在夏天當你將濕手放在空氣中,會有涼爽之感覺。此種涼爽感覺不是因為水溫,而是因為你手臂上之水分蒸發後蒸汽離開手臂所造成,蒸發冷卻是一種強力又經濟之冷卻法。以酒精擦在手臂上﹐有涼快的感覺亦為蒸發冷卻的另一例。
雖然蒸發冷卻現象隨處可見,但一般溫室業者都不甚明瞭蒸發冷卻系統之好處與使用技巧,造成溫室內過熱﹐或過濕﹐或使用壽命不長﹐或冷卻效果不彰等問題,故必須對蒸發冷卻系統有充份了解才可避免如前述之情形發生。
何謂相對濕度?
當空氣與水面接觸時,空氣會吸收水分,吸收水分之程度,視空氣中已存在有多少水分而定。相對濕度表示空氣中之含水量。可將空氣視為一種海綿,海綿愈乾燥,
能吸收之水分愈多。如空氣之含水量已達其容量20%時,即表示相對濕度為20%。如空氣之含水量已達其容量之100%時,表示相對濕度為100%,又稱為
已達飽和狀態。
相對濕度愈低,則空氣之載水容量愈大,亦即可蒸發的水量愈大;也就是說,相對濕度愈低時,蒸發冷卻系統愈能降低環境的溫度。當說明空氣之含水量時,
經常談到相對濕度這個名詞,因為空氣之"疏鬆性"與空氣溫度有關,空氣溫度愈高,空氣之疏鬆性愈大,同時吸水性愈高。自然法則是:空氣之持水量在溫度增加
情況下可以劇烈改變。事實上,空氣溫度每增加11℃,空氣疏鬆性之增加因數為2,例如空氣溫度為22℃,且相對濕度為50%,若將空氣加熱至33℃,空氣
疏鬆性之增加因數為2,結果其相對濕度減少一半(25%)。
換句話說,一天之中較高溫度時段,也就是大氣中相對濕度較低的時段。由於相對濕度愈低,蒸發冷卻效果愈好。因此,每天較高溫時段之蒸發冷卻效果最能發揮。
冷卻如何產生?
使水分蒸發,必須供給熱量(能量)﹐稱為汽化熱。蒸發一加侖水需8,700
BTU熱量(或8,540 千焦耳)。這些熱量來自何處呢?此種熱來自水本身或與水接觸之物體。當水蒸發時,與水接觸之物體可為空氣﹑發熱之人行道﹑建築物﹑人的身體或禽畜的身體、花草、樹木或空氣本身。提供蒸發熱給水分子後﹐這些提供者將失熱﹐其溫度會降低。
水溫的高低對空氣所產生之冷卻效果不大。假設人行道上地面溫度為32℃,灑一加侖10℃之水,可產生9,000
BTU 的冷卻效果,灑一加侖32℃的水,則可產生8,700 BTU 的冷卻效果,二者僅有百分之三之差異。使用
水簾式降溫系統(俗稱水牆)時﹐其循環水經不經過冷卻處理﹐其間差異不大即為此原因。
利用蒸發冷卻之方法
為達到此目的,可以採用二個方法:使用噴霧系統及透過水簾。二者之差異在於水及空氣相互作用之方式不同。使用噴霧系統時,其目的在產生小水滴,使這些小水滴在溫室內漂浮,並在蒸發時將熱量從空氣中去除。使用水簾時,係讓空氣強迫通過水簾,水分被蒸發並將空氣中之熱量去除。
欲使蒸發冷卻系統發揮最大功效,首先要盡可能使最大量的空氣與提供之水分接觸。水簾片經過特殊設計,在一典型的30公尺長﹑1.8公尺高﹑厚度10公
分的水牆中,就有超過1,858平方公尺的水簾片面積。必須使進入溫室的空氣都經過水牆才能充份發揮冷卻效果,換言之,使用水牆的溫室要特別注意密閉性。
使用噴霧系統時,其目的在使噴霧系統製造之霧顆粒未接觸到地面以前就能夠蒸發。因此﹐霧顆粒愈小愈好。而且﹐霧顆粒愈小,就霧顆粒數量而言,霧顆粒之表面面積愈大,結果霧顆粒蒸發率愈高,所能達到之蒸發冷卻效果愈好。
使用噴霧系統的溫室其對密閉性的要求不高。
如下圖所示,同體積的水量分成不同大小的顆粒時,左邊小顆粒之總表面積為右側較大顆粒之總表面積的兩倍。
基本上有二種方法可以減小霧粒體積:利用細孔噴嘴或增加水壓。最有效之噴霧系統其噴嘴須具有微小之細孔及
60kg/cm2 之操作壓力,能使霧粒隨流動空氣飄浮於溫室內,且懸浮時間加長。此種噴霧系統產生之霧粒直徑平均值約
10
微米(0.01mm),由於體積極小(為一般人頭髮直徑的1/10)﹐重量輕﹐可以像霧般均勻擴散飄浮,所以即使在相對濕度較高的時候也能完全被蒸發,充份發揮蒸發冷卻之效益。
參考網址:http://www.ecaa.ntu.edu.tw/weifang/aut/Aut1.htm
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