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熱量的“搬運(yùn)工”----空調(diào)

夏日炎炎,烈日當(dāng)空,是空調(diào)帶給我們涼爽,使我們能夠安心工作和有一個(gè)良好的睡眠。而在冰天雪地的冬天,空調(diào)又為我們帶來溫暖,使我們可以全身心的投入工作與學(xué)習(xí)當(dāng)中。如今多數(shù)家庭采用的均為冷劑式熱泵型分體空調(diào)(以下簡稱空調(diào)),有壁掛、立柜兩種常見形式,既能制冷又能制熱,在我們的生活中發(fā)揮著極為重要的作用。但有很多用戶感嘆為什么空調(diào)在夏天運(yùn)行時(shí)制冷效果很好,冬天使用時(shí)房間內(nèi)卻遲遲不熱呢?這就要從空調(diào)的工作原理來分析。

空調(diào)由四大部件組成,有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥(或膨脹閥)。還有一個(gè)重要的介質(zhì)便是制冷劑。夏季,室內(nèi)空氣通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入機(jī)組內(nèi),蒸發(fā)器中的制冷劑吸收室內(nèi)空氣的熱量,制冷劑由低溫低壓的氣液混合物(氣體多、液體少)變?yōu)橹袦氐蛪旱臍怏w,之后經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮為高溫高壓的氣體,再在冷凝器側(cè)放熱變?yōu)橹袦馗邏旱臍庖夯旌衔铮怏w少、液體多),后由節(jié)流閥減壓為低溫低壓的氣液混合物(氣體多、液體少),又回到蒸發(fā)器,循環(huán)往復(fù)。在蒸發(fā)器側(cè)被降溫后的空氣重新送入房間,冷凝器側(cè)放出的熱量在風(fēng)機(jī)的動力下被室外空氣帶走。原理見下圖1。

圖1 空調(diào)的工作原理

冬季則是利用四通換向閥使夏天的制冷循環(huán)逆向運(yùn)行變?yōu)橹茻嵫h(huán),這時(shí)候原本的冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器,蒸發(fā)器變?yōu)槔淠?,蒸發(fā)器側(cè)的制冷劑從室外吸收熱量,經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮,再到室內(nèi)冷凝器側(cè)放出熱量,機(jī)組內(nèi)空氣升溫后送回房間??梢钥闯霾徽撛谙募具€是冬季,空調(diào)充當(dāng)?shù)淖饔眉礊闊崃康摹鞍徇\(yùn)工”。夏季將室內(nèi)的熱量“搬到”室外去,冬季將室外的熱量“搬到”室內(nèi)。

針對以上提出的問題,其實(shí)有多種影響因素,這里只從本質(zhì)原因進(jìn)行解釋。

(1)以熱量的來源看:夏季是從室內(nèi)取熱,室內(nèi)溫度大致在25-35℃之間;而冬季是從天寒地凍的室外取熱,室外溫度起碼在10℃以下。冬季取熱比夏季取熱困難。

(2)制熱時(shí)需升高的溫差比制冷時(shí)需降低的溫差大得多。以上海某區(qū)的某家庭為例,夏季空調(diào)室外干球計(jì)算溫度:34.4℃,室內(nèi)設(shè)定26℃,制冷溫差:8.4℃。冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度:-2.2℃,室內(nèi)設(shè)定20℃,制熱溫差:22.2℃。制熱溫差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于制冷時(shí)的溫差。制熱(制冷)就類似于爬樓梯,溫差越大需爬的層數(shù)就越多,空調(diào)的工作負(fù)荷就越大。

結(jié)合兩點(diǎn)來講,同一機(jī)組的制熱與制冷相比,其不僅任務(wù)難,而且任務(wù)量大,因此功率一定的條件下達(dá)到設(shè)定室溫所需的時(shí)間自然也越長??吹竭@里會有人問,那冬季室外溫度達(dá)到零下甚至更低的時(shí)候,制熱豈不是更慢嗎?答案是對的。室外溫度越低,導(dǎo)致空調(diào)的取熱越困難,制熱溫差也越大,升溫自然更加緩慢。

那如何克服這一問題呢?廠家為我們提供了一種附加功能--電輔熱。電輔熱是指利用電阻絲發(fā)熱原理,將電能轉(zhuǎn)換為熱能以此來補(bǔ)充熱量,使房間能夠更快地?zé)崞饋?。聽起來不錯(cuò),但電是優(yōu)質(zhì)能,熱是低質(zhì)能,這兩種能量形式的轉(zhuǎn)換是不經(jīng)濟(jì)的,可以通過計(jì)算來進(jìn)行比較。根據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)換定律,1度電可以產(chǎn)生1度的熱,熱量一般不以度為單位,1度熱=3600KJ熱量。但是由于轉(zhuǎn)化的過程當(dāng)中會存在一定的散熱損失,因此可利用的熱量會小于3600KJ。而對于制熱循環(huán),能效比也在3-4左右,意味著1度電可以產(chǎn)生3-4度的熱量。在同等耗電量的條件下其產(chǎn)生的熱量是電輔熱的3-4倍,故電輔熱相對于普通制熱是非常費(fèi)電的。它僅適合在室外溫度極低,且制熱效果不理想時(shí)開啟,否則不必開啟電輔熱。特別注意的是:冬季啟動制熱模式時(shí),要留心觀察電輔熱有沒有自動打開,避免造成非必要的能耗。

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