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一種更舒適、環保的“冷卻空調”

(2025-09-18 02:25:45) 下一個

曾經去一西人朋友家做客,正值盛夏酷暑,走進朋友家大門,一股清涼的微風迎麵而來,非常舒適。進了門,隨手把門帶上,怕室內的冷氣跑掉。不想朋友說不要關門,我用的是Evaporation Cooler,室內外要通風。從此記住了這種用起來“不關門窗”的空調機。

後來做了一些了解,到底什麽是Evaporation Cooler呢?中文叫“蒸發冷卻空調機”,或“蒸發冷氣機”,簡稱“冷氣機”。為什麽這類空調機器節能環保?為什麽更有益健康?使用方法有些什麽不同?

一.工作原理

1.  什麽是“蒸發冷卻”?

大家有這個體會,在天熱的時候當我們將濕手放在空氣中,會有涼爽的感覺。此種涼爽感覺不是因為水溫,而是因為手上水分蒸發後,蒸汽帶走一定的熱量所造成。這就是所謂的“蒸發冷卻”現象。 

物理實驗發現,水在蒸發的過程中其降溫效率與水溫本身沒有多大的關係,也就是說常溫水和冰水的蒸發降溫效果幾乎是一樣的。但是降溫效果卻直接受蒸發的速度有關係,要是把濕手在空氣中晃動,或是用風扇吹風,蒸發的速度快,降溫效果就很顯著。 

2. 氟利昂空調機原理:

常規的氟利昂空調機是用壓縮泵將氣態的氟利昂壓縮為高溫高壓的液態氟利昂,然後送到冷凝器(室外機)散熱後成為常溫高壓的液態氟利昂,所以室外機吹出來的是熱風。 

當氟利昂途經毛細管進人蒸發器(室內機),由於空間突然增大,壓力減小,液態的氟利昂就會氣華,變成氣態低溫的氟利昂,從而吸收大量的熱量,蒸發器就會變冷,室內機的風扇將室內的空氣從蒸發器中吹過,所以室內機吹出來的就是冷風。最後氣態的氟利昂回到壓縮泵繼續壓縮,周而複始繼續循環。所以氟利昂空調機除了輸送冷風的風扇,還有能耗很高的氟利昂壓縮泵。 

過去大部分電冰箱的工作原理是使用這種帶有氟利昂壓縮泵的製冷原理,現在民用更多的是用“變頻式製冷”Inverter-Based Cooling, 這是改進的壓縮製冷,比老式“氟利昂空調機”更節能,環保。 

3. 蒸發冷卻空調機原理 

近年來隨著應用技術的成熟,利用這種“蒸發冷卻”現象製作成大小不同的“蒸發冷卻”空調機產品越來越多。而通常用“蒸發冷卻”原理製作的空調機,一般採用二個方法:使用“噴霧係統”以及“穿透水簾係統”。二者之差異在於水與空氣相互作用的方式不同。使用噴霧係統時,其目的在與產生微水滴,使這些微水滴在溫室內漂浮,並在蒸發時將熱量從空氣中去除。使用水簾時,讓空氣強迫通過水簾,水分被蒸發並將空氣中之熱量去除。 

噴霧係統結構簡單,造價低,早期產品中使用較多。但噴霧係統隨著大量的水霧散發在室內,使得室內濕度增加,會帶來一係列負麵因素,所以近年來在民用市場上逐漸被淘汰,隻是用於工業和農業適合高濕度情況下的降溫,比如大棚種植業。 

這是一個典型的“蒸發冷卻”空調示意圖:

蒸發冷卻空調的原理很簡單,熱空氣由於風扇的吸力進人“水簾”,也就是上圖的蒸發冷卻板,形成了具有一定濕度的冷風。而“水簾”隻是

一個蒸發冷卻板,大部分水又會流入收集器中作為下次循環,不像上麵介紹的噴霧係統直接向室內輸送霧化水氣。 
而整個循環沒有使用老式耗能很大的氟利昂加壓泵,所以能耗非常低,整機工作時非常安靜。

說明:我們傳統觀念以為“冷氣機”是往空氣裏噴水,導致環境濕度增加,這種觀念是不正確的。 

3. Breezair產品

“蒸發冷卻”空調的產品很多,一些供單間房屋使用的可移動式(Potable)也非常受歡迎,最便宜的一兩百澳元就可以買到。當你仔細看介紹時會發現,大多都帶一個10立升的水箱,這就是用來存儲供水簾冷卻的用水。 

澳洲很多住家安裝的“蒸發冷卻”空調機,是一種室內管道形式的。以下這是一個典型的管道係統:


房頂上安裝主機,天花板之上安裝好通往各個房間的管道。平頂房的空間不夠,不適合這種管道型空調機的安裝。在室內每個通風口安裝一個可以調節風向的端蓋,並包括一個控製麵板(或是遙控器),可以調節風力大小,是否製冷和定時裝置等。 

