空调怎么制热?

  • 利用压缩机,搬运热量。

  • 利用电阻,辅助加热。

我们先看空调如何制冷,原理可概括为:

制冷剂在室内机和室外机之间循环流动,通过液化和汽化,吸收和释放热量,从而把热量从室内搬运到室外。

空调系列:空调的制热效率-器物与我

「窗口式」空调制冷原理,换成「分体式」的话,左边相当于「室外机」,右边相当于「室内机」,来源:wikipedia.org

左下的大圆表示「压缩机」,负责把制冷剂压成「高温高压」的气体,左边弯弯曲曲的管子表示「冷凝器」,制冷剂在这里「冷凝」(液化),并释放热量。

右上的小圆代表「膨胀阀」,负责降压、节流,右边弯弯曲曲的管子表示「蒸发器」,制冷剂在这里「蒸发」(汽化),并吸收热量,变冷的空气再由风扇吹出去。

如果我们在其中添加一些组件,让制冷剂能够「逆向循环」,就得到一台可以制热的「纯热泵式」空调。

如果再在风扇前面加上发热元件(「电阻丝」或者「PTC 陶瓷」),就得到了一台「电辅热式」空调。

  • 纯热泵式空调:售价较贵,日系空调大多不带电辅热,属纯热泵式。

  • 电辅热式空调:售价差异较大,国产空调多带电辅热,辅热部件与电暖器相近。

  • 电暖器:多用电阻加热,加热周边空气,形成对流,如电热油汀、暖风机。

电辅热会增加能耗,还可能影响可靠性,在我了解范围内,美国市场上的空调几乎都不带电辅热,大概是能耗标准限制的缘故。

空调系列:空调的制热效率-器物与我

空调制热方式的小调查,调查地点:京东、苏宁易购

不过,电辅热也不是一无是处,其优点有:

  • 制热速度快。

  • 售价相对便宜。

  • 对低温、高湿环境适应性强。

空调的制热效率

如果你常关注家电,对「能效等级」一定不会陌生,关于空调我们需要知道,在我国标准中:

  • 定频空调的能效等级由制冷效率决定,与制热效率无关。

  • 变频空调的能效等级与制热效率和制冷效率都有关。

所以无论是定频还是变频,我们想要知道空调的「制热效率」(或称「性能系数」),最好自行计算,通常而言,制热效率越高,空调越省电。

  • 制热效率 = (热泵制热量 + 电辅制热量)÷(热泵制热功率 + 电辅制热功率)

  • 热泵制热效率 = 热泵制热量 ÷ 热泵制热功率

我们在「铭牌」或「参数表」里面能够找到需要的数据。

空调系列:空调的制热效率-器物与我
定频空调参数表,来源:suning.com

上图是一台定频空调,接下来做一道算术题,求这台空调的制热效率。

把上图中的数据代入公式计算,制热效率约等于「2.11」,不算电辅热的话,热泵制热效率约等于「3.79」。

空调系列:空调的制热效率-器物与我
变频空调参数表,来源:suning.com

上图是一台变频空调,继续做算术题,计算方法和上面一样,算下来制热效率约等于「2.19」,不算电辅热的话,热泵制热效率约等于「3.3」。

主要信息来源

wikipedia

How Air Conditioners Work – howstuffworks

Air conditioners – explainthatstuff

GBT 7725-2004 房间空气调节器

GB 12021.3-2010 房间空气调节器能效限定值及能效等级

家用空调器原理及其安装维修技术 – 郑兆志

看图学装空调器 –  汪淘、汪传生

题图来源:barnimages