空調(diào)從問世以來,距今已有百年以上歷史??照{(diào)應(yīng)用于汽車也有半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間。目前國(guó)內(nèi)使用的制冷設(shè)備,如家用空調(diào)、汽車空調(diào)、冰箱、水冷機(jī)等,原理都大同小異。其機(jī)構(gòu)主要由4部分組成:壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和管路,基本原理是:通過壓縮機(jī)壓縮一種在常壓下沸點(diǎn)較低的介質(zhì),壓縮后形成高溫高壓的氣體,氣體通過冷凝器,將熱量傳遞給外界空氣,內(nèi)部介質(zhì)溫度降低變成液體,最后液態(tài)介質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器,介質(zhì)膨脹氣化吸收大量的熱,室內(nèi)空氣流經(jīng)蒸發(fā)器表面,熱量被傳導(dǎo)介質(zhì)吸走形成冷風(fēng),以達(dá)到室內(nèi)制冷效果。整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)工作一次,實(shí)際上是將室內(nèi)的熱量搬運(yùn)到外界的過程。
制冷空調(diào)基本原理圖
下面介紹一些家用空調(diào)和汽車空調(diào)的基本能耗情況。
1.家用空調(diào)
大家在挑選空調(diào)時(shí)一定會(huì)注意匹數(shù),其實(shí)匹數(shù)也和空調(diào)功率對(duì)應(yīng),匹為日本使用單位,國(guó)內(nèi)一般使用瓦為單位。同種規(guī)格的空調(diào)能效比越大越節(jié)能。因?yàn)槟苄П仍礁叩目照{(diào),消耗掉同樣多電量的情況下,達(dá)到的制冷量越多。制冷量等于功率乘以能效比。所以空調(diào)實(shí)際耗電功率其實(shí)是我們所看標(biāo)識(shí)中的輸入功率。而制冷量越大代表降溫效果越明顯。
能耗標(biāo)識(shí)
定頻與變頻空調(diào)這兩種空調(diào)最本質(zhì)的區(qū)別在于定頻空調(diào)的壓縮機(jī)不能夠控制其轉(zhuǎn)速而變頻空調(diào)可以控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越高瞬間消耗的電能越多。家用空調(diào)最耗電的部分就是壓縮機(jī)壓縮制冷劑產(chǎn)生的能耗。
定頻空調(diào)在開啟后就以輸入功率值運(yùn)轉(zhuǎn)。如輸入功率為1kW,空調(diào)每運(yùn)行一小時(shí)耗費(fèi)一度電。所以大家在設(shè)置空調(diào)的不同溫度與風(fēng)速時(shí),耗電量一樣(忽略風(fēng)扇耗電)。但溫度設(shè)置高時(shí)室內(nèi)溫度比較容易降溫到設(shè)定值,此時(shí)空調(diào)外機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)而基本停止耗電。在定頻空調(diào)開一晚上的情況下,設(shè)置溫度越低耗電量越大,原因在于外機(jī)和壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間短,工作時(shí)間長(zhǎng)。如果在同樣溫度設(shè)置下打開門窗吹空調(diào),室外的熱量將與室內(nèi)進(jìn)行交換,室內(nèi)溫度很難達(dá)到設(shè)定值,從而外機(jī)將一直工作,消耗的電量更多。對(duì)于定頻空調(diào)而言要想省電就得想辦法盡可能減少壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,“降低設(shè)置溫度和風(fēng)速就能節(jié)能”是比較片面的說法。
與定頻空調(diào)相比,變頻空調(diào)更加智能。我國(guó)的電網(wǎng)工頻為50Hz,變頻空調(diào)可以通過控制改變輸入頻率來控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越低時(shí)瞬間耗能越小,因此在同樣開一晚上空調(diào)的情況下,變頻空調(diào)將室內(nèi)溫度降至接近設(shè)置溫度時(shí),智能降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,耗電量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于定頻空調(diào)。所以變頻空調(diào)比定頻省電主要是省在了室溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度之后,但假設(shè)在同樣打開門窗的環(huán)境下,變頻空調(diào)的省電效果就不明顯了,因?yàn)槭覂?nèi)外不停地?zé)峤粨Q,它也一直是在額定功率下工作。
某品牌的變頻空調(diào)產(chǎn)品廣告
2.汽車空調(diào)
汽車空調(diào)與家用空調(diào)相似,都能夠智能化控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,已實(shí)現(xiàn)不同的制冷需求。汽車空調(diào)相對(duì)于整車而言,其是一個(gè)耗能大戶。
燃油車空調(diào)的壓縮機(jī)一般是通過皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接,帶輪的傳動(dòng)比恒定,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨發(fā)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速,兩者之間通過電磁離合器連接,控制電磁離合器的吸合或脫離來控制空調(diào)壓縮的運(yùn)轉(zhuǎn)。開啟空調(diào),電磁離合器吸合,發(fā)動(dòng)機(jī)消耗更多能耗帶動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而增加油耗,當(dāng)關(guān)閉空調(diào)時(shí),電磁離合器斷開,壓縮機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
純電動(dòng)車上使用的是電動(dòng)壓縮機(jī),即電動(dòng)機(jī)+壓縮機(jī),這兩者一般集成一體,稱為電動(dòng)壓縮機(jī)。電動(dòng)壓縮機(jī)直接利用動(dòng)力電池的電能驅(qū)動(dòng),壓縮機(jī)內(nèi)部匹配一個(gè)控制系統(tǒng),外部可直接輸入通過信號(hào)來控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。同樣地,它的轉(zhuǎn)速越高,耗電量就越大。相比傳統(tǒng)汽油車的空調(diào)壓縮機(jī),電動(dòng)壓縮機(jī)的好處是不受車速或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響,可以根據(jù)車內(nèi)制冷需求和環(huán)境溫度隨時(shí)調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,達(dá)到較高的效率,如當(dāng)剛開啟空調(diào),車內(nèi)溫度比設(shè)定溫度相差較大時(shí),壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高,制冷量大,實(shí)現(xiàn)快速降溫,當(dāng)車內(nèi)溫度越接近設(shè)定溫度,控制系統(tǒng)就會(huì)降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,從而減少耗電。
無論家用空調(diào)還是汽車空調(diào),耗能最多的部件就是壓縮機(jī),整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的能效比一定時(shí),想要得到更多的制冷量只能增加能耗。兩者的原理相同,都是將室內(nèi)的熱量搬運(yùn)到外部,所以盡可能的減少車內(nèi)或室內(nèi)與外界的熱交換也是節(jié)省能耗的關(guān)鍵。
來源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:小鵬汽車
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