室内仿生态流域降温系统研究＊

秦雅慧，胡桂兰，赵容漫，韩 媚，梁丽青

（吉林农业科技学院，吉林 吉林 132000）

1 前言

目前，不论是家庭或者是大型的公众场所，降温方式主要是使用空调。这种方式不仅造价高，能耗也高，时间久了更是容易滋生细菌影响空气质量和人们的身体健康。另外，长期使用空调会使空气干燥，对身体皮肤有一定影响，更有甚会导致风寒入体或是感冒，严重的甚至会患上空调病、风湿病等病症。日前，据可靠数字统计，我国年产50 000万台空调，需要用50 000 t的制冷剂，而我国目前采用的R22型制冷剂的空调，每年向大气中排放的污染物有几十万吨的量，由于这种制冷剂是含氟的，所以，会对大气和环境造成巨大的影响。室内仿流域生态降温系统完美地改善了这些缺点，利用水的蒸发吸热原理降温。地面上地主体设施是仿流域生态水槽和安置在装置一端的水车，水车暴露于空气中，可将水抬高然后任其自然倾泻；仿流域管路采用半封闭式并设有起伏角度水可自流，这种设计大大提高了水与空气的接触面积，更好地起到了降温效果。该系统又是一种新型的室内装修模式，增加了人与自然的贴合感，并兼有美化室内环境、调节室内湿度的作用。

2 研究方法

2.1 水槽漏水

水槽漏水是首要解决的问题。经资料筛选法确定地板以下的水槽不能采用软制半封闭水管。水管布置时有一定的倾角，软制水管不稳定，承受水的冲击力能力比较弱。反复研究查找资料后，决定采用定制透明UPVC的材质制造。计算好所需半封闭透明水槽的尺寸和水槽各转弯处的弯曲角度，画出设计图，交由厂家制作，制作出没有任何连接点浑然一体的水槽，解决水槽的渗漏问题，或者采用部分UPVC透明管黏结在一起，在连接处涂抹美瓷丁胶，双重防漏。2种方案经过工艺复杂度、造价、耐久性、防漏效果等方面的比较，择优采用定制半封闭透明UPVC透明管的方式。

2.2 循环自流

为了保证水流在水槽内能够循环自流，水槽形态必然要设计出高低起伏形态。采用电子模拟模型法——将水槽的长度、直径等尺寸和配套设备的数据输入到电脑里，然后电脑经过数据处理生成装置的三维立体模型，通过修改水槽管路倾角数据进行水流循环试验，直到水流实现自流循环，试验结束。经试算多个角度后，取能实现水槽内水流循环的最小倾角安置水槽，以达到减小铺设体积的目的。经多次反复试算，实验研究决定采取5°的倾角放置水槽。图1为循环自流系统控制简图。

图1 循环自流系统控制简图

2.3 对比系统设置

室内仿流域生态降温系统为半封闭式系统，长时间使用水槽内的流动水会被污染，因此，系统中配有净水装置。那么，净水装置安置在哪里效益最大就需要进行实验测定。采用对比实验法，设置4个实验对照组，第一组在水车底部安装净水装置，第二组在水槽中间安装净水装置，第三组在水槽进水口安装净水装置，第四组在水槽出水口安装净水装置。经过一段时间的使用，选出装置内水质最好的一组。经过对比实验可知，在出水口安装净水装置效果最好。

3 创新技术

在整个设计研究中，创新技术主要有以下几点：①大胆地将室内装修与降温调湿结合到一起，提出了一种新型的室内地面装修形式，改变了传统地板样式单一的缺点，也创造性地提出了生态降温理论。②水槽形态采用仿流域设计，体现出自然美感，拉进了人与自然的距离，给人一种新颖的视觉体验；水槽形态起伏角度的设计，实现了水在水槽内的循环自流，减少了外在动力为水流提供的能量，减少了能量损耗，更加体现出室内仿流域生态降温系统中的生态，同时，还响应了国家节能减排、绿色环保的号召。③水槽全部采用定制透明UPVC材质。水槽管路与管路的连接处用透明UPVC管连接，在连接处涂抹美瓷丁胶，水槽防漏水效果很好。这样做，改善了传统景观管路整体无接缝这一现状，大大降低了制作成本，提高了装置的经济效益。④经对比实验，选择在排水口安装净水装置，实现了装置净水效益最大化。⑤利用水泵将水头抬高，接着使抬高的水冲击水车，水车转动带动水流在装置内的自流。这种设计提高了能源的利用效率，同时有一定的降温作用。这也就意味着减少了一定的空调使用率，为环境保护作出了一点贡献。⑥覆盖在水槽上的钢化玻璃板留有气孔，增大了水与空气的接触面积，提高了降温效果。

4 结束语

该系统解决了装置漏水的问题。试算出水槽起伏倾角，使水流得以在水槽中循环流动，减少外部动力输出，节能减排。在水槽排水口安装净水装置，使水在水槽中能长时间保持纯净，确保装置能够不因水体污染阻塞管道而不能正常运行。装置具有一定的调湿降温功能，减少了空调、风扇等降温设备的使用，节约了能源；增加空气湿度，使室内环境更加舒适，不必再费心考虑空气干燥的问题。

系统立足于能源保护与开发利用，用水的蒸发吸热原理实现调温调湿，降低了空调等降温设施的使用率，提升了室内装修的品质。但是，该系统也存在一些不足，主要包括以下4点：①这是一个地面装修的设计，与北方采用地暖设施的房屋相冲突，不能使用；②虽然安装了净水装置，但是还不能做到水的永久循环利用；③降温效果取得了一定成果，但有一定的局限性，不能大幅度调温，主要是以自然水流动调温为主；④覆盖在水槽之上的钢化玻璃板上留有气孔，空气中的灰尘更容易进入装置中，增加了净水器的工作强度，也更容易滋生细菌，缩短了装置中水的使用时间。

室内仿流域生态降温系统用于室内地面装修，比一般地砖更显美观、大气，尤其是有水车这一地面以上的装饰，更凸现格调。同时，该系统兼顾调温调湿功能，对室内环境的改善有很大帮助。水槽材料选用UPVC材质，这种材料耐久性好，抗腐蚀，还能承受水流的冲击力。UPVC材料造价低廉，市场广，使得水槽管路占整个装置的大部分的室内仿流域生态降温系统的成本大大降低了，便于装置被广泛应用。

该系统在水槽管路形态和起伏角度确定、防漏水处理、净化装置安装方面取得了一定的成果。

［1］黄汉英，朱琨.空调：计划用新的制冷剂R410替代R22［N/OL］.南方都市报，2006-09-15.［2018-04-18］.http://dh.yesky.com/254/2579254.shtml.

［2］卢予北，蒋国盛.PVC-U塑料管水井成井技术应用研究［M］.北京：中国地质大学出版社，2013.

［3］常颖，吴强.净水工艺［M］.广州：华南理工大学出版社，2014.