【科普】制冷、制熱、除濕模式 空調是如何做到自由切換的？

空中的月亮

現在，幾乎家家都有空調，夏天制冷，送來陣陣涼爽，冬天制熱，提供絲絲暖意，梅雨除濕，營造清爽環(huán)境。空調極大地提升了我們生活的舒適度，那么，它是如何做到多種模式自由切換的呢？我們以氟利昂制冷劑為例，首先介紹空調四大件：壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥。

壓縮機吸收來自蒸發(fā)器的低溫低壓氣體氟利昂，通過電機運轉帶動活塞對其壓縮后，排出高溫高壓的氣態(tài)氟利昂，為制冷循環(huán)提供動力。

冷凝器是一個熱交換器，將高溫高壓的氣態(tài)氟利昂冷卻并液化為常溫高壓的液態(tài)氟利昂，液化過程要釋放大量熱量。

蒸發(fā)器也是一個熱交換器，液態(tài)的氟利昂經毛細管進入蒸發(fā)器，空間突然增大，壓力減小，液態(tài)的氟利昂就會汽化，變成氣態(tài)低溫的氟利昂，而汽化過程要吸收大量熱量。最后氣態(tài)的氟利昂回到壓縮機繼續(xù)壓縮，形成循環(huán)。

節(jié)流閥的作用是將冷凝器中冷凝壓力下的飽和液體或過冷液體節(jié)流后降至蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度，同時根據負荷的變化，調節(jié)進入蒸發(fā)器制冷劑的流量。

制冷模式中，制冷劑的循環(huán)流向是壓縮機-室外機-室內機-壓縮機，室外機為冷凝器，因此吹出的是熱風；室內機為蒸發(fā)器，風扇將室內的熱空氣從蒸發(fā)器中吹過變成冷風，于是空調達到制冷的效果。

制熱模式中，空調利用一個叫四通閥的部件，使氟利昂在室內機和室外機的流動方向與制冷時相反，即制冷劑的循環(huán)流向是壓縮機-室內機-室外機-壓縮機。此時，壓縮機排出的高溫高壓蒸汽經四通閥直接送入室內機，室內機發(fā)揮冷凝器的作用，將過熱蒸汽在寒冷的室內冷卻釋放熱量，室內冷空氣經過風扇變成熱風，于是空調達到制熱的效果。而室外機發(fā)揮蒸發(fā)器的作用，因此吹出冷風。

可以看到制熱循環(huán)和制冷循環(huán)其實就是運用了初中物理中液化（由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）時要排出熱量和汽化（由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)）時要吸收熱量的原理。

除濕模式中，利用了空氣中的水分遇冷會被冷凝成水的原理。空調蒸發(fā)器中的制冷劑蒸發(fā)時要吸收大量熱量，使蒸發(fā)器表面溫度降低很多，這時室內空氣中的水蒸氣遇冷便液化成水，這些冷凝水經出水管排出室外，房間空氣中的部分水分就這樣被除掉了，因此空調制冷過程中必然會伴隨著除濕。

需要注意的是，夏季制冷時，溫度設置26~27攝氏度，其冷負荷可以減少8%以上；冬季制熱時，溫度設置低2攝氏度，也可節(jié)電10%；人在睡眠時，代謝量減少30%~50%，將空調設于睡眠擋，設置溫度高2攝氏度，可節(jié)電20%。

實踐證明，對靜坐或輕度勞動的人來說，室溫保持在28~29攝氏度，相對濕度保持在50%~60%，人就不會感到悶熱，也不會出汗，屬于舒適范圍。

本文由北京印刷學院物理系副教授李蜜丹進行科學性把關。

來源：人民網