随着社会的发展,很多家庭用户都安装了空调,而大多数空调都具备制冷、制热除湿三大功能,但实现这些功能的原理各位都知道么?本期文章就说说空调功能的原理。
空调的起源空调的全称叫空气调节器,主要用来调节封闭、半封闭空间内的温度、湿度,以及空气流速的设备。
早在公元前1700年左右,古巴比伦人曾经发明一种“空气调节系统”,这种系统比较简单,利用某种装置从屋顶将室外的自然风引入室内,然后在风道周围灌入一些“冷水”,空气通过冷水的冷却,会让室内的空气变得清爽,而这就是世界上最早的“空调”。
19世纪时期,英国一位叫做麦可·法拉第的科学家发现将“液化氨气蒸发时”可以将空气冷冻,但当时这项技术还停留在理论阶段,并没有落地应用。后来人们依照前人的启发,研制出了一些全新的“空气调节系统”,但受限于制冷剂的效率,以及安全隐患的限制,一直没有得到大范围的应用。
直到在1028年,米基利发明了“氯氟碳气体”,并且将其命名为氟利昂,因为其对人类而言,使用起来比较安全,但对地球的大气臭氧层危害较大,最终在2020年彻底停止使用。后来人们又发明了一种对臭氧层无害的环保制冷剂,逐渐走向市场。
空调的结构早期的空调结构比较简单,但随着技术的不断革新,以及各种类型制冷剂的诞生,发展至今空调机的结构也基本定型,一般分为压缩机、冷凝器、蒸发器、四通阀、但想法毛细管组件等部分。但大多数用户是看不到这些组件的,对于使用用户来说,其部件也只是包括空调外机、空调内机、管道、遥控器等。
简单地说下空调部件的作用和基本原理:
压缩机:压缩机内部含有有两个舱室,一部分是高压区、一部分是低压区,通过压缩机可以对制冷剂进行压缩,在改变制冷剂的状态时,产生吸热或制冷的现象。
当用户使用空调进行制冷时,实际上就是压缩机吸入从蒸发器出来的低压力的蒸汽,然后升压输送给冷凝器,通过冷凝器冷凝之后,再通过节流阀节流降压,再次输送给蒸发器,此时的气体变成了低压冷凝器体,然后在蒸气器中吸热成为低压力蒸汽,而这就形成一个循环。
此外,一些空调还会额外配备一些散热片和导热性好的材料,来辅助设备做功,其中毛细管就、散热片都是辅助型部件。
空调制冷、制热、除湿的原理前文中介绍了空调制冷的循环过程,实际上取暖就是逆向运转,而除湿就是在这个过程中实现的。
假设空调内注入的是氟利昂,在通过空压机对氟利昂进行冲压时,经过蒸汽阀可以将它从液态变成气态,这就是制热。反过来,当气态氟利昂通过冷凝器变成液态时,会吸收大量的热,这就是制冷。而毛细管的主要作用,就是调节氟利昂从液态变成气态或从气态变成液态之后的压力。
不过有一点要说明,部分空调的除湿功能只能在制冷的时候使用,但现在大多数空调是可以在制热、制冷时除湿的。当用户使用空调制热时,空调的送风系统会将风通过蒸发器的加热再送入室内,因为空气温度的提升,空气内含有的水分自然会降低。
反之亦然,当用户使用空调制冷时,送风系统会将风通过冷凝器送入室内,如果抽入的空气中含有大量的水分,在通过冷凝器时就会凝结成“露水”,然后通过特制的收集舱室将凝结的水排出,而这也是为什么夏天使用空调制冷时,会有水流出的主要原因,这些水实际上就是空气湿度较大,冷凝后形成的。