古代人はどうやって涼しさを保っていたのでしょうか？このエアコンはエネルギー効率が優れています!

夏がやって来ました。バーベキューとビールの季節です。エアコンの効いた道を歩きながらビールを飲み、道端の屋台で食事を楽しむ人々をよく見かけます。

冷気を吹き出すこのタイプの空調ファンは、私たちのオフィスや家庭に設置されているタイプのエアコンではないことに気づいたかどうかはわかりません。このタイプの空調ファンは、屋外の噴霧冷却や、古代の「紫玉閣」や「漢良宮」と同じ原理です。実際には蒸発冷却が使用されています。

エアコンファン、屋外ミストシステム、雨よけ

1. 蒸発冷却とは何ですか?

蒸発冷却は、空気から熱を吸収して蒸発する水の蒸発によって空気を冷却するプロセスです。

空気が乾燥しているほど、水分を保持する能力が高まります。空気中に水を噴霧すると、空気温度の低下度合いが大きくなります。温度の低い水道水や井戸水を使用すると、空冷効果が高まります。

そのため、高温で乾燥した環境では、蒸発冷却空調ファンを使用して空気を冷却すると、エアコンを使用するよりもはるかに少ない電力を消費するため、優れた省エネ効果が得られます。

しかし、空気が保持できる水分の量には限界があります（限界に達すると、それ以上の水分は液体の水の形で空気から流れ出てしまいます）。したがって、蒸発冷却によって生成できる低温空気の温度はこの特性によって制限され、非常に低温の空気を生成することは不可能である。

2. 古代人は蒸発冷却を利用していたことが判明

数千年前、古代エジプトとペルシャでは、「ウィンドキャッチャー」と呼ばれる屋上の風井戸の形で蒸発冷却が使用されていました。風に逆らって「風捕り器」を設置し、風を風洞から建物内の噴水に流し、冷やされた空気を室内に送り込む仕組みだ。

風除けと屋内噴水を備えた中東の「風捕り」（紀元前 2 世紀のフレスコ画）

古代中国では蒸発冷却空調の記録も残っています。漢代の発明家丁歓は七輪扇を発明した。 「七輪扇は7つの車輪がつながっており、各車輪の直径は1メートルである（『西京雑録』第1巻）」後の世代では、水力を利用して駆動し、空気の流れの位置に水の流れを導入しました。電力を供給するだけでなく、蒸発冷却を利用して気温を下げ、人々に「絹や竹の涼しいざわめきではなく、遠くから聞こえる自然の音（乾隆帝の『頤和園四十景』）」を感じさせた。

同様の建造物としては紫玉閣や漢良宮などがある。 「赤い琥珀色のランプは雨漏りのようで、水晶のカーテンは明るく風通しが良い（劉玉熙『水亭の夏休み』劉復馬より）」という詩にあるように、冷たい水が上部に運ばれ、軒先から流れ落ちて水のカーテンを形成し、涼しさをもたらす効果があります。

涼宮図、頤和園四十景、水樹図、明世図などの主要部分を含むと推定される。

古代では、蒸発冷却の原理を利用して暑さを逃れ、夏に涼しく過ごすことは、高官だけが享受できるサービスでした。今日では、社会の発展に伴い、電気を使って冷房を行うエアコンやマルチエアコンが一般家庭にも普及してきました。しかし、蒸発冷却は依然としてかけがえのない役割を果たしています。

蒸発冷却は、非常に単純な換気・冷却方法から、乾燥した空気などの再生可能エネルギーを利用する省エネ・グリーン技術へと変化しました。 「カーボンピーク・カーボンニュートラル」の実現を効果的に推進します。

3. 環境に優しく省エネな蒸発冷却技術

西部の乾燥地域や半乾燥地域では、多くの工業ビルで機械式冷凍空調システムを完全に置き換えて蒸発冷却空気システムが使用されています。湿気の多い場所や半湿気の多い場所では、露点蒸発冷却を使用して冷却を行うこともできます。これにより、作業場の作業環境が改善されます。

ビッグデータ時代では、通信室やデータセンターは年間を通じて休みなく稼働しており、エネルギー消費量は増加し続けています。ただし、冬季または移行期に蒸発冷却技術を使用し、夏季に間接蒸発冷却による事前冷却を組み合わせると、年間の運用エネルギー消費量を大幅に削減できます。

蒸発冷却は、家庭用エアコンにおいても重要な役割を果たします。上記の空調ファンに加えて、蒸発冷却を新しい家庭用空調技術と組み合わせることもできます。

2021年に開催された世界冷凍技術イノベーション賞では、中国チームが「蒸発冷却と太陽光発電を統合した先進的な蒸気圧縮冷凍技術」という空調ソリューションを提案しました。これは、蒸発冷却、太陽光発電、高効率冷凍システムを有機的に組み合わせ、エアコンの高効率省エネと室内の温度と湿度の正確な制御を実現し、2,100を超えるチームの中から抜きんでて優勝しました。

この技術は、蒸発冷却を利用して乾燥した空気を室内環境の調節手段として利用し、気候適応型換気制御技術と組み合わせて換気、冷却、除湿機能を実現し、空調技術の発展に新たな方向を切り開きます。

数千年の応用歴史を持つ蒸発冷却技術と新技術を組み合わせることで、蒸発冷却の応用価値と省エネの可能性を活用し、世界の省エネ、排出削減、低炭素化にさらなる知恵、解決策、力を与え、グリーン開発に強力な推進力を注入することができます。

グローバル冷却技術イノベーション賞授賞式

参考文献:

[1] キーラバディ、マスード (1991)。イランの都市：形成と発展。テキサス州オースティン：テキサス大学出版局。

[2] 徐愛清古代人が夏の暑さを避ける秘訣は何でしょうか? [J]。サイエンスグランドビューガーデン、2022年、第645号(13):72-75。

終わり

著者: 楊子旭、清華大学建築科学部ポストドクター研究員

出典：北京冷凍協会（一部のイラストはインターネットから引用）