Breezair是澳洲目前市場上生產“蒸發冷卻”空調的品牌廠家,據說他們的產品設計獨特,並申請了專利保護。盡管我們無法知道設計要點,但是看他們產品的照片,可以發現他們的冷卻係統和別的產品不一樣,呈渦輪風洞型,應該來說效率更高。

4. 運行成本

因為“蒸發冷卻”空調機沒有使用費電的壓縮泵,所以非常省電環保。

二.安裝冷氣機

我們家住的是1920年代的老房子,牆壁和天花板都是雙層隔層,外牆是鵝卵石塗層,保暖性能比較好,冬暖夏涼,常年基本上用不著加熱器和冷氣機。有年夏天請朋友來家做客,正值40多度高溫,有點受不了,於是考慮安裝一套冷氣係統。 

這是一家西人公司,安裝師傅帶一個徒弟,典型的澳洲人,幹活非常利索,屋頂上上下下安裝主機,管道,通風口。老師傅還有水暖工和電工執照,什麽活都會做。師徒兩人半天就完工,把垃圾清理得幹幹淨淨,並教我使用和講解一些要點。我們全家都非常滿意,還請他們吃中飯。當問他們喜歡吃什麽時?居然異口同聲地說中國“煎餃”,可見中國菜肴在西人中是多麽受歡迎。

這是安裝好在房頂上的主機:

三.效果
又過了半年,時值墨爾本百年未見的連續高溫,這正是檢驗“蒸發冷卻”空調的機會。當打開空調,一股涼風吹來很舒適。風力有10檔,一般的情況下隻使用最低的2-3檔,幾乎沒有什麽聲音或是吹風的感覺。室外在44度時室內保持在26度。運行費用也比較低。 

當然“蒸發冷卻”空調,畢竟不是製冷機,不可能把溫度降得很低,但我們的體會,在酷暑室外溫度在30-40度的情況下,提供25度帶有新鮮空氣的冷風,已經足夠了。 

要注意的是,盡管目前使用的大多“蒸發冷卻”空調不是噴霧型的,但空氣中還是有一定程度的濕度(比如說30%)。這對於濕度較大的悶熱熱帶雨林地區不適合安裝這種類型的空調機。要是在一般非潮濕地區安裝後遇到潮濕悶熱天氣,廠家建議不要開製冷狀態,而是開自然風狀態,同樣也是有效果的。 

因為“蒸發冷卻”空調是靠“水簾”來冷卻的,開始我擔心要是那容器裏的水反複使用,是否對空氣的清新度影響?Breezair的工程師告訴我,他們的產品隻要幾天不用,當再次啟動時係統會自動更換清水。所以主機上可以看到一條黑色的管道連接自來水高壓的進水水源,而一條白色的水管就是更換清水排水的出水所用,由係統內部控製閥來操作進出水。

四. 幾點體會:

1. 內外一定要通風:

當“蒸發冷卻”空調開啟時,要開啟一定的門窗,使得空氣流通。冷氣輸送量大(高檔),開啟門窗大,反之相反。全部密封會造成機器壓力增大損毀。 

2. 風向調節靈活機動:

每個裝在天花板的出風口有四個百葉窗組件,可以調節風向,但不可以關閉,否則造成機器壓力增大損毀。 

3. 利用“空氣流”製冷

這種管道型的“蒸發冷卻”空調的管道一般無法安裝在兩層樓房的底層。但是隻要把頂層窗戶都關閉,將底層門窗打開,可以把冷風引入底層,起到整個房屋製冷的效果,而且都是新鮮空氣。

4. 巧用自然風:

這個功能也許是我們用的最多的:盡管我的廚房安裝有排風扇,但是炒菜時室內不免還是有油煙味道。這個冷氣機有個非製冷的自然風狀態,在遇到室內有油煙味時,我將冷氣機打開,將廚房窗戶打開,把別的門窗關閉,迫使氣流更新室內的空氣,很快室內的油煙味排得一幹二淨。

五. 局限性:

並不是全球所有地區都適合安裝這種Evaporation Cooler(蒸發冷卻空調機),主要原因是“環境濕度”的因素:
 
普及地區:
澳大利亞(墨爾本、南澳等)、美國西南部、中東、南亞西北部、北非等幹燥炎熱地區。
 
不常見地區:
高濕度地區(東南亞、中國南方、美國東南部)、寒冷地區(北歐、加拿大)、高密度現代化城市。
 
主要原因:
氣候限製(濕度高效果差)、通風需求、現代化建築衝突、消費者習慣和空調普及。
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袋鼠國Bob 回複 悄悄話 回複 'PrimeryColor' 的評論 : 但這是事實,可以了解以下,這是非常成熟,而且應用很廣泛的產品。隻是不少地區因為環境的因素,無法普及這類產品。
PrimeryColor 回複 悄悄話 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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