热泵空调抽取低温环境的热量到高温环境的原理
煮酒论科技
2024-03-07 12:59:21
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在普通空调器的基础上,安装一个四通换向阀,改变阀的操作,可以使原来空调器的蒸发器和冷凝器的功能互相对换,从而把冷却室内空气的功能改变为加热室内空气的功能。我们把这种冬季可以从室外较低空气中抽取热量,用来加热室内空气,夏季可把室内空气的热量除去,传送到室外的空气调节器叫做热泵式空调器。(百度百科)


what?室外冷空气抽取热量加热室内空气?说人话。


为什么高大上的科技总是一大堆专业名词难以搞懂?


其实我也不是搞空调专业的,看到这一堆的专业名词也是懵的,网上查了好多资料让我这外行人越看越懵圈。


其实空调的制冷制冷原理初中物理我们就已经学过,只是工作后都忘了。


核心知识就是利用物质的液态变成气态需要吸热,把室内的热吸收了吹出来的风就是冷风啦;气态变成液态会释放大量的热,吹出来的风就是热风。


为什么气态变成液态是制热,液态变成气态是制冷,之前我也没搞明白。


后来我发现要弄明白空调的的工作原理还要弄清楚两个概念:温度、热量。


先看下百度百科的解释:

温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。


热量,是指当系统状态的改变来源于热学平衡条件的破坏,也即来源于系统与外界间存在温度差时,我们就称系统与外界间存在热学相互作用。作用的结果是能量从高温物体传递给低温物体,这时所传递的能量称为热量。


真是越解释越懵啊,其实只要记住温度就是我们平常说开空调开多少度那个温度,高温物体会自发把热量传递到低温物体。生活常识很容易理解,一杯热水放久后就会变凉,跟环境温度一样。温度跟热量是两个不同概念。可以这么理解,室内加一点热量那室内的温度就会升高,室内减掉一些热量那室内的温度就会降低。那空调制热与制冷就对上了,加热量不就是气态变成液态会释放热量吗?减热量那就是液态吸收热量变成气态吗?不知道你是否是这样理解的,反正我是这么理解。


那具体是如何控制雪种循环的进行液态<->气态相互转换的呢?答案是改变压强。压强增大沸点也会增大。比如平常我们烧开水把水烧开是100度,那在高原地区比如在高山上把水烧开,用温度计一量,发现水的温度没有100度就已经沸腾了,原因就是高原地区压强变小了。高压锅就是增大了锅内的压强,使得水的沸点变高,从而达到在高原地区也能煮熟米饭。


热泵空调原理其实也是差不多,分成室内机与室外机,通过导管相连,压缩机与四通阀相连,控制室雪种流向,使雪种在气态和液态之间进行相互转化实现热量的转移达到制冷制热的效果。


先看制冷,如下图所示。

热泵空调制冷原理图


液体蒸发为气体会吸热,只要向室内机通入液态雪种,经过减压也就是压缩机抽取室内机的雪种使得室内机压强变小,雪种就会气化,吸引大量的热量从而实现制冷。压缩机抽取的气态的雪种到空调外机,压强变大,气体的雪种变成液态,进而释放大量的热,就相当于把室内的热抽到室外去了。


而制热与制冷相反,如下图所示。


热泵空调制热原理图


室内机雪种从气态变成液态会释放大量的热量,压缩机不断向室内机送入气态的雪种,进而使得室内机压强增大,雪种从气态变成液态,在室内释放大量的热量。液化的雪种再通过导管与外机相连,压缩机不断抽取室外机的雪种,会使压强降低,液态的雪种变成气态,吸收室外机空气中的热量。吸收热量的雪种再送入室内机进入下一个循环。


这是我对于热泵空调工作原理的浅薄理解,我不是空调专家,也有可能理解不对的,欢迎留言指正探讨。


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