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湿度降了,房间为何反而闷热?

phoue

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在梅雨季节的一个夜晚,看到湿度计上的数字降到了44%,我才放心地重新盖上被子。然而,睡着睡着却因为背部黏糊糊的感觉而醒了。明明湿度很低,为什么这么热?伸手摸了摸除湿机,吹出来的风不仅不凉,反而热烘烘的。以为是坏了,便在搜索框里输入了“除湿机吹热风”,结果却出乎意料——这不是故障,而是正常现象。

当时我有很多困惑:空调吹的是冷风,为什么除湿机不是这样?还有,水箱里积存的那些清澈的水,到底能不能喝?

 a portable dehumidifier
a portable dehumidifier

这个机器到底在干什么

提到除湿机,人们通常认为它是“消除湿气的机器”。这话说得没错,但不够准确。除湿机实际上所做的,仅仅是将空气中散布的水分收集到一处。不是消除,而是转移。

其原理与冰箱或空调并无二致。这是一种冷冻循环,制冷剂在压缩和膨胀的过程中反复升降温度,在此过程中,空气中的水蒸气会在变冷的金属板(蒸发器)表面凝结成水珠。这和刚从冰箱里拿出的罐装饮料表面凝结水汽的现象是一样的。当水流下并积聚在水箱中时,空气就变得干燥,随后被重新释放回房间里。

到这一步,它所做的事与空调室内机没有区别。

那么热量都去哪了

除湿机没有排放热量的出口。这正是它与空调的决定性区别。

空调的蒸发器从空气中夺走热量后,制冷剂会通过管道将热量带到室外,并由室外机排放到大气中。因此,开启空调的房间,温度和湿度会同时下降,因为有热量排出的通道。

而除湿机的蒸发器和冷凝器都在同一个机身内。制冷剂回收的热量无处可去,只能在机器内部重新回到室内空气中。这就是湿度下降但温度保持不变,甚至略微升高的原因。实际上,也有说明指出室内温度会升高1~2℃。

用数字来看就更清晰了。家用除湿机的功耗通常在每小时300~400Wh左右。根据能量守恒定律,用于驱动压缩机的这部分电力会全部转化为热量留在房间里。这实际上与一直开着一台小型电暖器产生的发热量是一样的。唯一的不同是,这些热量被贴上了“消除湿气的副产品”的标签,所以很难察觉到房间正在变热。

有趣的是,即使是使用相同制冷、除湿原理的空调,在只想降低湿度时,人们也会倾向于使用除湿模式。三星电子空气解决方案研究组发布的数据显示,在相同温度条件下,除湿模式的除湿效率比冷房模式高约2.7倍。换算成不适指数,冷房模式从73降至除湿模式的70,感到不适的人群比例从50%减少到了10%。

为什么会有这种差异?冷房模式的目的是达到设定温度,一旦目标温度达成,就会降低压缩机输出进入维持模式,除湿只是这个过程中的附带效果。而除湿模式是以湿度而非温度为基准运作的,在达到目标湿度之前,它会持续调节压缩机和风量,专注于捕捉水分。即使使用相同的零件和相同的制冷循环,只要运作基准不同,结果就会产生这样的差异。

为什么不做冷风兼用的机型

准确地说,不是不做,而是做出来的瞬间,它就变成了另一种机器。

一旦装上室外机并将冷凝器移到室外,那它就不再是除湿机,而是空调了。市面上的移动式空调就是这种形式。它通过排气管将热量排到窗外,从而同时获得制冷和除湿效果。不过,由于必须将软管伸出窗外,且会因为负压导致室外热空气从缝隙渗入,或者软管表面本身会向室内散发辐射热,因此其效率肯定不如壁挂式空调。

反过来说,如果除湿机要在保持现有的移动性和低功耗的同时装上室外机,就必须有地方排放回收的热量,但并没有这个出口。这是热力学问题,而非技术问题。这意味着在密闭的房间里,无法逃避能量守恒定律。

放在衣柜或鞋柜里的除湿剂走的是完全不同的道路。没有压缩机,也没有制冷剂,氯化钙自行吸收湿气,颗粒溶解变成水。由于根本不需要转移热量,所以不存在发热问题。但由于处理能力太小,无法将整个房间彻底干燥。

如果要快速干燥大空间,就得付出向室内释放热量的代价使用压缩机式;而干燥小空间时,则使用无发热的除湿剂,用途就这样分开了。

水箱里清澈的水,到底是什么

这些水实际上是未经任何净化过程的水。尽管如此,看起来比净水器的水还要清澈。这是因为它几乎不含矿物质,性质接近蒸馏水。也不会像自来水那样产生水垢。

但是,清澈并不等于洁净。回溯一下这些水的路径就知道了:室内空气 → 滤网 → 铝/铜材质的冷却盘管 → 水箱。没有任何净水过程。查阅维基百科的除湿机词条可以发现,热交换器中析出的铜、铝等微量金属可能会混入水中,且与蒸馏水不同,这些水没有经过煮沸过程,霉菌孢子或细菌可能会在积存的水中堆积。

