生态建筑第三版：利用蒸发冷却或水域降温

水在干燥的空气中蒸发时，会使空气温度降低，同时使空气湿度增加。利用这一原理可在干热气候区实现空气降温。中东地区的传统民宅（见图5-96）是利用蒸发冷却降温的典型范例。在那里，室外空气非常干燥，相对湿度往往低于30%；西北热风被屋顶上斜度为45°的捕风器导入，经通风井中一排陶质水罐的滴水冷却，再由润湿木炭过滤，最后掠过水池进入室内。通风井宽度一般为0.9～1.2m，进深为0.6m。在没有主导风的情况下，通风井中空气被蒸发冷却，密度增大，自动下沉，从而形成热压通风。

图5-96　中东传统民宅中蒸发冷却技术［62］

哈桑·法塞在设计埃及Kalabash的总统别苑（the president rest housing）时，借鉴了这种传统的蒸发冷却技术。他在通风井中设计了一个喷淋系统，并提高了通风井进出口高度。空气在通风井中经过一系列多孔金属网状湿炭盘被加湿冷却，从通风井的下部流出，经过娱乐房间后，最后从拱状的高窗或热压排风口排出（见图5-97）。

图5-97　埃及Kalabash的总统别苑剖面［54］

影响蒸发冷却塔设计的因素很多，主要有室外干湿球温度、进出风口高差、进风口大小、建筑物的得热量。可用图5-98估算蒸发冷却塔的高度或进风口大小。当估算蒸发冷却塔的高度时，首先从当地气象资料找到夏季室外设计干球温度Td和湿球温度Tw，得出干湿球温差Td-Tw。然后根据该温差和干球温度可在左下图中得出一交点，再由该交点水平向右与要求的冷却量曲线相交，在右下图中得一交点。最后在知道进风口面积的情况下，由右下交点垂直向上可在右上图中得出一交点，再由此交点向左与对应的向下虚线相交，交点对应的高度值即为要确定的冷却塔高度。当估算进风口大小时，从干湿球温差值和蒸发冷却塔高度，就可在左上图中确定一交点，由该交点水平向右与对应的向上虚直线相交，交点可确定进风口面积。也可以用图5-98估算现有冷却塔的冷却能力，在这种情况下，就要已知冷却塔和气候的相关参数。关于建筑物得失热量的估算，请参阅附录H“建筑物得失热量的估算”。

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图5-98　蒸发冷却塔高度或进风口面积的确定

值得说明的是，图5-98是基于蒸发效率为75%且冷却塔隔热良好而得到的，如果不采取隔热措施，热量会经由塔壁而加热被冷却的空气，从而降低系统的冷却效率。另外，蒸发冷却耗水量很少，可用光伏电池驱动功率很小的电水泵供水。空气下沉自动提供空气流动动力，不需风扇。只要有供空气流动的出口，房间可布置在塔的两侧或四周。由于冷却塔是从高于屋面的地方吸入空气，这与干热气候条件下典型的紧凑式、庭院式组织房屋的布局非常匹配，因为紧凑式、庭院式布置的房屋比分散式布置的房屋有较少的机会获得风压通风。另外，出口空气也可用于相邻的庭院制冷。

当空气掠过水池时，其表面的水分会蒸发到空气中，从而对空气有降温作用。水面对空气的降温效果取决于水的表面积大小、室外风速大小、空气的相对湿度以及水体的温度。在设计水体降温时，要注意风的方向和水体的表面积大小。一般情况下，1m2的水面其降温能力为200W左右，这表明空气与水面的热交换很少。因此，要增加水对空气的降温能力，采用喷洒和喷雾形成很细的水滴，增加水和空气的有效接触面积是一种很有效的方法。

由伊朗建筑师萨巴（Fariburz Sahba）设计的位于印度首都新德里的母亲寺庙，用了9个下沉式水池（见图5-99）。由于寺内温度高而周围水池温度低，所以周围空气受水池冷却后，自动从地下室导入中央大厅，最后由寺顶的排气口排出。建筑中还设置了辅助风扇，必要时可进行辅助通风（见图5-100）。关于母亲寺庙的外形图，请参阅图6-15。

图5-99　新德里母亲寺庙平面［54］

图5-100　新德里母亲寺庙剖面［54］