
随着缤纷盛夏如约而至,空调又忙碌了起来。空调是如何“制冷”的?如何让空调高效运行?如何寻找空调舒适与节能的平衡点?以下知识将助你玩转空调。
都说“热在三伏”,那种热、黏、闷的感受简直就是一种煎熬。入伏之后,地表每天吸收的热量要比散发的热量多,因此会有一天比一天热的感觉。同时,盛夏雨水较多,导致空气湿度增大。水的热容量要比空气大得多,这是伏天闷热的一个重要原因。
有时候,天气预报的温度并不是很高,然而我们却感到非常闷热,这是湿度在其中捣的“鬼”!一般来说,气象部门预报的温度是排除了各种干扰之后的空气温度,即自然状态下的空气温度。而我们所感受到的温度,则是通过皮肤与外界环境接触时感受到的体感温度,容易受到温度、湿度、风速和太阳辐射等因素的影响。

为什么高湿度会影响人们的舒适体验呢?有人把酷暑难耐比喻为“ 桑拿天”,说的就是空气湿度过高。在这样的空气环境中,由于空气中的水蒸气已接近饱和,因此基本上没有能力再去吸收汗水蒸发的水蒸气了。这样就会使汗水持续积聚在皮肤上,造成人体温度不断上升,让人感到暑热难熬。
研究表明,当空气的相对湿度为 50%~ 60%时,人体感觉最为舒适。当湿度过大时,人体中的松果激素量也较大,使得体内甲状腺素及肾上腺素的浓度相对降低,因此就会感到无精打采、萎靡不振。
空调也叫空气调节器,其基本功能就是降温、除湿,从而为人们创造一个舒适的环境。
大多数人大部分时间都是在室内度过的,因此室内的空气质量会直接影响人们的舒适体验。我国制定的《室内空气质量标准》对室内空气质量有详细和严格的要求,主要分为物理性指标、化学性指标、生物性指标和放射性指标。
单就物理性指标来讲,主要包括温度、相对湿度、空气流速和新风量。就夏季而言,房间温度标准值为 22℃~ 28℃,相对湿度宜控制在 40% ~ 80%,风速应小于或等于 0.3 米每秒。
温度 作为表征物体含热多少的物理量,温度对人体的舒适度具有极大的影响。人体所具有的体温调节功能,是通过产热与散热来维持的。当温度高于体温时,通过辐射、传导、对流方式进行的散热就会停止。此时,蒸发成为皮肤散热的唯一方式。

湿度 我们周围的空气可以认为是含有水蒸气的湿空气,而空气湿度表示的就是空气的干湿程度。我们常说的相对湿度,指的是在一定温度和大气压力条件下 , 湿空气的绝对湿度与相同条件下的饱和值之比,用百分比来表示。因此,相对湿度反映了湿空气中所含水蒸气分量接近饱和的程度。
空气流速 空气流速直接影响人体的对流散热和水分蒸发散热的效率,因此会影响人体的舒适度。在偏热的室内环境中,适当提高空气的流速可以增加舒适度;而在偏冷的室内环境中,提高空气的流速就会让人感觉不舒服。调节空气流速的方法除了空调回风和通风换气之外,还可以通过风扇来调节。

新风量 在密闭的空间内,空气中原本就存在着许多有害的气体、微粒和微生物,它们很容易随着人体的呼吸而进入气管、肺部等器官,并对人体健康产生危害。采用通风换气等方式来保证空气中的新风比例,对于保持室内空气的清洁度至关重要。

空调分为舒适性空调和工艺性空调两大类。前者主要是为满足人体舒适性要求而进行的空气调节,后者主要是为满足生产或其他过程的工艺性要求而进行的空气调节。对于舒适性空调来说,空气调节的含义除了上述的温度和湿度之外,还包括空气清洁度和气流分布等。
那么,如何确保空气清洁度和改善室内气流分布呢?确保空气清洁度,贵在通风换气。择时开窗换气,可以预防“空调综合征”。所谓“空调综合征”,指的是人们长时间在空调环境下生活而出现的一系列空调不适应症,如鼻塞、头昏、打喷嚏、耳鸣、乏力、记忆力减退等,有时还会出现一些皮肤过敏症状。致病因素包括低温刺激、负离子缺乏、空气不新鲜、温度骤变等。至于室内的气流分布,则主要由送风口的类型和布置以及风速等因素来决定。合理的房间气流组织是与合理选用适合房间的射流方式、送风口的类型和布置以及回风口的布置等因素密切相关的。作为空调房间中最为常用的一种气流组织方式,侧向送风具有结构简单、布置方便等优点。
一提到空调,人们自然就会联想到“制冷”。我们都知道,电流具有热效应,但不具有冷效应。也就是说,电流是不能直接制冷的。那么,空调房内的“冷”来自哪里?原来,空调的冷量并不是由电能转化而来的,而是基于热泵技术搬运“热”而实现的。热泵技术是近些年来备受关注的新能源技术之一,具有极其广泛的应用。那么,什么是热泵呢?简单来说,热泵是一种把低位热源的热能“搬运”到高位热源的技术装置。

