行天下”主题开展一系列活动。”  公安交管部门提醒:重载车辆、新手驾驶人等慢速群体尽量使用右侧车道通行,减少因较大速度差导致交通拥堵或事故。
2025-12-02 10:08
作为国内单机容量最大、效率最高燃气机组,与传统燃煤机组相比,应急调峰能力大幅提升,能源利用更高效。其碳排放强度仅为百万千瓦燃煤机组的40%,且几乎不产生颗粒物和二氧化硫,从源头减少污染。
2025-12-02 10:08
近日,法国空中客车公司与欧盟航空安全局相继发布声明,要求全球约6000架空客A320系列飞机紧急停飞维修。“此次事件的核心原因是受到单粒子翻转的影响,同时也暴露出航空电子设备对高空飞行环境中太阳辐射影响应对不足。
2025-12-02 10:07
加载更多