為了成為中產收割機,它有多努力?

2022-08-22     壹讀

原標題:為了成為中產收割機,它有多努力?

啥空調都買不起的壹讀君 丨 彤 雲

高溫天氣中,有人戲稱,命是空調給的。

但除了最基本的製冷、制熱,現在的空調還在拼一項新「才藝」——新風功能。格力、小米、美的、海爾、TCL等空調品牌都有擁有新風空調產品。

新風空調顛覆了空調行業延續百年的「內循環」模式,是一種「外循環」模式的新技術。

依靠這種新技術,新風空調能引入室外新鮮空氣,稀釋室內甲醛、PM2.5、細菌病毒等污染濃度,特別適合在疫情、空氣污染等環境下使用。

如此一來,新風空調能大大改善人們在空調環境下的憋悶感。傳統「內循環」模式的空調為什麼會令人不適,這要從人類古老的製冷技術說起。

強加於人的製冷技術

製冷技術古已有之。西方的蘇美爾文明、東方的中國古代文明中都有製冷技術,只是早期的製冷技術服務對象不是人。

蘇美爾文明中,古巴比倫人通過裝置於屋頂的風道,將室外的自然風引入室內,並在風道周圍灌入一些「冷水」,用冷水將空氣降溫。那麼冷水又從哪裡來?

可以從「冬收夏藏」的冰窖里取冰塊,也可以通過中國古代「夏製冰」的製冷技術製造冰塊。

在沒有冰箱的古代,中國就有了「夏製冰」的製冷技術。該製冰教程詳細記錄於《淮南萬畢術》,曾是當代物理學家的一道難題。

取沸湯置瓮中,密以新縑,沈(井)中三日成冰。——《淮南萬畢術》

取沸湯置瓮中,密以新縑,沈(井)中三日成冰。——《淮南萬畢術》

如今已有不少物理學者按教程實現了「夏製冰」,並證實該技術是通過「水快速蒸發吸熱」實現的。西方愛丁堡的化學教授庫侖(William Cullen)曾利用乙醚蒸發使水結冰,比中國古代的「夏製冰」晚了一千八百多年。

當然,制好的冰塊還是要存放到密封的冰窖里,因為古時候製冷技術的主要服務對象是「貨物」。

隨著第二次工業革命的到來,大量機器開始參與人類的生產活動。為了配合機器工作,在鋼鐵廠上班的電氣工程碩士Willis Carrier,研發設計了世界上第一台空調,用來降低印刷車間濕度,提升印刷機的工作質量。

那時的空調不是人類夏季續命的神器,而是「印刷輔助設備」,並逐漸在開始在工業、製藥、食品、軍工行業大顯身手,專門調節生產過程中的溫度、濕度。

1915年,Willis Carrier以空調技術為基礎成立了公司,專門生產、銷售空調,距今有過百年的歷史。不過在 1922 年之前,空調的服務對象一直是機器。

從貨物到機器,古代製冷技術和現代空調的服務對象都是不喘氣的「死物 。這也是空調在設計之初沒有「新風功能」的原因之一。

到了1928年,Willis Carrier開始推出家用空調,不過受二戰及經濟大蕭條影響,這批產品沒有得到廣泛應用。直到上世紀50年代全球經濟復甦後,空調才開始走入千家萬戶,救百姓於高溫,順便體會「空調病」。

那麼,空調為什麼令人不適?

令人不適的製冷技術

在空調市場上,機械蒸汽壓縮空調(mechanical vapor compression air conditioner,MVC)占到95%,容易使空氣乾燥。

一般家用空調分為室外機和室內機,主要包括壓縮機、冷凝器、節流裝置、接收乾燥器、蒸發器(室內機)等。室內空氣可被處於室外的壓縮機吸入蒸發器循環製冷,而降低溫度,經過蒸發器時使濕度降低,這是一般空調房較乾燥的原因。

此外,密閉的室內環境會使二氧化碳濃度升高,降低人體舒適度。

開窗通風是否能解決乾燥和二氧化碳濃度高的問題?能,但費電。

空調一直有「電老虎」的名號,自家用空調興起之日,空調技術研發就在「節能」上內卷。

空調「節能」就像存錢,除了研發「燃氣空調」「太陽能空調」「變頻空調」等新型空調開源「開源」,還需要用戶關閉門窗製造密閉環境保溫,減少冷氣流失,降低空調能源消耗以「節流」。

