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中东地区带有挡风板的“捕风器”（左）以及公元前2世纪的壁画上发现的室内喷泉（右） 资料图片 |
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含凉殿（左）与圆明园四十景之水木明瑟（右） 资料图片 |
□杨子旭 随着全球气温的不断升高，热浪、干旱和极端天气现象越来越频繁，现代人简直难以想象没有空调的日子。但在没有空调的古代，人们是怎么应对炎热天气的？ 你有没有观察过，现代人用的空调扇跟空调并不一样，它采用的多是一种喷雾降温，其原理就是所谓的蒸发冷却。而古代人就有类似的制冷装置，比如“自雨亭”“含凉殿”等。 蒸发水分冷却空气 蒸发冷却是一种通过水的蒸发来冷却空气的过程。在这个过程中，水会吸收空气的热量而蒸发，从而冷却空气。 空气越干燥，其容纳水分的能力便越强，温度越高的空气，越容易将水分迅速蒸发。所以，如果采用温度更低的自来水或井水喷洒到空气中，降温效果也会更佳。这就是空调扇的工作原理。在高温干燥环境下，采用空调扇来冷却空气，的确比采用空调器降温要少消耗更多的电能，更能达到节能目的。 但是空气中能够容纳的水分含量是有限的，在到达极限后，如果再增加水分，水分便不会被蒸发，只会以液态水的形式呈现。因此，蒸发冷却能够令空气出现的低温程度便会受到限制，不可能制取更低温度的空气，这又是空调扇的缺点所在。 古人设计的“捕风器” 数千年前，古埃及和波斯地区，人们便以屋顶风井设计成“捕风器”的形式，形成了一种蒸发冷却模式，来调整室内温度。“捕风器”通常设置在逆风处，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，就实现了降低室内温度的目的。 中国古代也有蒸发冷却调节室内温度的记录。比如，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，还利用蒸发冷却的原理来降低空气温度，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”。刘禹锡的《刘驸马水亭避暑》诗中云：“琥珀盏红疑漏酒，水晶帘莹更通风。”形容的就是将冷水从屋子房檐四周洒下，形成水晶帘一样的水帘，从而起到避暑降温的效果。 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。但这种蒸发冷却的方式却一直沿用至今，作为一种非常简单的通风降温方式，转变为一种节能、绿色环保的降温技术。 蒸发冷却技术应用广泛更节能 在西部干旱或半干旱地区，很多工业建筑都在使用蒸发冷却降温空气系统，甚至完全可以替代机械制冷空调系统。在湿润和半湿润地区，其实也可以利用露点蒸发冷却实现制冷，从而改善部分车间的工作环境。 大数据时代，越来越多的通信机房和数据中心需要全年不间断运行，能耗也在持续增加。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的做法，可大幅降低这些区域的全年运行能耗。 蒸发冷却也可在家用空调上发挥大作用。除了前面提到的空调扇，蒸发冷却其实也可以和新型家用空调技术相结合，实现更节能的制冷效果。 在2021年举办的全球制冷技术创新大奖赛中，中国团队曾提出“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，便是将蒸发冷却技术、太阳能光伏和高效制冷系统有机结合，实现空调器的高效节能和室内温湿度的精确控制。当时该团队便因此从2100多支团队中脱颖而出获得了当年的冠军。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的新方向。 蒸发冷却这种有着数千年应用历史的技术，应该还有可不断挖掘的潜能，它与新型技术相结合，还将产生持续、不可替代的应用价值和节能潜力，从而为全球节能减排、低碳转型贡献更多智慧、方案和力量。 （来源 蝌蚪五线谱）
