家里冬天冷得直哆嗦,晚上要是没开暖气,那感觉真不是盖儿的,整个人都在跟空气拉锯。

这时候大量老房子还是那种老旧的暖气管道,要么就是那台老式空调,效率那是相当感人。可目前咱们家用制冷机,特别是家用分体式空调,要是能自己把冰给冻出来,那简直是神来之笔。 实际上这原理好办得不能再好办,说白了就是利用“冷”和“热”的互相拉扯,就像拔河一样,只要有一方够强,另一方就得退让。咱们先看看冰是如何在机子里诞生的。冰箱压缩机就像个勤劳的泵,它摇啊摇,把里面的气体压得越来越致密,温度也越来越低。

这时候里面的制冷剂就像一群被冻住的蚂蚁,拼命往那个低温的蒸发箱里挤。

这就好比在一个冰柜里放一块大冰,那块冰要是自己跑出来吸邻居家的汗水,那才叫事半功倍。 一旦制冷剂进入蒸发箱,温度骤降,它就启动吸热了。

这时候你只需求开个开关,压缩机一工作,制冷剂把蒸发器里的热量全体“吃”走了。

这热量去哪儿了?就飘到了旁边的冷凝器里去。

这就好比你往一个冰袋里倒水,水就结成了冰。在冷凝器里,常温的空气吸着热气往里挤,对吧?但难题是,要是空气里全是热气,那又如何把这热气排出去呢? 这时候,冷凝器里的风扇就登场了,它负责把压缩机排出的高温高压气体吹出去,与此同时还要把外面进来的环境热空气也吹走,逼着它变凉。

你看图就知道,夏天出门溜达,风一吹,全身汗湿,这不就是热空气遇到了冷气流,被“挤”出来的样子吗?热气一路往上走,变成冷风,自然就回来了。整个过程实际上就是热量从冰箱里逃到了户外,再利用风扇把它当垃圾扔掉,循环往复。 要说效率,光靠风扇和压缩机俩腿,实际上挺累的。咱们来算笔账吧。假设一台家用空调,制冷量是 3500 瓦特,也就是每小时能搬走 3500 焦耳的热量。

这热量要是全从 40 度的室内搬到了 40 度的室外,那 3500 焦耳的能量差,相当于多少电呢?这时候咱们得用热力学公式,要么更直观地用“温差”来衡量。

一般来说,每下降 1 度的温差,能多搬 1 焦耳的热量,而压缩机每转一圈,大约能把温度压降 6 到 8 度。

要是压缩机转 10 圈,就要搬走 60 到 80 焦耳。 这里有个细节好办被忽略:压缩机转一圈,能搬走的能量,实际上只有它释放出来能量的一半左右。

这是出于压缩气体要消耗额外的功,大局部能量最终还是用来推动液体流动了,少局部才是真正用来降温的“搬运工”。

故此,压缩机效率实际上挺低的,大局部能量在“搬运”而不是“搬运成功”。

这就害得冰箱耗电量实际上挺高的,特别是冬天,压缩机得拼命转,才敢往室内“偷”点冷气。 再看看那个冷凝器里的风扇,它不仅要吹出被压缩的高温气体,还要克服环境热阻。环境温度高,空气本来就热,风扇得使出浑身解数,把热量强行压出去。

这时候风扇的转速就拍板了耗电量,转速越快,风压越大,吹出去的“垃圾”热越猛,压缩机肯定就得转得更快,能量消耗也就越大。

这就好比你在开车过弯,车速越快,轮胎摩擦地面的力越大,油消耗自然也就越高。 为了验证这个说法,咱们看看几个实际数据。

比如一台标称 2000 瓦特制冷量的家用空调。

要是环境温度是 35 度,室内外温差只有 5 度,这时候压缩机可能需求转 20 多圈,风扇也得多转几下。

要是环境温度飙升到 45 度,温差变成了 10 度,压缩机就得跳到 35 圈,风扇转速也得上去。

这时候,制冷量没变,但压缩机转的圈数增添了,风扇转的圈数也增添了,耗电量自然就上去了。并且风扇功率占空调总功率的 10% 到 15%,也就是说,风扇多转一圈,空调的电费就要多付几毛钱,这损耗是实实在在的。 还有那些老旧的暖气管道,为啥目前用得少呢?实际上也是效率低的难题。蒸汽管道里,水蒸气要带着潜热跑一段距离才能变成蒸汽,但一旦变成蒸汽跑到管道里,它又会重新凝结成水,把热量一点点“吐”回系统。

这就好比你在井里打水,把井水打上来再吐回去,别看水还在井里,但井里的水温是变低的。而目前的机子,制冷剂只要经过一次冷凝,就不会再回流,能量损失就小多了。

这种“一次性搬运”的效率,确实是比蒸汽管道高出一大截的。 最终说说压缩机本身。目前的压缩机技术早就升级了,有些型号用了涡旋式要么 Scroll 式技术,寿命能延长大量。

一般/平平活塞式压缩机别看便宜,但能效比确实不如新式的。

随着工夫推移,你会发现老式空调越用越费电,而新式空调别看贵点,但省得起电费了。

这就是技术迭代带来的红利。 总而言之,家用分体空调的原理就是利用制冷剂在高低压沸点之间的循环,配合风扇强制对流,把热量从一个地方挪到另一个地方。别看听起来有点绕,但本质上就是热力学第二定律的自然体现,只是被工程师们设计成了如此个有趣的游戏。

要是认定这原理还忒抽象,不妨换个角度想:你家门口的吹风带不走湿气,那是风不够“冷”;而你开空调时,风一吹,脚底湿漉漉的,那是冷气够“狠”,才能把身上的汗气也“干”个明白。

这就是制冷机在起功能。