現(xiàn)代人們每天都在享受空調(diào)，還都知道空調(diào)費(fèi)電。很多人都會(huì)下意識地認(rèn)為，空調(diào)要不斷把電能轉(zhuǎn)化成為制冷的能量，和加熱是一個(gè)原理。所以，出來多少功率的制冷量，就會(huì)消耗多少電。其實(shí)，這是錯(cuò)誤的看法，空調(diào)的制冷系統(tǒng)有著很大的秘密，下面制冷網(wǎng)為您詳細(xì)的解釋下空調(diào)的原理。
如果你仔細(xì)看一個(gè)空調(diào)的說明書或者價(jià)簽，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，有制冷量和制冷功率兩個(gè)參數(shù)，其中制冷量往往是制冷功率的3倍。也就是說，空調(diào)每消耗1KW的電量，制出的“冷量”是3KW左右。即使這款空調(diào)的品質(zhì)再高，電能利用的效率達(dá)到100%的極限，可是剩下的2KW的能量是從哪里出來的呢?是啊，如果我們把空調(diào)制冷過程簡單當(dāng)做電加熱的逆過程，那么這個(gè)問題想破頭你都不會(huì)想明白。
其實(shí)，在空調(diào)的整個(gè)制冷過程中，電并不是被作為能量源被使用，而是相當(dāng)于一個(gè)引擎。用一個(gè)形象的比喻，我們把打火機(jī)按下的時(shí)候，火石發(fā)出的火花點(diǎn)燃火機(jī)，但是火石并不是作為能量源，能量是由火機(jī)里面的液化氣燃燒轉(zhuǎn)化的。電在空調(diào)系統(tǒng)中的作用，有點(diǎn)類似于火石在火機(jī)中的作用。
空調(diào)需要制冷劑，這是每個(gè)人都知道的常識。制冷劑的作用，就是在室外空氣和室內(nèi)空氣之間“搬運(yùn)能量”，電起到的作用，是把制冷劑進(jìn)行壓縮，從而具備吸收熱量的“潛質(zhì)”。
制冷劑首先被空調(diào)壓縮機(jī)加壓之后成為高壓高溫的氣體，又被輸送到空調(diào)的冷凝器(在室外機(jī)里)，由于這部分氣體是高溫氣體，比外界空氣的溫度高很多。所以，夏天無論外面的溫度有多高，我們路過空調(diào)的室外機(jī)的時(shí)候，也會(huì)明顯感覺到吹出的氣發(fā)燙，就是這個(gè)原因，此時(shí)制冷劑正在放熱。當(dāng)放完熱之后，就會(huì)慢慢變成液體。
這部分液體又會(huì)流入空調(diào)的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的空間很大，制冷劑在瞬間膨脹成為氣體。液體汽化時(shí)會(huì)在瞬間吸收大量的能量，所以蒸發(fā)器周圍的空氣被瞬間吸走一部分熱量，變成冷空氣，這就是空調(diào)吹出的冷氣來源。
可以看出，蒸發(fā)器吸收空氣的熱量，冷凝器向外部再散熱，能量是在室內(nèi)空氣和室外空氣之間在進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以，電在這中間起到的作用不是“能量源”。
為什么要有壓縮機(jī)的存在呢?為什么不需要用電來直接制冷，空調(diào)的功耗還是不小呢?這就和制冷劑的屬性有關(guān)系。
空調(diào)的室外機(jī)，又叫主機(jī)，因?yàn)楹诵牟考荚谑彝鈾C(jī)里。要清楚為什么空調(diào)還需要耗電、需要壓縮機(jī)，秘密其實(shí)都在主機(jī)里。
在常溫常壓的狀態(tài)下，制冷劑是以氣體的狀態(tài)存在的。所以，制冷劑進(jìn)入常溫常壓的蒸發(fā)器，就會(huì)瞬間膨脹為氣體，從而吸收能量。這部分氣體制冷劑如果直接再流入冷凝器，它的常溫常壓的狀態(tài)下，是無法液化的，整個(gè)制冷過程無法循環(huán)。
要讓制冷劑可以在常溫狀態(tài)下汽化，唯一的變法就是加壓。我們都知道一個(gè)常識，壓力越大，物體液化、汽化的臨界點(diǎn)都隨之提高，也就是說，本來應(yīng)該是在常溫下氣態(tài)的制冷劑，在壓力增大后，有可能低于汽化臨界點(diǎn)，變?yōu)橐后w。
