Wie haben die Alten einen kühlen Kopf bewahrt? Diese Klimaanlage ist energieeffizienter!

Der Sommer ist da und es ist die Jahreszeit für Grillen und Bier. Wir sehen oft Gäste, die die Klimaanlage genießen, Bier trinken und an Straßenständen ihr Essen genießen.

Ich weiß nicht, ob Ihnen aufgefallen ist, dass diese Art von Klimaanlagenventilator, der kühle Luft ausbläst, nicht die Art von Klimaanlage ist, die in unserem Büro oder zu Hause installiert ist. Diese Art von Klimaanlagenventilator funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie die Sprühkühlung im Freien und sogar wie der alte „Zi Yu-Pavillon“ und der „Hanliang-Palast“. Sie nutzen tatsächlich Verdunstungskühlung.

Klimaanlagenventilatoren, Außennebelsysteme und Regenschutz

1. Was ist Verdunstungskühlung?

Bei der Verdunstungskühlung handelt es sich um den Prozess der Luftkühlung durch Verdunstung von Wasser. Dabei nimmt das Wasser Wärme aus der Luft auf und verdunstet, wodurch die Luft gekühlt wird.

Je trockener die Luft ist, desto größer ist ihre Fähigkeit, Feuchtigkeit zu speichern. Je mehr Wasser in die Luft gesprüht wird, desto stärker sinkt die Lufttemperatur. Bei Verwendung von Leitungswasser oder Brunnenwasser mit niedrigerer Temperatur ist der Luftkühlungseffekt besser.

Daher verbraucht die Verwendung eines Verdunstungskühlungslüfters zum Kühlen der Luft in einer heißen und trockenen Umgebung viel weniger Strom als die Verwendung einer Klimaanlage und hat somit einen guten Energiespareffekt.

Allerdings ist die Feuchtigkeitsmenge, die die Luft aufnehmen kann, begrenzt (nach Erreichen der Grenze strömt jegliche weitere Feuchtigkeit in Form von flüssigem Wasser aus der Luft aus). Daher ist die durch Verdunstungskühlung erzeugbare niedrige Lufttemperatur durch diese Eigenschaft begrenzt und es ist unmöglich, Luft mit sehr niedriger Temperatur zu erzeugen.

2. Es stellt sich heraus, dass die Alten Verdunstungskühlung nutzten

Vor Tausenden von Jahren nutzten das alte Ägypten und Persien die Verdunstungskühlung in Form von Windschächten auf den Dächern, sogenannten „Windfängern“. Der „Windfänger“ wird gegen den Wind aufgestellt, die Luft strömt durch den Windschacht in den Brunnen im Gebäudeinneren und wird anschließend als gekühlte Luft in den Raum geleitet.

Nahöstlicher „Windfänger“ mit Windabweisern und Zimmerbrunnen (Fresko aus dem 2. Jahrhundert v. Chr.)

Es gibt auch Aufzeichnungen über Klimaanlagen mit Verdunstungskühlung im alten China. Ding Huan, ein Erfinder der Han-Dynastie, erfand den siebenrädrigen Ventilator . „Der Siebenradventilator hat sieben miteinander verbundene Räder und der Durchmesser jedes Rades beträgt einen Meter (Band 1 von „Xijing Miscellaneous Records“).“ Spätere Generationen nutzten Hydraulikkraft zum Antrieb und führten anstelle des Luftstroms einen Wasserstrom ein. Es lieferte nicht nur Strom, sondern nutzte auch Verdunstungskühlung, um die Lufttemperatur zu senken, sodass die Menschen „das kühle, raschelnde Geräusch spüren konnten, nicht das von Seide oder Bambus, sondern die Geräusche der Natur, die man von weitem hören kann (Qianlongs „Vierzig Szenen des alten Sommerpalastes“)“.

Zu ähnlichen Bauwerken zählen der Ziyu-Pavillon und der Hanliang-Palast . In einem Gedicht heißt es: „Aus der roten Bernsteinlampe scheint Regen zu tropfen, der Kristallvorhang ist hell und luftig (Liu Yuxis „Sommerferien im Wasserpavillon“ von Liu Fu Ma)“, kaltes Wasser wird nach oben transportiert und fließt dann von der Dachtraufe herunter, wo es einen Wasservorhang bildet, der eine kühlende Wirkung hat.

