前言

    隨著人們對于環境污染問題越來越重視、對于室內空氣品質要求的不斷提高，在不斷加緊研究和推行空調節能，改善室內空氣條件，尋找替代冷源的同時，許多國家都在積極研究探索利用自然條件的冷卻方法。理論上，以降低建筑物維護結構外表面溫度為目的的利用太陽能被動蒸發冷卻問題，按蒸發機理可分為兩類：一類是自由水面的蒸發冷卻問題，這類問題包括蓄水屋面、蓄水漂浮物、淺層蓄水、流動水膜及復雜的噴霧措施等；另一類則是多孔材料蓄水蒸發冷卻問題。

    １．第一類：自由水面蒸發冷卻問題

    較早時期的建筑被動蒸發冷卻并沒有被詳細的分類，主要是采用在屋頂覆蓋上一層水袋的方法使建筑物降溫。水袋上有一層可移動的隔熱板，在白天時將隔熱板蓋在水袋上，使其不受陽光照射，有了水袋，天花板的溫度較低，在室內起冷源作用。夜間，將水袋暴露于空間，通過對流輻射使它將熱能散失掉。在較干燥的地區，夏天可以采用蒸發冷卻方案，設置一個濕冷器以增加空氣濕度，即當室外空氣通過濕冷器使空氣降溫加濕，以上兩種方式都可稱為被動蒸發冷卻的雛形。

    ２．第二類：多孔材料蓄水蒸發冷卻問題

    此類蒸發冷卻采用在建筑物面上鋪設一層多孔材料，如松散的砂層或加氣混凝土層等，此層材料依靠淋水或天然降水來補充含濕層水分。當材料含濕后受太陽輻射和大氣對流及天空長波輻射換熱，內部水分通過熱濕遷移機理的作用遷移至表面并在此蒸發。含濕多孔體水分蒸發過程是眾多因素綜合作用的結果，如液體擴散、毛細流動、蒸發凝結、壓力梯度、重力等。在蒸發冷卻過程中，最初材料表層存在一層連續水膜，這層水膜的蒸發基本上如同上面所說的自由液面的蒸發，不受材料內部因素的影響，隨著這層水膜的蒸發材料表面含濕量減少，材料內部的水分就會補充到材料表面進行蒸發，如果表面水分的補充速度低于表面水分蒸發速度，那么材料的蒸發面將會下降，會影響到蒸發效果。屋頂鋪設松散的多孔含濕材料的被動蒸發冷卻方法適用于一些雨量豐富、風力較小的北亞熱帶地區，在建筑物屋頂平面使用。而鋪設固體的多孔材料對于雨量豐富、風速大的南亞熱帶地區在建筑物外表面及城市道路上使用。在氣候干旱少雨的地區也可以通過噴淋水的方式給多孔材料層補水。

    屋頂鋪設多孔含濕材料的方法首先解決了蓄水屋面無法上人的問題，此外多孔含濕材料被動降溫效果顯著，建筑屋面降溫約２５℃，屋頂內表面溫度約降５℃；優于現行的傳統蓄水屋面。

    被動冷卻技術的新發展

    至今為止，有許多科研工作者對傳統的被動冷卻技術進行了大量的實驗研究，在原有的基礎上對其不足之處進行了大量的完善工作。在被動冷卻技術的傳統應用方式的基礎上出現了多種改善后的應用方式，下面就一些主要的應用方式進行簡要介紹。

    １．屋面被動冷卻技術

    １．１帶有可移動隔熱板的屋頂水池在水池上設置一層隔熱板，在夏季，在日間水池由隔熱板覆蓋，夜間隔熱板移走并且通過夜間使水冷卻。建筑物熱量通過屋頂由室內傳至周圍環境并且獲得冷卻。通過使用帶有隔熱板的屋頂水池可使得屋頂熱減小。在冬季，在日間移開隔熱板，以便水池里的水吸收太陽輻射熱并加熱建筑物。水池在夜間蓋上隔熱板以便水池中熱水將其熱量傳給建筑物。屋面蓄水對屋頂結構要求較高，絕濕層要求較高，否則屋頂會漏水，同時維修不便，因屋面無法直接上人維修。

１．２蒸發反射屋頂

    這種屋頂的設計是由在以巖石為底的水池上覆蓋一個混凝土吊頂構成。在這個基礎上是一個空氣層，它通過一個鋁板與外界環境隔開。鋁板的表面涂有一層白色鈦基涂料以提高日間輻射的反射。在夜間，鋁板的溫度降低到巖石床和水的混合溫度之下。屋頂內的水蒸汽冷凝并依靠重力作用下降。經過大量的關于不同的外部溫度和太陽輻射強度下降的計算，顯示出這種系統的冷卻效果很顯著。結構如圖４所示。

    在這種應用方式中，高熱容量的材料（巖石床）可以延遲日間熱量進入建筑物的時間，使之在夜間進入建筑物內，從而使建筑物受其影響較小。屋頂由一個混凝土吊頂和一個平鋁板構成，平鋁板使得位于以巖石床為底的水池上空氣層與外界環境分隔開來。這個部分防止水蒸氣向外界擴散。這種方式結構較為復雜，對于構成的材料要求較高，投資較高，要有較好的密閉性，維修不方便。