1.家用空调的工作原理是怎样的?
制冷是空调的基本工作。制冷系统是由压缩机、冷凝器、换热器、蒸发器、传热元件及管道等组成。压缩机产生的压力通过换热器或管路传递到室内机(空调机)上。蒸发器使室内空气在真空状态下进入一个由水和空气组成的特殊空气循环系统中进行制冷或加热。换热器又分为空气处理设备和制冷设备两大类(见表1),并分为两种工作方式(一种是低压空气处理,一种是高压空气处理)。
一、制冷原理
空气处理制冷的基本原理是,利用制冷设备吸收、分离空气中的热量,使空气温度降低,当达到制冷目的时(或低温下),将热量释放出来(或热辐射)于设备内,造成设备内热量上升和水蒸发等变化以达到降温效果。这是设备制冷系统所必须的基本条件。其工作方式主要是将被处理的温度升高而蒸发的热量带走的过程,叫冷冻过程。在真空状态下,液体具有分子间的摩尔体积和质量减少就能降低其密度而放出热量。制冷工作就是把能冷热交换器或其他部件(空调机除外)变成液态,利用这一特点来实现制冷的过程。
制冷工作时所消耗的能量来自设备所产生(或消耗的能量)和冷却来散热所需面积。制冷工作时由于需要吸收或传递热量来降低系统温度和压力以达到制冷目的,即压缩机所产生的压力会影响到蒸发器中冷空气所占比例(压力与制冷量成正比)的大小,温度越高制冷效果越好;而水蒸汽被蒸发器吸收了周围空气中大量水分和热空气以后便会凝结为液体来冷却整个装置。因此当空气量大于某一值时降温速度比空气快;
当空气量小于或等于空气密度时温度也将随之降低。根据空气质量好坏来划分制冷设备可分为常温型和超低温型两种:前者是利用蒸汽或热使温度降低而引起室内物品(设备)发热或耗散热量增加;后者是以制冷为目的制造出来的空调系统。常温型制冷系统是指温度只需保持在设定范围内就能达到工作要求了(如果外界气温高于10℃或低于4℃时按下停止键)。由于工作需要,室内机只能开一种阀门)以实现制冷功能;其它空调设备则不能保证空气质量达标不会造成室内温度降低时出现发热等现象。但若取上述方法而没有进行压缩处理又未能将水分排出(空气中含有水分和蒸汽)、热量散发出去
二、冷凝器(蒸发器)的结构
冷凝器是制冷系统的重要设备之一,它将空气从系统中分离出来。冷凝过程是将管内及外壁上的水蒸汽加热成蒸汽并放出热量来实现制冷目的的过程。因此冷是一种比较理想的降温方法。当室外蒸发器表面温度为0℃时,蒸发器管壁上的水珠(凝结水)与空气就在管壁上相遇发生蒸汽凝结成水蒸汽,从而达到冷却室内空气(制冷剂)的目的。为了使空气保持干燥状态,需要将室内湿度降低到较低或接近设定湿度程度。室内机(空调机)通常将此湿度称为“湿度”(相对湿度)。在空气环境温度为8℃时温度为28℃时,一般为27℃-29℃。
三、空调机的控制方式
低压空气处理和高压空气处理的控制方式有两种:一种是利用直流电源直接驱动室内机(空调机)和加湿器来控制空气。为了克服空调系统中出现的温度忽高忽低现象,在空调控制系统中使用了温度控制技术(EchoShift)和睡眠控制技术(RSD)等先进技术。它可以使空调机按设定好的温度自动调节室内空气的湿度。用了一种全新设计理念的空调机可根据房间内空气温度调节系统工作温度;达到舒适效果。同时还用了一些高科技产品:新型室内净化系统、无人值守自动空调等。一般用微电脑控制方式。室内机即送风,具有一定的净化空气功能;并通过一系列智能化设置设备确保室内空气质量和环境卫生水平;
用最经济、美观、舒适、节能高品质的空调系统,充分考虑了人们居住环境对舒适健康生活环境质量的要求;用先进控制技术,实现室内无人管理。空调机控制技术是现代科技在空调发展史上的重要里程碑,标志着我国空调技术已走在世界前沿。随着电子时代信息产业迅猛发展和计算机科学技术及软件技术进步,人们已不再满足于简单、单一和一般情况下对电器设备的基本要求了;他们必须充分利用计算机等先进信息。
四、制冷剂溶液与冷凝器之间的相互作用及其作用方式
制冷剂溶液与管壁之间存在一定的间隙,使气体在流经冷凝器的空气流动时,制冷剂通过间隙蒸发带走部分热量,从而降低了室内外温度。但这并不能消除室内污浊空气与管内压力差产生的压力差就能使冷凝器中溶液降温和膨胀。随着蒸发量的增加而增大,冷凝压力也随之提高。当蒸发时,液体与固体之间的相互作用减弱,膨胀现象停止;当液体蒸发后,流体体积保持不变。在制冷系统中,液体进入冷凝器是被冷却下来的,在这样一个循环过程中要有液体流出(蒸发)和蒸发形成流体的过程。这一过程就是制冷剂溶液与被冷却金属制冷剂之间形成冰点温度差的过程。这种温差叫凝点(HVCl)。
家用空调的工作原理是怎样的?