在一篇关于家电清洁的报道中,专家评论道:除湿机内部的污染因肉眼难以察觉,很难感知到危险,但实际上细菌可能比空气净化器更多。检测到细菌并不意味着立刻就会有危险,这取决于水箱状况和清洁周期,但这些水未经净化处理是一个事实。

我以前也觉得这些水很可惜,曾拿来浇花。现在想想,如果是观赏植物可能问题不大,但如果是食用作物,我可能就要重新考虑了。用于清洁或补充马桶水等人类不会直接饮用或接触的用途尚可,但不建议用于饮用或加入熨斗。

为什么有的水可以直接喝

国际空间站(ISS)制造水的原理和我们家的除湿机是一模一样的。在距离地球约400公里的地方,收集宇航员呼出的气体和流汗产生的水分,过程并无二致。

Space Station Regenerative ECLSS Flow Diagram
Space Station Regenerative ECLSS Flow Diagram

不同的是后续步骤。国际空间站的水循环系统(Water Processor Assembly)不会直接储存冷凝水。它经过过滤和蒸馏,接着通过催化氧化处理阶段。对于美国方的宇航员来说,如果连尿液也要回收,则需要额外通过一道尿液处理系统(Urine Processor Assembly)才能成为可饮用的水。据说通过真空蒸馏方式将净化率从93%提高到了98%,消毒方式也各不相同:美方使用碘,俄方则使用具有抗菌作用的银离子。

NASA马歇尔太空飞行中心的供水系统管理人员曾在采访中表示,只要消除回收尿液的心理障碍,它的味道和瓶装矿泉水没什么两样。第一次听到这个说法时,我确实不自觉地皱了皱眉。但仔细想想,这反应也不奇怪。冷凝作为第一步,和我们家的除湿机是一样的,但在那之后必须经过多道净化工艺,才能最终成为安全的饮用水。

投入如此巨大精力的原因很简单:国际空间站没有获取新水的途径。即使是储备的应急用水,也不过是美方区域和俄方区域各存有2000升左右。考虑到将1升水发射到地球轨道的成本,不浪费一滴现有的水才是合理的。而我们家的除湿机处于只要拧开水龙头就有水的环境中,自然没必要将冷凝水经过多重净化后再饮用。水的稀缺程度,决定了净化阶段的数量。

这些水从哪里来,又要到哪里去

重新梳理这三个疑问,答案指向了同一个地方:除湿机所做的不是消除,而是转移。它将湿气从空气转移到水箱,将热量在制冷剂内循环却无法排出,将污染物从空气中的悬浮状态转移到水中的沉淀状态。

如果把范围扩大一点,这个故事似乎不仅限于除湿机。冰箱不是消除食物的腐败,而是延缓,且过程中产生的热量通过背面的散热板原封不动地回到了厨房。我曾在某处读到过,空调室外机排出的热量并没有消失,而是沿着隔壁楼的墙壁扩散,为整个城市的“热岛效应”贡献了一份力量。虽然不知道这实际影响有多大,但方向似乎是一致的。

最近倒水箱时,我总会多看一眼:这些水从哪里来,这些热量又去了哪里。知道自己在用什么,和不知道自己在用什么,两者之间或许确实有些不同。


参考资料
  1. 韩国经济 - '除湿机'与'空调除湿'的区别…如何正确使用 (hankyung.com)
  2. 树木维基 - 除湿机词条,压缩机式结构与室外机有无说明 (namu.wiki)
  3. WikiTree - 空调除湿功能 vs 除湿机使用,电费比较 (wikitree.co.kr)
  4. 除湿机选购指南 - 工作原理·除湿性能·使用便利性3大标准 (nosearch.com)
  5. A-ha - 无室外机空调的原理是什么 (a-ha.io)
  6. Wikipedia - Dehumidifier词条,发热原理与冷凝水卫生相关叙述 (en.wikipedia.org)
  7. Deye博客 - 除湿机出来的水可以安全饮用吗 (deye.com)
  8. WikiTree - 细菌滋生的除湿机,卫生管理法 (wikitree.co.kr)
  9. 三星新闻室 - 开发人员分享的空调能源效率最大化诀窍 (news.samsung.com)
  10. Woman Times - 三星电子开发人员分享的夏季空调省电诀窍 (womentimes.co.kr)
  11. Kori Science - 移动空调真的凉快吗,单管·双管比较 (koriscience.com)
  12. 除湿机·移动空调原理总结 (nosearch.com)
  13. 京乡新闻 - 美国宇航员的饮用水是净化处理后的尿液 (khan.co.kr)
  14. SBS新闻 - 空间站喝什么水,使用尿液回收饮用水 (news.sbs.co.kr)
  15. Popular Science Korea - 汗水和尿液也要喝,宇航员的生存技术 (popsci.co.kr)
  16. ZDNet Korea - NASA,宇航员尿液→饮用水系统升级 (zdnet.co.kr)
  17. NASA - Space Station Regenerative ECLSS Flow Diagram (nasa.gov)
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