Geschätzt einschließlich des Prinzips des Cool Palace, der vierzig Szenen des alten Sommerpalastes, Wasser und Bäume, Mingse

In der Antike war die Nutzung des Prinzips der Verdunstungskühlung, um der Hitze zu entkommen und im Sommer einen kühlen Kopf zu bewahren, ein Service, den nur hochrangige Beamte genießen konnten. Heutzutage haben im Zuge der gesellschaftlichen Entwicklung Klimaanlagen und Multisplit-Geräte, die zur Kühlung Strom verwenden, Einzug in die Haushalte der einfachen Leute gehalten. Allerdings spielt die Verdunstungskühlung noch immer eine unersetzliche Rolle.

Die Verdunstungskühlung hat sich von einer sehr einfachen Belüftungs- und Kühlmethode zu einer energiesparenden und umweltfreundlichen Technologie entwickelt, die erneuerbare Energien wie trockene Luft nutzt. Dadurch wird die Verwirklichung des CO2-Peaks und der CO2-Neutralität wirksam gefördert.

3. Grüne und energiesparende Verdunstungskühlungstechnologie

In trockenen oder halbtrockenen Gebieten im Westen werden in vielen Industriegebäuden mechanische Kühl- und Klimaanlagen durch Verdunstungskühlluftsysteme vollständig ersetzt. In feuchten und halbfeuchten Gebieten kann die Taupunkt-Verdunstungskühlung auch zur Kühlung eingesetzt werden, wodurch das Arbeitsumfeld in der Werkstatt verbessert wird.

Im Zeitalter von Big Data sind Kommunikationsräume und Rechenzentren das ganze Jahr über rund um die Uhr in Betrieb und der Energieverbrauch steigt weiter an. Der Einsatz der Verdunstungskühlungstechnologie im Winter oder in den Übergangsjahreszeiten, kombiniert mit einer indirekten Vorkühlung durch Verdunstungskühlung im Sommer, kann den jährlichen Betriebsenergieverbrauch jedoch erheblich senken.

Auch bei der Klimatisierung von Haushalten spielt die Verdunstungskühlung eine unersetzliche Rolle. Neben den bereits erwähnten Klimaanlagenventilatoren kann die Verdunstungskühlung auch mit neuen Technologien zur Klimatisierung von Wohnräumen kombiniert werden.

Beim Global Refrigeration Technology Innovation Award 2021 schlug das chinesische Team eine Klimatisierungslösung mit dem Namen „Advanced Vapor Compression Refrigeration Technology Integrating Evaporative Cooling and Solar Photovoltaics“ vor, die auf natürliche Weise Verdunstungskühlung, Solarphotovoltaik und hocheffiziente Kühlsysteme kombiniert, um eine hocheffiziente Energieeinsparung der Klimaanlagen und eine präzise Regelung der Innentemperatur und -feuchtigkeit zu erreichen. Damit setzte sich das Team aus mehr als 2.100 Teams durch und gewann den Meistertitel.

Diese Technologie nutzt Verdunstungskühlung, um trockene Luft zur Regulierung des Raumklimas zu verwenden. In Kombination mit einer klimaadaptiven Lüftungssteuerungstechnologie werden Lüftungs-, Kühl- und Entfeuchtungsfunktionen erreicht, wodurch eine neue Richtung für die Entwicklung der Klimatechnik eröffnet wird.

Durch die Kombination der Verdunstungskühlung, einer Technologie mit jahrtausendelanger Anwendungsgeschichte, mit neuen Technologien können wir den Anwendungswert und das Energiesparpotenzial der Verdunstungskühlung ausschöpfen und so mehr Wissen, Lösungen und Kraft zur weltweiten Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und Umstellung auf eine kohlenstoffarme Wirtschaft beitragen und der grünen Entwicklung einen starken Impuls verleihen.

Preisverleihung für Global Cooling Technology Innovation Award

Quellen:

[1] Kheirabadi, Masoud (1991). Iranische Städte: Entstehung und Entwicklung. Austin, TX: University of Texas Press.

[2] Xu Aiqing. Welche Geheimnisse kannten die Menschen der Antike, um der Sommerhitze zu entgehen? [J]. Science Grand View Garden, 2022, Nr. 645 (13): 72-75.

ENDE

Autor: Yang Zixu, Postdoktorand, Abteilung für Architekturwissenschaften, Tsinghua-Universität

Quelle: Beijing Refrigeration Society (einige Abbildungen stammen aus dem Internet)