蒸發速率計算器
依據溫度、相對濕度、風速與裸露水面面積,估算開放水面的蒸發量。
估算水分蒸發量
此初步估算模型整合飽和蒸氣壓、蒸氣壓差、風速與面積。
關於蒸發速率估算
當水面上能量較高的分子以蒸氣形式逸出時,液態水便透過蒸發進入大氣。蒸發速率取決於水面蒸氣壓與周遭空氣中既有水蒸氣分壓的差異。溫水具有較高的飽和蒸氣壓,乾燥空氣會形成較大的蒸氣壓差,而流動空氣會帶走水面上方的潮濕邊界層。裸露面積越大,可發生蒸發的表面也按比例增加。
本計算器先以廣泛使用的 Magnus 關係式估算飽和蒸氣壓:0.6108 乘以 exp(17.27T 除以 (T 加 237.3)),其中 T 為攝氏水溫,壓力單位為千帕。再將此壓力乘以一減去小數形式的相對濕度,求得蒸氣壓差。初步估計速率為 0.1 乘以水面面積、蒸氣壓差及風速因子,風速因子為一加上 0.5 乘以風速。在此模型中,一公斤水約相當於一公升的體積損失。
此計算刻意定位為估算,而非特定場址的工程保證。實際蒸發會受到日照、氣溫、大氣壓力、水質、紊流、泳池使用人數、覆蓋物、遮蔭、水體供熱與周圍建築物幾何形狀影響。室內泳池也高度依賴通風情形,以及水面附近空氣是否已飽和。天然湖泊可能蓄積熱量,並在長風程中遭遇不同風況,因此水量平衡研究宜使用逐日氣象資料及經校正的水文模型。
已知水溫時應使用水溫而非氣溫,因為飽和條件建立於液體表面。相對濕度須介於百分之零與百分之一百。風速應代表緊鄰水面上方的狀況;遠處氣象站的數據未必適用於避風泳池或水槽。水面面積指水平水面面積,而非濕潤槽壁面積。條件固定時,將每小時結果乘以二十四即可得到此處顯示的每日估算值。
本工具適合比較情境、估計補水需求、了解覆蓋物如何減少裸露面積,以及確認失水量的數量級。若用於設備選型、受管制設施、灌溉排程或環境許可,請採用符合應用需求與當地氣候的認可方法。透過數個具代表性日子的量測,可校正模型係數並改善特定場址的預測。
蒸發速率範例
以下範例顯示較高溫、較乾燥與較強風的條件如何增加估計失水量。
| 條件 | 估計速率 | 情境 |
|---|---|---|
| 25°C, 50% RH, 2 m/s, 10 m² | 3.168 kg/h | 溫暖的戶外泳池,伴隨適度微風。 |
| 20°C, 60% RH, 1 m/s, 5 m² | 0.701 kg/h | 面積較小、溫度溫和且部分避風的水面。 |
| 30°C, 40% RH, 3 m/s, 20 m² | 12.729 kg/h | 較大水面處於炎熱、乾燥且多風的環境。 |
如何估算蒸發量
- 輸入水面溫度,單位為攝氏度。
- 輸入百分之零至百分之一百的相對濕度,以及以公尺每秒為單位的當地風速。
- 輸入裸露的水平水面面積,單位為平方公尺。
- 選擇「計算蒸發速率」,查看每小時與每日的初步估算。
蒸發速率常見問題
每小時一公斤是否等於每小時一公升?
一般水的一公斤約等於一公升。溫度造成的微小密度變化,通常不會明顯影響此初步估算。
為什麼風會加快蒸發?
風會帶走緊貼水面上方形成的潮濕邊界層。由較乾燥的環境空氣取代後,可維持較大的蒸氣壓梯度。
相對濕度達 100 百分比時會如何?
此簡化公式的蒸氣壓差變為零,因此淨蒸發量為零。不過,若空氣與水的溫度不同,實際局部條件仍可能容許凝結或蒸發。
可以用氣溫代替水溫嗎?
水溫較合適,因為它決定水面的飽和蒸氣壓。只有水與空氣接近熱平衡時,氣溫才可作為粗略替代。
這適合用於泳池空調系統的最終設計嗎?
不適合。最終設計應遵循適用工程標準,並考量使用人數、通風、活動程度與熱量輸入。此結果較適合比較及初步估算。