不止普通人在家開空調時會在關閉門窗,公共場所則會對建築物的出入口都進行「改良設計」,實現空調節能的目的:

酒店、商場等建築物設置的旋轉門,防止室內冷氣、暖氣流出,保持溫度達到節能目的;食堂、超市的門口通常會設置一個稱為「門斗」的小廳,也具有保持室溫,利於空調節能的作用。

無論旋轉門還是門斗,節能的原理都是阻止空氣流通,但空氣不流通會導致空氣污濁,特別是人口密度較大、房間面積又較小的建築中,會增加部分免疫力低下的群體的患病風險。

另外,房間內渾濁空氣中的顆粒物,也會黏附在空調過濾網上,導致空調出風口送出的冷風不足而影響製冷效果,對空調也不好。

這也為「新風空調」的誕生埋下伏筆。

異體結合的製冷技術

取「新風機」之長,補空調病之短。

「新風機」是19 世紀末發明的「必需品」,和空調一樣出身於工廠,由教育家、科學家Frederick Gardner Cottrell博士發明,最早安裝在火力發電廠的煙囪上,利用靜電吸附原理過濾空氣中的顆粒物,濾除過濾網難以捕獲的超高溫細顆粒,以減少空氣污染。

與內循環的空氣凈化器不同,「新風機」除了能降低室內空氣中的可吸入顆粒物、有害氣體,還有降低室內二氧化碳濃度的功能。建築物里的通風系統,以及家用抽油煙機都有此類功能,但「新風機」也會像漏勺一樣,消耗掉空調的冷氣。

研究發現機械蒸汽壓縮空調搭配「新風機」,可以顯著改善房間內的空氣品質,同時消耗掉大量電能。

而同等條件下使用新風空調(Fresh Air Conditioners),耗電量僅為機械蒸汽壓縮空調的25%。

據統計,建築耗能占世界總耗能的40%,其中通風和空調系統耗能又占建築耗能的50%。如此算來,使用新風空調就能節省全世界20%的耗能。

當然,超級節能的新風空調也有短板,能量有限,難以將室內溫濕度調整到令人舒適的範圍。因此,採用新風空調和機械蒸汽壓縮空調結合的蒸發冷卻復合空調(evaporative cooling hybrid air conditioner, HAC),才是兼具提高人體舒適度且降低能耗的最優解。

蒸發冷卻復合空調是中央空調的一種,面向普通家庭的新風空調效果如何呢?

中國疾病預防控制中心「環境與健康相關產品安全研究所」研究員戴自祝教授表示,目前市場上的新風空調水平良莠不齊,在選購新風空調時要關注「新風量」。

「新風量」是評估新風空調性能及衡量室內空氣品質的重要指標。我國國家標準GB/T18883-2002規定,室內新風量不應小於每人30m³/h。

當然,年輕人們大可不必糾結如何挑選新風空調。反正大家夏季避暑的最優解,是在單位加班蹭空調。

參考資料:

[1]邱忠岳. 世界空調發展史[J]. 製冷技術, 1984.

[2]雷志華. 《淮南萬畢術》之"夏造冰"研究[D]. 湘潭大學, 2007.

[3]張小來, 張炳新. 空調病室空氣與呼吸道白色念珠菌感染的關係[J]. 中華護理雜誌, 1998, 33(9):2.

[4]張國強, 傅凱能, 張帆,等. 住宅輻射製冷-獨立新風空調系統負荷比的多目標優化[J]. 湖南大學學報:自然科學版, 2020.

[5]楊聰聰, 任承欽, 楊洋,等. 蒸發冷卻新風空調器的性能對比[J]. 中南大學學報:自然科學版, 2021, 52(6):10.

[6]沈志鵬, 尚閩, 王晉琳,等. 內、外循環空氣凈化系統理論模型構建與性能對比分析[J]. 環境工程學報, 2017, 11(8):7.

[7]王長慶, 龍惟定, 黃治鍾,等. 燃氣空調發展情況介紹[J]. 天然氣工業, 2002, 22(4):5.

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/ee2a5f90b3669deaa55e0ada8acf1e86.html