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第42章 空调蒸发器周围颜色对空调机能耗的影响

孙昊

在学校上体育课时,偶然碰到阳光直射的两面颜色不同的瓷砖墙体(一面青绿色,一面紫红色),我发现两面墙体手感温度不一样(青绿色一面温度较低,紫红色这面温度较高),这引起了我的兴趣。我想起以前上物理课时,老师讲过不同的颜色对光能的吸收能力不同。于是,我想到了:空调机蒸发器本身都是浅色(白色、豆青色等)而周围墙体颜色有深(红色、深灰色等)、有浅(白色等),那么墙体的颜色是否影响到空调机蒸发器的热交换,从而影响空调的效率呢?

一、实验过程

1.模拟实验。(1)实验用具:安有15瓦白炽灯的纸箱、不同颜色的纸、温度计。(2)实验方法:实验检测同一材质不同颜色物体的吸热能力,比较其温度变化和升温率。

2.空调能耗实验。(1)实验用具:固定房间、电表计、固定分体空调机、同一品牌不同颜色制作的纸质挡板;意大利ThermoFocus红外测温仪、电度表。(2)实验方法:用纸制挡板改变空调机蒸发器周围颜色,将电度表连接到空调机上,设定空调机目标温度(26℃)和风速,中午时段关闭房间,开启空调,当室内温度达到26℃时,开始记录电表数据,计算空调机连续运行3小时的耗电量。同时用红外测温仪检测空调机蒸发器周围环境温度,用电度表记录下同一时间空调机蒸发器的耗电量。对采集的数据进行数据统计分析。

3.空调能耗实验的外界气温情况。从7月15日至8月20日其间,共进行19次有效实验,并记录这19天中实验时段(12:00—15:00)最高最低温度。

二、实验结果

1.实验中对不同颜色物体吸热能力进行检测,发现同一材质做此实验效果明显不同。通过实验看出,在相同时间的相同光照下,颜色越深,升温率越高,也就是吸热能力越强,10、20、30、40分钟时,白色材料温度均为最低(温度分别为24.8℃、25.1℃、25.7℃、25.9℃)、升温率最低(分别为1.2%、2.4%、4.9%、5.7%);黑色材料温度均为最高(温度分别为25℃、25.9℃、26.3℃、27℃)、升温率最低(分别为3.3%、7.0%、8.7%、11.5%)。

2.空调机蒸发器周围环境不同,吸收热量不同,散热做功也不同。通过对空调机的耗电量测量结果发现,周围环境颜色对空调机的耗电量有影响。

白色耗电最少,平均耗电量为2.45度;黑色耗电最多,平均耗电量为3.27度,颜色越深,耗电越多。

三、分析讨论

1.在相同时间的相同光照下,颜色越深,升温率越高,也就是吸热能力越强。人的眼睛只能感觉到电磁波谱中很窄的一段,这段就是可见光。可见光中不同的频率引起人的不同颜色感觉:红色770~620、橙色620~600、黄色600~580、绿色580~490、蓝色490~450、紫色450~400,因此物体的颜色是由射入人眼的光波频率或波长决定的。热辐射光源的发射光谱都是连续光谱,而光谱中各种色光成分的组成与发光体的温度有关。温度越高,光谱中高频率部分即可见光中的蓝、紫色光以及紫外线越多;温度越低,光谱中低频率部分即可见光中的红、橙色光以及红外线越多,因此,热辐射光源的颜色与温度有对应关系,颜色不同,吸热能力不同。而空调机蒸发器周围环境不同,吸收热量不同,散热做功也不同。所以,周围环境对空调机蒸发器散热耗电量有影响。

2.墙体周围环境颜色对空调机蒸发器的耗电量有影响,且颜色越深,耗电越多。研究发现,夏季在建筑物外墙面种植多年生攀缘类植物后,室内环境温度较室外气温低约3~9℃,可降低墙体外表面温度,可缓冲墙壁外表面昼夜温度剧变,并使有植物覆盖的房间室温较无植物覆盖的低约3℃,尤其在午后极端高温时,可降低室温6℃左右,并且绿化状态下室外环境温度可望降低约4℃,可减少空调负荷约12.7%;在中午高温时刻,峰值降温作用更为明显,可以达到6℃,减少空调负荷20%。一是绿色吸热少,二是通过植物的冠层遮阳,可减少建筑围护结构、地面、周围其他物体对于太阳辐射的吸收量,降低建筑物表面温度。

3.在空调机蒸发器上搭凉棚避免阳光直接照射空调机蒸发器也可有效降低空调机蒸发器耗电量。在夏天时,屋顶和外墙被太阳晒得很热,如果这时候进行遮阳的方式,比如说加一个凉棚,那么太阳就不能直接照在表面了,温度就不会上去了。