家用空调机组由蒸发器、压缩机、冷凝器及膨胀装置四大元件组成,其工作原理说明如下:
1、离开室内侧蒸发器盘管的低压低温气体冷媒(最佳温度约在5~10度C;或0度C以上),进入压缩机的回气管,压缩机转动对冷媒作功,冷媒受到挤压发生物理变化,使冷媒变成高压高温的冷媒气体。
2、接着此高压高温的冷媒气体进入室外侧的冷凝器盘管,由风扇所带动的室外温度(35度C左右)的气流进行冷却,使冷媒从高压高温的气态冷媒(就像水蒸气冷却下来后,变成水一样的道理),变成高压常温的液体冷媒(压力不变;温度改变),此时冷凝管出口温度约在35~45度C之间,最佳的温度在40度C以下。
3、接着冷媒进入膨胀阀或毛细管,进行节流(或说限流),此处又用到了一个物理现象就是,气体通过限流后,忽然到了一个相对较大的空间时(例如到了蒸发器内,相对毛细管的小管路小空间,蒸发器空间大多了),会产生降压及瞬间降温的特性,所以通过节流装置的高压常温的液态冷媒变成低压低温的液态冷媒(约在10度C以下)。(此时冷媒来到此处是冷的,会产生凝结水滴,不冷的话,制冷效果一定会差)。
4、接着此低压低温的液态冷媒进入蒸发器内,与风扇带动的室内环境温度(约25度C以下)的气流进行热交换,10度C以下的液态冷媒在蒸发器内吸取25~27度C室内环境的空气热变成低压低温的气体冷媒(此处靠的就是液体变气体的潜热作用,冷媒温度基本上改变不大,温度改变而没改变状态的的叫做显热,例如30度C的水加热变成50度C的水,就是加了显热进水里),使室内环境空气温度降低,获得冷气。此时离开蒸发器的0~10度C的低压低温的气体冷媒,回到压缩机回气口,再次被压缩机挤压排出成高压高温的气体冷媒。
如此循环,这就是空调的工作原理,也称为冷冻系统原理。
家用空调制热时,室外机冷媒被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室内机的换热器(此时为冷凝器),冷凝液化放热,便成为液体,同时会将室内空气加热,从而达到提高室内温度的最终目的。
而液体冷媒经节流装置减压,进入室外机的换热器(此时为蒸发器),蒸发气化吸热,成为气体,同时吸取室外空气的热量(室外空气变得更冷)。
成为气体的冷媒再次进入压缩机开始下一个循环。正是基于以上一个过程,实现了空调的制热。
空调分为单冷空调和冷暖两用空调,工作原理是一样的,空调以前大多一般使用的制冷剂是氟利昂。氟利昂的特性是:由气态变为液态时,释放大量的热量。而由液态转变为气态时,会吸收大量的热量。(即先吸热气化再液化放热)空调就是据此原理而设计的。
压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂,然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态制冷剂,所以室外机吹出来的是热风。
然后到毛细管,进入蒸发器(室内机),由于制冷剂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大,压力减小,液态的制冷剂就会汽化,变成气态低温的制冷剂,从而吸收大量的热量,蒸发器就会变冷,室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过,所以室内机吹出来的就是冷风;空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴,顺着水管流出去,这就是空调会出水的原因。
制热的时候有一个叫四通阀的部件,使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反,所以制热的时候室外吹的是冷风,室内机吹的是热风。