综述：作为饮用水冷却技术的传统陶罐冷却器，在孟加拉国用于应对城市热岛效应

《Sustainable Energy Technologies and Assessments》：Traditional clay pot coolers as drinking water cooling technology for urban heat adaptation in Bangladesh

本文系统综述了陶土罐冷却器（CPCs）在高温高湿环境中的冷却效能与优化潜力，分析了孟加拉国达卡气候数据下的降温极限（干季最高14°C，雨季不足4°C），探讨了材料特性、设计优化及政策支持对CPCs性能的影响，并指出其在健康保障、低碳发展和SDGs实现中的综合价值。

　　全球变暖正在加剧热带国家如孟加拉国的热浪现象，夏季温度常超过35°C，且湿度较高。这种极端天气对户外工作者构成了严重的健康风险，包括人力车夫、小贩、建筑工人和交通人员等群体。这些职业人群因长时间暴露于高温环境中，容易发生中暑、热衰竭等热相关疾病。当前，传统的制冷技术如空调和冰箱依赖电力，但其高昂的初始成本、高能耗以及对环境的影响限制了其在发展中国家的普及，尤其是孟加拉国这样的国家，电力供应不稳定，且许多地区仍主要依赖化石燃料发电，导致大量二氧化碳排放，进一步加剧了全球变暖。

在这样的背景下，蒸发冷却技术作为一种低成本、无电力依赖且环保的冷却方法，引起了广泛关注。其中，陶土水冷器（Clay Pot Coolers, CPCs）因其简便性、低成本和可持续性，成为一种极具潜力的替代方案。CPCs通过蒸发冷却原理，将水温降低5–15°C，但其性能受到气候条件、陶土材料特性和设计因素的显著影响。为了更清晰地了解其在孟加拉国的冷却潜能，研究者使用了NASA POWER气候数据，对达卡地区的2022–2024年的气候条件进行了分析。结果显示，在雨季前（3月至5月）的干燥气候中，CPCs的冷却效果可达约14°C，而在高湿度的雨季（6月至9月）中，其冷却能力则显著下降，不足4°C。这一差异突显了CPCs在不同气候条件下的适用性问题，也强调了在热带地区进行针对性设计优化的重要性。

CPCs的工作原理基于蒸发冷却，其核心在于水分通过陶土的多孔结构蒸发，吸收热量从而降低水温。这一过程涉及多个关键阶段，包括水分的吸收、毛细作用、蒸发、潜热的吸收以及持续冷却。研究者指出，陶土的物理特性如孔隙率、塑性、热导率、吸水性和耐久性对蒸发冷却效率至关重要。例如，孔隙率越高，水分越容易扩散至表面进行蒸发，从而提升冷却效果。同时，塑性好的陶土更易于塑形，而热导率低的陶土则有助于保持水温较低。此外，陶土的吸水性和储水能力也影响其在蒸发过程中的表现，这些因素共同决定了CPCs在不同环境下的性能差异。

CPCs的制造过程通常包括材料采集、陶土处理、添加可燃材料、塑形、干燥、烧制和后期处理等步骤。其中，可燃材料如木屑或稻壳的加入能够增加陶土的孔隙率，从而提升其冷却效率。烧制温度和速率的控制对于陶土的物理性能和冷却能力同样关键。研究表明，烧制温度在800–900°C之间较为理想，同时缓慢冷却有助于防止陶土开裂。制造过程中，陶土的干燥时间、烧制条件以及后期处理（如表面光滑度、消毒处理等）均会影响最终产品的性能和使用寿命。

CPCs的性能评估通常涉及多个指标，包括温度降低幅度、冷却效率和蒸发速率等。这些指标能够帮助研究人员理解CPCs在不同环境条件下的表现。例如，在干燥气候中，CPCs的冷却能力显著高于高湿度环境，这表明在设计和推广时需考虑季节性变化。一些研究还提出，通过优化CPC的形状和尺寸，如减小容器的长宽比、增加表面积或调整容器底部的结构，可以进一步提升冷却效率。然而，目前仍缺乏系统的评估框架，且对CPCs在特定环境下的表现研究不足，这限制了其在不同地区的应用。

在水净化方面，CPCs也展现出一定的潜力。由于其多孔结构，陶土能够物理过滤水中的微生物和杂质，如大肠杆菌，从而提高水质。一些研究发现，使用陶土容器储存的水在某些指标上优于塑料容器，例如总溶解固体（TDS）和浊度的降低，以及pH值的上升。此外，某些类型的陶土如高岭土和膨润土具有吸附有害物质如氟化物的能力，进一步增强了其在水处理中的应用价值。然而，目前关于陶土水净化功能的研究仍不充分，需要更多实验数据来验证其长期效果和实际应用潜力。

尽管CPCs在多个方面具有优势，但在实际推广过程中仍面临一些挑战。首先，其在高湿度环境中的冷却效果显著下降，限制了其在雨季的适用性。其次，CPCs的脆性使得其在频繁使用和搬运中容易损坏，影响使用寿命。此外，缺乏标准化的制造流程和统一的设计规范，也使得CPCs的性能和质量难以保证。为了克服这些限制，研究者建议进一步优化材料配方、探索新型复合材料（如陶土与铜粉结合）以及改进设计参数，如容器形状和尺寸。同时，结合计算流体力学（CFD）模拟和实验验证，可以更精确地分析CPCs的热力学性能，为未来设计提供理论支持。

在政策层面，推广CPCs需要多方面的支持。例如，在城市层面，可以将其纳入热应对手册或工人福利计划，作为提供安全饮用水的低成本方案。在社区层面，通过微金融支持陶艺生产，有助于提升当地经济活力，同时推动CPCs的普及。此外，国家层面的适应策略应考虑CPCs的文化背景和可持续性，将其作为低碳冷却技术纳入整体发展规划。通过这些措施，可以促进CPCs的广泛应用，提高户外工作者的健康水平，同时推动可持续发展目标（SDGs）的实现。

从更广泛的社会影响来看，CPCs不仅有助于缓解热应激，还能改善饮用水质量，提升公众健康。其无电力依赖的特性符合SDG 7（可负担的清洁能源）的要求，而其在改善工人生存条件和提高生活质量方面的贡献则与SDG 3（良好健康与福祉）、SDG 8（体面工作与经济增长）和SDG 11（可持续城市与社区）密切相关。此外，CPCs在应对气候变化和提升城市韧性方面的潜力，也符合SDG 13（气候行动）的目标。通过将传统技术与现代需求相结合，CPCs有望在可持续发展的框架下发挥更大作用。

未来的研究方向应集中在提升CPCs的耐用性、优化制造流程、改进设计参数以及探索新型材料。同时，还需要更多关于CPCs在长期使用中对水质的影响研究，以及其在不同文化背景下的接受度调查。通过这些努力，CPCs不仅能够成为一种有效的冷却工具，还能进一步拓展其在水净化和公共健康领域的应用价值。在全球变暖和极端天气日益频繁的背景下，CPCs的推广将为缓解热相关健康风险、促进可持续发展提供切实可行的解决方案。