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

  • 巾帼共绘新时代

  • “世界市长对话·敦煌”活动外国嘉宾参访敦煌

独家策划

推荐阅读
十多位国内外医学“大咖”在接受“新华深读”栏目采访时表示:结节检出率升高,核心原因是检查设备精度的显著提升,让过去难以发现的微小结节“无所遁形”。随着医学影像技术的进步和体检普及度的提升,甲状腺、乳腺及肺结节的检出率呈上升趋势。
2025-10-13 10:26
现有将聚合物转化为金属或陶瓷的技术,往往会导致材料多孔、强度不足,而且部件会出现严重收缩,导致变形。这种3D打印工艺实现了从“制造零件”到“生长功能”的跨越,有望为航空航天、生物医疗、机器人等领域带来新的变革。
2025-10-13 10:24
一个国际科研团队在9日出版的《天体物理学杂志》上发表研究称,他们首次拍摄到两个黑洞相互环绕运行的无线电影像。由芬兰图尔库大学天文学家领衔的研究团队,瞄准一个异常明亮的星系核心中心区域名为OJ287的类星体,成功拍摄到其中两个黑洞相互绕行的珍贵画面。
2025-10-13 10:23
作为深远海风电产业链的“链主”企业,运达能源科技集团股份有限公司(以下简称“运达能源科技集团”)见证并引领了中国风电从无到有、从弱到强的全过程。2024年,中国风电新增装机容量达79.8GW,占全球新增装机总量的68.2%,这意味着,全球每新增3台风机,就有近2台落地中国。
2025-10-13 10:22
10月14日,一场赏心悦目的木星伴月将在凌晨上演,为初秋天宇增添一抹诗意。木星是一颗气态行星,也是太阳系中个头最大的行星,虽然距离地球比较远,但由于个头大,从地球上看起来非常明亮。
2025-10-13 10:19
团队进一步提出了跨平台系统设计方法论,包含二维-CMOS电路协同设计、二维-CMOS跨平台接口设计等,并将这一系统集成框架命名为“长缨(CY-01)”架构。据了解,团队下一步计划建立实验基地,与相关机构合作,建立自主主导的工程化项目,并计划用3至5年时间将项目集成到兆量级水平。
2025-10-13 10:18
日前,位于浙江杭州的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置的核心设备正式启用。
2025-10-11 09:44
近日,中国科学院广州地球化学研究所与国际合作团队在国际学术期刊《自然·地球科学》发表论文指出,海洋硫酸盐浓度的变化能够改变甲烷的消耗方式。
2025-10-11 09:43
著名科幻作家刘慈欣在小说《诗云》中曾描写过“微型白洞”,让很多人浮想联翩。有趣的是,白洞和黑洞在数学上是同一个“解”——它们的质量、角动量、电荷都相同,唯一的区别是时间反了过来。
2025-10-11 09:40
“金钉子”是定义和区别全球不同年代所形成的地层的“锚点”,用来划分全球地质年代界线。
2025-10-11 09:38
植物生长不仅依赖阳光雨露,更与土壤中“看不见的世界”密不可分——这里生活着大量微生物,它们附着在根系上,帮助植物吸收养分、抵抗逆境。
2025-10-11 09:32
5年来,坚持把创新摆在国家发展全局的突出位置,我国科技事业取得历史性成就、发生历史性变革,国家综合创新能力排名由2020年的第14位提升至2024年的第10位。
2025-10-10 10:16
在人工智能(AI)与神经科学的强强联合下,美国加州大学旧金山分校与艾伦研究所团队联合开发出一种名为CellTransformer的AI模型,助力绘制出目前最精细的小鼠脑图,共包含1300个脑区及亚区。
2025-10-10 10:13
美国麻省理工学院研究团队结合模拟计算与机器学习,研制出一种新型3D打印铝合金,不仅耐高温,强度更是传统铸造铝合金的5倍,且比未经机器学习辅助设计的合金强度高出50%。
2025-10-10 10:10
连日来,北方气温骤降,不少秋冬季独有的养生方式和健康说法随之而来,有些操作或说法听起来科学健康,但权威专家表示,如果开展不当反而会带来健康风险。
2025-10-10 10:07
国家粮食和物资储备局8日印发通知,对有效应对部分地区连阴雨天气影响、进一步做好秋粮产后服务和收购工作作出安排部署。
2025-10-10 09:55
甲烷的“寿命”与浓度变化的规律性,指向一个结论:火星上必然存在持续产甲烷的源头,且其“产量”会随季节变化。蛇纹石化反应虽能解释甲烷的持续存在,却无法说明其浓度的季节性动态变化,难以单独作为火星甲烷的主要来源。
2025-10-09 10:18
国庆假期,中国科技馆推出“双节共欢聚,科技乐翻天”系列主题科普活动、华夏科技学堂国庆特别活动、特效影院VR大空间沉浸体验、人工智能互动应用,与新开放的海洋展厅一起,为观众打造一场科普盛宴。
2025-10-09 10:17
对采集的891份浮选样品进行分析与鉴定,共获得约3.2万粒炭化植物遗存,发现的农作物种类有粟、黍、水稻、大豆与小豆。研究团队对东亚地区140余处考古遗址出土的小豆遗存进行比较,发现黄河流域、日本与韩国的小豆在不同阶段表现出差异明显的演化轨迹。
2025-10-09 10:16
”  一次和邻村牧民闲聊时,王海强得知有人靠卖草捆赚钱,心思顿时活络起来。据统计,今年科右前旗像王海强、宝音这样以卖草为主的牧民有150余户,草产品销售总额预计突破2000万元。
2025-10-09 10:15
加载更多