空调为什么能让屋里变得凉快?很多人马上会联想到同样用来制冷的电冰箱。 确实,家庭常用的分体式空调(分为室内机和室外机)或窗式空调,和冰箱的制冷原理是一样的。
有很多办法可以让温度降低,其中之一就是利用液体的汽化。一种物质从液态转变为气态,需要吸收热量。天气炎热或是剧烈运动后满头大汗时,如果有风吹过,我们就会感到一阵凉爽,这就是因为空气的流动加快了身上汗水的蒸发,从身体表面带走了更多的热量。另一方面,当气体液化变为液体时,则会放出热量。气体的膨胀要吸收热量而压缩又放出热量。一般家用空调和冰箱其实就是利用上述原理来制冷的。
一般来说,热量会自发地从温度较高的地方跑到温度较低的地方,而空调却可以把低温环境中(室内)的热量“搬运”到高温环境中(室外),让房间里的温度降低。当然,要完成这种与自发过程的过程,需要消耗能量,对于家用空调来说就是消耗电能。空调是通过一个巧妙的循环过程来完成这项工作的,在这个循环不断的系统中,通过自身状态(相态)的变化来搬运热量的关键物质就是制冷剂。
在空调的管路中,没有空气,只有制冷剂这一种物质在里面循环。这个循环管路中主要包括了压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等几部分,如上图所示。蓝色的管路是位于室内的制冷部分,管路内部压力较低;红色的管路则是位于室外的散热部分,由于压缩机的作用,管路内部压力较高。管路边上的箭头表示了制冷剂移动的方向。在室内的蒸发器部分,由于压缩机不断地把管路中的制冷剂抽走,而膨胀阀(其实就是一段很细的管路。因为管径变细导致流量下降,又称节流阀)又限制了制冷剂流入的速度,压力较低。这样,通过膨胀阀进来的制冷剂就会迅速从液态变为气态并膨胀,吸收热量。空调室内机的风扇将室内的空气吹过蒸发器,使空气的热量通过蒸发器传递给里面的制冷剂,这样空气就不断变凉,室温下降。空调吹出的凉风并不是从室外进来的。
空调在制冷的还能除湿。制冷时,室内蒸发器管路温度较低,会使从冷凝器管路外侧通过的空气中的水凝结出来,通过排水管排到室外,起到除湿机的作用。这样,室内空气的相对湿度就会下降,使人不会感觉闷热。如果是在比较干燥的地区,或是空调开启时间太久的话,可能会造成室内过于干燥,相对湿度过低。这种情况下,要注意适当开窗通风、增加湿度。通常,相对湿度在40%~60%左右时,人们感觉比较舒适。