四、建议

1.可在夏季用浅色挡板将空调机蒸发器周围挡住或直接改变空调室外机的颜色。

2.可在空调机蒸发器上搭建凉棚遮挡阳光。

3.墙体覆盖绿色植被。今天你喝“水”了吗——关于深圳市部分青少年饮水情况调查与实验探究张云哲黄小环,汤志伟随着时代的进步,人们已进入到了快速的生活工作轨道,人们已经淡忘了自己的身体健康,更忘记了作为人的生命之源——水的重要性。而作为新世纪的青少年,往往为了追求流行趋势和味觉器官的享受而忽略了对人体最有益的白开水。现如今,花花绿绿的饮料瓶数不胜数,而选择白开水的人却日趋减少。饮料味道虽好,但健康更重要。针对这一问题,我们展开了一系列的调查与研究。

一、探究实验

通过实验,我们了解到:(1)碳酸饮料和果汁使鱼骨变色并变软。因此,对骨骼有一定的影响,建议同学们多喝白开水。(2)将碳酸饮料与曼妥思糖一同食用会导致呕吐。(3)可乐的除锈能力比稀盐酸和稀硫酸还强(稀盐酸和稀硫酸浓度均为20%)。

二、查阅资料

通过查阅资料,我们了解到:(1)常喝饮料的人骨折概率是平常人的3倍。(2)“喝水也能长肉”日前被美国研究者证实。一个孩子如果每天喝一听饮料,他(她)发生肥胖的几率就会增加60%。(3)喝两罐碳酸饮料等于吃20匙糖,碳酸饮料已经成为危害牙齿的一大隐形“杀手”。(4)南伊利诺伊大学研究小组针对软饮料对牙齿的腐蚀性做了一个实验。实验结果显示,浸泡在可口可乐、百事可乐、皇冠可乐、七喜、低热七喜等7种饮料内的牙釉质薄片的重量减少5%以上。(5)美国科学家最新研究发现,软饮料对牙齿具有腐蚀性,其中部分碳酸类饮料的腐蚀性甚至堪比蓄电池使用的酸液。

(6)一份研究报告曾指出,橙汁和运动饮料也会腐蚀牙齿,但可乐类饮料的腐蚀性更强。另一份研究报告说,在服用后的三分钟内,可乐类饮料的腐蚀性是果汁类饮料的10倍。(7)美国牙科学会发言人肯顿·罗斯说,研究发现皇冠可乐在软饮料中酸性最强,酸碱度达到2.387;樱桃可乐其次,酸碱度为2.522;可口可乐排名第三,酸碱度为2.525。柠檬酸是非可乐类饮料中使用最多的酸物质,也是饮料中腐蚀性最强的物质。

三、问卷调查结果及分析

我们发放问卷200份,收回有效卷193份。通过调查,我们发现:

1.调查对象虽对饮品有一定的了解,但缺乏正确的认识。(1)据调查结果显示,大多数青少年(48%)对饮用水只是有一定的了解。56%的同学认为白开水比饮料好,但大多数同学(47%)并不知道饮料不能代替水。(2)大多数同学认为碳酸饮料对牙齿有害,但还有40%的同学觉得彻底与饮料隔绝不一定就对身体有好处。(3)大多数同学(75%)认为果汁比饮料有益,且认为水果与果汁并不完全一样。(4)大多数同学在饮用饮料前会看成分说明,但还是有39%的同学不清楚饮料的酸碱性。

2.调查对象选择饮品的实际行动。(1)大多数同学(46%)认为是否对身体有益是选择饮料时最看重的地方。(2)大多数同学在喝水时想喝就喝,只有小部分同学(39%)会每天喝4~6杯水。(3)8.31%的同学并没有空腹喝水。(4)31%的同学选择在口渴时喝饮料。

(5)35%的同学基本不喝饮料,一部分(19%)同学3天或1星期会饮用1次饮料。(6)根据调查结果显示,多数同学选择白开水,还有19%的同学选择直饮水和纯净水、矿泉水。

3.青少年眼中的饮料对身体的危害。在饮料对人体产生影响的问题上,25%同学认为可引发肥胖,还有15%同学认为有害。

4.选择饮料的原因。根据会解渴方面而选择饮料的有26%的同学,根据口感而选择饮料的有38%的同学。

5.选择的类别。大多数同学平常会选择喝茶类饮料、奶类饮料、功能性饮料(30%)。

6.在知道了饮料的害处后,有50%的同学表示不再喝饮料了,且大部分同学(59%)的家长会劝孩子少喝一点饮料。

四、我们的建议

1.对青少年的建议:(1)多喝白开水。不要过量饮用饮料,切忌把饮料当水喝。(2)体内血液要保持弱碱性,为了我们的健康,不要再喝碳酸饮料!(3)不一定在口渴时才补充水分,天天饮用白开水,健康快乐每一天!

(4)据专家验证,白开水是对人体最有益的饮品,请随身携带白开水!

2.对家长的建议:(1)告诉孩子多喝白开水的好处。(2)自己以身作则,多喝白开水。

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