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一种更舒适、环保的“冷却空调”

(2025-09-18 02:25:45) 下一个

曾经去一西人朋友家做客,正值盛夏酷暑,走进朋友家大门,一股清凉的微风迎面而来,非常舒适。进了门,随手把门带上,怕室内的冷气跑掉。不想朋友说不要关门,我用的是Evaporation Cooler,室内外要通风。从此记住了这种用起来“不关门窗”的空调机。

后来做了一些了解,到底什么是Evaporation Cooler呢?中文叫“蒸发冷却空调机”,或“蒸发冷气机”,简称“冷气机”。为什么这类空调机器节能环保?为什么更有益健康?使用方法有些什么不同?

一.工作原理

1.  什么是“蒸发冷却”?

大家有这个体会,在天热的时候当我们将湿手放在空气中,会有凉爽的感觉。此种凉爽感觉不是因为水温,而是因为手上水分蒸发后,蒸汽带走一定的热量所造成。这就是所谓的“蒸发冷却”现象。 

物理实验发现,水在蒸发的过程中其降温效率与水温本身没有多大的关系,也就是说常温水和冰水的蒸发降温效果几乎是一样的。但是降温效果却直接受蒸发的速度有关系,要是把湿手在空气中晃动,或是用风扇吹风,蒸发的速度快,降温效果就很显著。 

2. 氟利昂空调机原理:

常规的氟利昂空调机是用压缩泵将气态的氟利昂压缩为高温高压的液态氟利昂,然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态氟利昂,所以室外机吹出来的是热风。 

当氟利昂途经毛细管进人蒸发器(室内机),由于空间突然增大,压力减小,液态的氟利昂就会气华,变成气态低温的氟利昂,从而吸收大量的热量,蒸发器就会变冷,室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过,所以室内机吹出来的就是冷风。最后气态的氟利昂回到压缩泵继续压缩,周而复始继续循环。所以氟利昂空调机除了输送冷风的风扇,还有能耗很高的氟利昂压缩泵。 

过去大部分电冰箱的工作原理是使用这种带有氟利昂压缩泵的制冷原理,现在民用更多的是用“变频式制冷”Inverter-Based Cooling, 这是改进的压缩制冷,比老式“氟利昂空调机”更节能,环保。 

3. 蒸发冷却空调机原理 

近年来随着应用技术的成熟,利用这种“蒸发冷却”现象制作成大小不同的“蒸发冷却”空调机产品越来越多。而通常用“蒸发冷却”原理制作的空调机,一般採用二个方法:使用“喷雾系统”以及“穿透水帘系统”。二者之差异在于水与空气相互作用的方式不同。使用喷雾系统时,其目的在与产生微水滴,使这些微水滴在温室内漂浮,并在蒸发时将热量从空气中去除。使用水帘时,让空气强迫通过水帘,水分被蒸发并将空气中之热量去除。 

喷雾系统结构简单,造价低,早期产品中使用较多。但喷雾系统随着大量的水雾散发在室内,使得室内湿度增加,会带来一系列负面因素,所以近年来在民用市场上逐渐被淘汰,只是用于工业和农业适合高湿度情况下的降温,比如大棚种植业。 

这是一个典型的“蒸发冷却”空调示意图:

蒸发冷却空调的原理很简单,热空气由于风扇的吸力进人“水帘”,也就是上图的蒸发冷却板,形成了具有一定湿度的冷风。而“水帘”只是

一个蒸发冷却板,大部分水又会流入收集器中作为下次循环,不像上面介绍的喷雾系统直接向室内输送雾化水气。 
而整个循环没有使用老式耗能很大的氟利昂加压泵,所以能耗非常低,整机工作时非常安静。

说明:我们传统观念以为“冷气机”是往空气里喷水,导致环境湿度增加,这种观念是不正确的。 

3. Breezair产品

“蒸发冷却”空调的产品很多,一些供单间房屋使用的可移动式(Potable)也非常受欢迎,最便宜的一两百澳元就可以买到。当你仔细看介绍时会发现,大多都带一个10立升的水箱,这就是用来存储供水帘冷却的用水。 

澳洲很多住家安装的“蒸发冷却”空调机,是一种室内管道形式的。以下这是一个典型的管道系统:


房顶上安装主机,天花板之上安装好通往各个房间的管道。平顶房的空间不够,不适合这种管道型空调机的安装。在室内每个通风口安装一个可以调节风向的端盖,并包括一个控制面板(或是遥控器),可以调节风力大小,是否制冷和定时装置等。 

Breezair是澳洲目前市场上生产“蒸发冷却”空调的品牌厂家,据说他们的产品设计独特,并申请了专利保护。尽管我们无法知道设计要点,但是看他们产品的照片,可以发现他们的冷却系统和别的产品不一样,呈涡轮风洞型,应该来说效率更高。

