解析制冷能量的来源.doc

解析制冷能量的来源 现代人们每天都在享受空调，还都知道空调费电。很多人都会下意识地认为，空调要不断把电能转化成为制冷的能量，和加热是一个原理。所以，出来多少功率的制冷量，就会消耗多少电。其实，这是错误的看法，空调的制冷系统有着很大的秘密，下面制冷网为您详细的解释下空调的原理。如果你仔细看一个空调的说明书或者价签，你会发现，有制冷量和制冷功率两个参数，其中制冷量往往是制冷功率的3倍。也就是说，空调每消耗1KW的电量，制出的“冷量”是3KW左右。即使这款空调的品质再高，电能利用的效率达到100%的极限，可是剩下的2KW的能量是从哪里出来的呢?是啊，如果我们把空调制冷过程简单当做电加热的逆过程，那么这个问题想破头你都不会想明白。其实，在空调的整个制冷过程中，电并不是被作为能量源被使用，而是相当于一个引擎。用一个形象的比喻，我们把打火机按下的时候，火石发出的火花点燃火机，但是火石并不是作为能量源，能量是由火机里面的液化气燃烧转化的。电在空调系统中的作用，有点类似于火石在火机中的作用。空调需要制冷剂，这是每个人都知道的常识。制冷剂的作用，就是在室外空气和室内空气之间“搬运能量”，电起到的作用，是把制冷剂进行压缩，从而具备吸收热量的“潜质”。制冷剂首先被空调压缩机加压之后成为高压高温的气体，又被输送到空调的冷凝器(在室外机里)，由于这部分气体是高温气体，比外界空气的温度高很多。所以，夏天无论外面的温度有多高，我们路过空调的室外机的时候，也会明显感觉到吹出的气发烫，就是这个原因，此时制冷剂正在放热。当放完热之后，就会慢慢变成液体。这部分液体又会流入空调的蒸发器，蒸发器的空间很大，制冷剂在瞬间膨胀成为气体。液体汽化时会在瞬间吸收大量的能量，所以蒸发器周围的空气被瞬间吸走一部分热量，变成冷空气，这就是空调吹出的冷气来源。可以看出，蒸发器吸收空气的热量，冷凝器向外部再散热，能量是在室内空气和室外空气之间在进行转换，所以，电在这中间起到的作用不是“能量源”。为什么要有压缩机的存在呢?为什么不需要用电来直接制冷，空调的功耗还是不小呢?这就和制冷剂的属性有关系。空调的室外机，又叫主机，因为核心部件都在室外机里。要清楚为什么空调还需要耗电、需要压缩机，秘密其实都在主机里。在常温常压的状态下，制冷剂是以气体的状态存在的。所以，制冷剂进入常温常压的蒸发器，就会瞬间膨胀为气体，从而吸收能量。这部分气体制冷剂如果直接再流入冷凝器，它的常温常压的状态下，是无法液化的，整个制冷过程无法循环。要让制冷剂可以在常温状态下汽化，唯一的变法就是加压。我们都知道一个常识，压力越大，物体液化、汽化的临界点都随之提高，也就是说，本来应该是在常温下气态的制冷剂，在压力增大后，有可能低于汽化临界点，变为液体。压缩机就起到了增大压力的作用，它把制冷剂压缩为高压气体，在这个过程中，制冷剂的温度也随之提升。这部分气态的制冷剂被送到蒸发器里的时候，和外界温度发生热交换，温度降低就会发生液化，从而为一步的汽化制冷提供基础。从能量守恒的原理来看，制冷剂在液化时放出了多少热量，在汽化时就能够再吸收多少热量。所以，由电驱动的压缩机在这中间提供的是压缩空气的作用，和热能的转换无关。因此，空调的制冷功率和压缩机的功耗没有直接的关系，只是在目前的技术背景下，这个系数一般为3左右。知道了这种原理，如果发散性思维，空调的这种从空气中吸热放热的工作系统，能否应用到其它电器中呢。其实，目前这种产品已经出现了。首先，空调加热原理就是空调制冷的逆原理，首先利用高温高压的气体液化放出的热量，作为加热时的“热源”;再把吸收热量的蒸发器“转移”到室外，让蒸发器吸收空气中的热，从而达到正常的循环。另外，热泵热水器是很好地利用了空调原理的一种产品，和空调加热的原理类似，就是利用一种能够吸收空气热量的触媒，将外界空气的热量不断搬运到需要加热的水中。热泵热水器工作的时候，外界空气温度提升，热量被转移到机器中。因此，热泵热水器的电能也只是起到了一个驱动的作用，所以这种产品的热效率能够达到300%左右。网友们如果看到这种产品标注的热效率，并不需要怀疑。但是热泵热水器也存在着体积大、造价高的问题，目前仅对于用热水量大的别墅用户比较适用。因为空调在工作时往往会向外散发出大量的热量，一方面让外部温度提高，另外一方面也是一种浪费。据笔者了解，目前已经有企业在生产可以回收空调热量的产品，就是在空调的冷凝器装置上设置一个热交换装置，让散发出的热量被回收回来，留用他用。这种回收回来的热量主要被应用于加热水。然而，这种产品有一个最大的局限就是冬天的时候无法使用，因为冬天没有人用空调制冷，也就没有转移出去的热量。所以，很多企业在关注空调和热泵热水器一体机，这种产品既能够保证四季出热水，又能够节省很多的电量。空调的这种利用“冷媒”进行制冷的原理，据说最早只是一种无奈之举，因为全世界没有任何一个国家能够生产直接制造“冷量”的产品。但是，由于这种制冷原理直接利用空气的能量转移，把电能作为产品的驱动系统，做到了最大程度的节能。例如目前的空调和热泵热水器的制冷和加热效率，都在300%以上。所以，这种技术如果能够克服体积大、造价高的难题，或许能够被大规模应用到其它家电领域。