不吹風的空調才是好空調

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某日，新加坡，天氣陰，一場大雨過後難得地涼爽。正聊到此處，鑽進地鐵車廂，一股冷流傾瀉而下，好一個寒顫。

不吹風的空調才是好空調

相信大家都有過像這樣被空調風吹到發抖的經歷，不管是在教室里學習，還是商場里購物，這風吹得總是如此令人不爽，又無可奈何。

說其無可奈何，是因為傳統的空調系統必須要通過風扇「吹」出冷風來降低室內溫度。

如今，一種新型的置換式通風空調系統漸漸流行起來，它的一大特徵就是不需要風扇驅動，通過空氣的自然對流就能達到製冷效果。

新加坡南洋理工大學(NTU)的學習中心——the Hive就採用了這種系統。

工作原理

大家都知道，空氣受熱會上浮，遇冷則會下沉，這就是自然對流換熱的過程。空氣原本是靜止的，由於遇到了冷源或者熱源，發生了溫度變化，進而導緻密度變化，最終產生了空氣流動。

利用這個原理，把室內的人當作熱源，空氣在人的周圍受熱上升；然後在房間四周放置製冷板，作為冷源，空氣遇冷下沉，這樣就自然地形成了空氣的流動循環。

有的朋友可能會提出質疑，就憑這微弱的自然對流現象，空氣真的能在屋內循環起來嗎？

我們來看看計算機模擬的結果。

來源：小編親繪哦~

圖中密密麻麻的小箭頭就表示該點空氣的流動方向，顏色表示流速大小，顏色越紅，流速越大。

紅色箭頭標示了空氣循環的方向：空氣在人體周圍上浮，接著橫向流動到四周，在製冷板處下沉，再橫向流動到人的腿部附近，達到了給人體降溫的目的。

實地探訪

原理上是講得通了，但它的實際效果怎麼樣呢？我們來到了新加坡南洋理工大學的學習中心 the Hive 來一番實地考察。

先來看看這套系統的實際構造。

它最主要的特點在於四周牆面是中空的，構成了冷空氣下沉的通道。牆壁與地面之間有開口，供冷空氣流出。

待在這樣的空調房裡，是一種怎樣的體驗呢？

繞著房間走一圈，完全沒有被風吹到的感覺。每塊區域的溫度體感都很均勻，舒適度遠勝傳統空調。另外，房間非常安靜，由於不需要風扇，沒有電機運行的聲音；空氣流速也很慢，沒有空調出風的「嗚嗚」聲。

優缺點

它的優點除了上面提到的舒適度好、噪音小之外，最重要的是節能。節能不是因為不需要風扇，而是由於空間溫度分層(Temperature Stratification)。

我們再來看看計算機模擬的結果。

計算機模擬的溫度空間分布（單位：K）

這是溫度的空間分布圖，顏色越紅表示溫度越高。由於冷風從四周底部流出，所以底部的溫度較低，房間高層的溫度則較高。

這為何節能呢？

其實人只佔據了屋內空間的下層，那只需要把下層空間溫度控制在舒適區（26度左右）就足夠了。至於頭頂以上的空間，溫度再高也不會讓人產生不適。

傳統的空調採用混合式通風(Mixing Ventilation)，也就是吹出冷風，在整個空間內混合，降低整個區域的溫度。而置換式通風系統，由於溫度分層，可以只把底層空間的溫度降低到舒適區，而不必冷卻高層空間，從而減少了冷卻負荷。

這種節能效果在大空間建築里特別明顯，例如火車站、商場、體育場等等。人只佔據了最底層極小的高度空間，相比於傳統空調系統，冷卻負荷大大降低。

新加坡金沙酒店內的大型商場，就利用了空間溫度分層的原理來降低建築能耗(來源：Lana Smirnova / Shutterstock.com)

當然，這項技術也有自己的弱點：

一是對房屋中心區域的冷卻能力不足。如果房間很寬，製冷板又只布置在四周，那麼中心區域可能就會因為離製冷板太遠而難以建立起空氣流動循環。

二是畢竟存在溫度分層，這也會產生一定的體感不適，例如感覺腳下比較涼，頭頂比較熱。所以在設計時，必須防止溫度梯度過大，一般頭頂與腳的溫度差不能超過2~3度。

總體來講，這種置換式通風空調要比傳統混合式通風空調的舒適度更高，更節能環保。在新加坡的小夥伴不妨去NTU的the Hive感受一下喲。

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