4. 运行成本

因为“蒸发冷却”空调机没有使用费电的压缩泵,所以非常省电环保。

二.安装冷气机

我们家住的是1920年代的老房子,墙壁和天花板都是双层隔层,外墙是鹅卵石涂层,保暖性能比较好,冬暖夏凉,常年基本上用不着加热器和冷气机。有年夏天请朋友来家做客,正值40多度高温,有点受不了,于是考虑安装一套冷气系统。 

这是一家西人公司,安装师傅带一个徒弟,典型的澳洲人,干活非常利索,屋顶上上下下安装主机,管道,通风口。老师傅还有水暖工和电工执照,什么活都会做。师徒两人半天就完工,把垃圾清理得干干净净,并教我使用和讲解一些要点。我们全家都非常满意,还请他们吃中饭。当问他们喜欢吃什么时?居然异口同声地说中国“煎饺”,可见中国菜肴在西人中是多么受欢迎。

这是安装好在房顶上的主机:

三.效果
又过了半年,时值墨尔本百年未见的连续高温,这正是检验“蒸发冷却”空调的机会。当打开空调,一股凉风吹来很舒适。风力有10档,一般的情况下只使用最低的2-3档,几乎没有什么声音或是吹风的感觉。室外在44度时室内保持在26度。运行费用也比较低。 

当然“蒸发冷却”空调,毕竟不是制冷机,不可能把温度降得很低,但我们的体会,在酷暑室外温度在30-40度的情况下,提供25度带有新鲜空气的冷风,已经足够了。 

要注意的是,尽管目前使用的大多“蒸发冷却”空调不是喷雾型的,但空气中还是有一定程度的湿度(比如说30%)。这对于湿度较大的闷热热带雨林地区不适合安装这种类型的空调机。要是在一般非潮湿地区安装后遇到潮湿闷热天气,厂家建议不要开制冷状态,而是开自然风状态,同样也是有效果的。 

因为“蒸发冷却”空调是靠“水帘”来冷却的,开始我担心要是那容器里的水反复使用,是否对空气的清新度影响?Breezair的工程师告诉我,他们的产品只要几天不用,当再次启动时系统会自动更换清水。所以主机上可以看到一条黑色的管道连接自来水高压的进水水源,而一条白色的水管就是更换清水排水的出水所用,由系统内部控制阀来操作进出水。

四. 几点体会:

1. 内外一定要通风:

当“蒸发冷却”空调开启时,要开启一定的门窗,使得空气流通。冷气输送量大(高档),开启门窗大,反之相反。全部密封会造成机器压力增大损毁。 

2. 风向调节灵活机动:

每个装在天花板的出风口有四个百叶窗组件,可以调节风向,但不可以关闭,否则造成机器压力增大损毁。 

3. 利用“空气流”制冷

这种管道型的“蒸发冷却”空调的管道一般无法安装在两层楼房的底层。但是只要把顶层窗户都关闭,将底层门窗打开,可以把冷风引入底层,起到整个房屋制冷的效果,而且都是新鲜空气。

4. 巧用自然风:

这个功能也许是我们用的最多的:尽管我的厨房安装有排风扇,但是炒菜时室内不免还是有油烟味道。这个冷气机有个非制冷的自然风状态,在遇到室内有油烟味时,我将冷气机打开,将厨房窗户打开,把别的门窗关闭,迫使气流更新室内的空气,很快室内的油烟味排得一干二净。

五. 局限性:

并不是全球所有地区都适合安装这种Evaporation Cooler(蒸发冷却空调机),主要原因是“环境湿度”的因素:
 
普及地区:
澳大利亚(墨尔本、南澳等)、美国西南部、中东、南亚西北部、北非等干燥炎热地区。
 
不常见地区:
高湿度地区(东南亚、中国南方、美国东南部)、寒冷地区(北欧、加拿大)、高密度现代化城市。
 
主要原因:
气候限制(湿度高效果差)、通风需求、现代化建筑冲突、消费者习惯和空调普及。
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评论
袋鼠国Bob 回复 悄悄话 回复 'PrimeryColor' 的评论 : 但这是事实,可以了解以下,这是非常成熟,而且应用很广泛的产品。只是不少地区因为环境的因素,无法普及这类产品。
PrimeryColor 回复 悄悄话 室外44度高溫,僅靠蒸發,可以把室內降到26度? 除非有什麼辦法讓水降溫或用不斷的自來水。too good to be true. 44度氣溫,估計循環水溫至少在38度以上。蒸發能降10度以上,有違物理定律。26度穿汗衫,會涼。
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