壓縮機(jī)就起到了增大壓力的作用，它把制冷劑壓縮為高壓氣體，在這個(gè)過程中，制冷劑的溫度也隨之提升。這部分氣態(tài)的制冷劑被送到蒸發(fā)器里的時(shí)候，和外界溫度發(fā)生熱交換，溫度降低就會(huì)發(fā)生液化，從而為一步的汽化制冷提供基礎(chǔ)。
從能量守恒的原理來看，制冷劑在液化時(shí)放出了多少熱量，在汽化時(shí)就能夠再吸收多少熱量。所以，由電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)在這中間提供的是壓縮空氣的作用，和熱能的轉(zhuǎn)換無關(guān)。因此，空調(diào)的制冷功率和壓縮機(jī)的功耗沒有直接的關(guān)系，只是在目前的技術(shù)背景下，這個(gè)系數(shù)一般為3左右。
知道了這種原理，如果發(fā)散性思維，空調(diào)的這種從空氣中吸熱放熱的工作系統(tǒng)，能否應(yīng)用到其它電器中呢。其實(shí)，目前這種產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)了。
首先，空調(diào)加熱原理就是空調(diào)制冷的逆原理，首先利用高溫高壓的氣體液化放出的熱量，作為加熱時(shí)的“熱源”;再把吸收熱量的蒸發(fā)器“轉(zhuǎn)移”到室外，讓蒸發(fā)器吸收空氣中的熱，從而達(dá)到正常的循環(huán)。
另外，熱泵熱水器是很好地利用了空調(diào)原理的一種產(chǎn)品，和空調(diào)加熱的原理類似，就是利用一種能夠吸收空氣熱量的觸媒，將外界空氣的熱量不斷搬運(yùn)到需要加熱的水中。熱泵熱水器工作的時(shí)候，外界空氣溫度提升，熱量被轉(zhuǎn)移到機(jī)器中。因此，熱泵熱水器的電能也只是起到了一個(gè)驅(qū)動(dòng)的作用，所以這種產(chǎn)品的熱效率能夠達(dá)到300%左右。網(wǎng)友們?nèi)绻吹竭@種產(chǎn)品標(biāo)注的熱效率，并不需要懷疑。但是熱泵熱水器也存在著體積大、造價(jià)高的問題，目前僅對于用熱水量大的別墅用戶比較適用。
因?yàn)榭照{(diào)在工作時(shí)往往會(huì)向外散發(fā)出大量的熱量，一方面讓外部溫度提高，另外一方面也是一種浪費(fèi)。據(jù)筆者了解，目前已經(jīng)有企業(yè)在生產(chǎn)可以回收空調(diào)熱量的產(chǎn)品，就是在空調(diào)的冷凝器裝置上設(shè)置一個(gè)熱交換裝置，讓散發(fā)出的熱量被回收回來，留用他用。這種回收回來的熱量主要被應(yīng)用于加熱水。
然而，這種產(chǎn)品有一個(gè)最大的局限就是冬天的時(shí)候無法使用，因?yàn)槎鞗]有人用空調(diào)制冷，也就沒有轉(zhuǎn)移出去的熱量。所以，很多企業(yè)在關(guān)注空調(diào)和熱泵熱水器一體機(jī)，這種產(chǎn)品既能夠保證四季出熱水，又能夠節(jié)省很多的電量。
空調(diào)的這種利用“冷媒”進(jìn)行制冷的原理，據(jù)說最早只是一種無奈之舉，因?yàn)槿澜鐩]有任何一個(gè)國家能夠生產(chǎn)直接制造“冷量”的產(chǎn)品。但是，由于這種制冷原理直接利用空氣的能量轉(zhuǎn)移，把電能作為產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，做到了最大程度的節(jié)能。例如目前的空調(diào)和熱泵熱水器的制冷和加熱效率，都在300%以上。所以，這種技術(shù)如果能夠克服體積大、造價(jià)高的難題，或許能夠被大規(guī)模應(yīng)用到其它家電領(lǐng)域。
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