热泵型空调的基本元件包括压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置等。这四者都是连通的,其内充有制冷剂。制冷剂的作用可比喻为空调制冷循环的“搬运工”。制冷剂通常是以液态、气态和气液混合物3 种形态存在的。在这 3 种状态互相转化(即汽化和液化)的过程中,制冷剂会不断地吸收和散发热量,从而引起室内环境温度的变化。这就是制冷剂“搬运”热量的过程。
对于热泵型空调来说,一般输入 1000瓦的电能,能够输出 3000 多瓦的冷量。因此,节能是热泵型空调的一大优势之一。你也许不解,为什么输入 1000 瓦的电能却能输出 3000 多瓦的冷量?原来,热泵型空调的制冷量与压缩机的电功消耗并不存在守恒的关系。也就是说,热泵型空调的制冷量并不是由消耗在压缩机上的电功率转化而来的。
当然了,如果没有电能的参与,热泵型空调的制冷系统也是不能工作的。电能通过压缩机的工作被转变为机械能,机械能又进而改变了制冷剂的状态。说到底,电能只是启动了热泵“ 搬运” 热量的功能。因此,热泵本身不产热,只是热的“搬运工”。

对于分体式热泵空调来说,在夏天制冷时以室外机为冷凝器、室内机为蒸发器,在运行时把室内的热量“搬运”到室外而使室内变“冷”;而在冬季制热时则以室内机为冷凝器、室外机为蒸发器,这样就把室外的热量“搬运”到室内而使室内变“热”。不过,在制热模式下,空调通常配有辅助电加热功能。
为什么分体式热泵空调在制冷的同时还要排水呢?原来,空气对水蒸气的包容能力是随着气温的变化而变化的,气温越高,空气可以容纳的水蒸气就越多。在一定的温度条件下,当空气不能再容纳更多的水蒸气时,就会变成饱和空气。
空调在制冷的过程中,当室内的空气从蒸发器中吹过时就会变成冷风。当室内温度达到露点温度(空气中的水蒸气变为露珠时的温度)以下时,空气中的水蒸气就会凝结成水滴,并顺着排水管流出来,这就是我们所说的“空调排水”现象。
一般来说,夏天梅雨季节空气湿度非常大,做好室内的降温除湿具有十分重要的意义。空调的除湿方式主要有制冷除湿和恒温除湿两种。制冷除湿也叫作制冷过程除湿,即潮湿的空气通过空调的蒸发器后,温度会大幅度下降,空气湿度也会同时降低。恒温除湿又叫作独立除湿,即在非制冷模式下也能够除湿。
提高空调的经济运行效率,首先应选择节能型空调产品。按照我国的规定,空调产品的能耗指标分为 5 个等级,能效等级越低(如 1 级),其能效就越高,节能效果也就越好。
通常,在空调表面贴有一张长方形的白底蓝框的贴纸,最上方醒目地写着“中国能效标识”,用于表示空调产品能源效率等级以及能源消耗量指标。其意义就是为消费者的购买决策提供必要的信息,并引导和帮助消费者选择高能效节能空调产品。

空调的能效等级是如何划分的呢?对于热泵型房间空调(既能制冷又能制热)来说,应根据产品的实测全年能源消耗效率(APF)对产品能效进行分级。空调 APF 能效等级是指空调在制冷季节和制热季节期间,从室内空气中除去的热量与送入室内的热量的总和与同期间内消耗电量的总和之比。高APF 值意味着该空调在实际使用过程中消耗较少的电力就能达到理想的制冷或制热效果。
对于单冷式(仅具有制冷功能)房间空调,则按实测制冷季节能源消耗效率 (SEER) 对产品进行能效分级。空调 SEER 能效等级是指制冷季节期间,空调进行制冷运行时从室内除去的热量总和与消耗电量的总和之比。
衡量空调节能性的指标为能效等级,这是反映空调节能水平的重要指标。能效等级越低(如 1 级),意味着节能水平越高,即输入相同的电功率,热泵空调从系统“搬运”的热量越多,因此制冷(制热)的效率就越高。
每年的空调忙碌季,千家万户的电费自然居高不下。如何让空调“增效降费”,既要节能又要舒适,就显得尤为重要。
从节能的角度讲,一台空调如果夏天温度调高 1℃,那么它运行 10 个小时就能节约 0.5 度电。据测算,把空调制冷温度每调高 1℃,可节电10% 左右;把空调制热温度每调低 2℃,可节电10% 左右。
空调温度设置
作为一种高耗能产品,空调与电风扇搭配使用具有一定的节能价值。在夏季,选择电风扇配合空调的降温方案,不仅可使室内的冷气较均匀地分布,还可以获得比空调设定温度低 1℃~ 2℃的感觉,并且可以预防“空调病”的发生。电风扇的功率一般只有空调功率的 5% ~ 10%。在开启空调的同时,可以打开电风扇的中档或慢档,并选择“自然风”模式,以加快室内空气的流动。
空调房的节能水平在很大程度上还取决于玻璃窗的隔热能力。一般来说,中空玻璃窗和真空玻璃窗都具有很好的保温性能,因此能降低空调的耗电量。Low-E 中空玻璃的镀膜层对可见光高透过,而对中远红外线高反射,具有优异的隔热性能和良好的光学性能。
此外,对空调房的窗户进行遮阳处理,也可以提高窗户的隔热性能,从而达到节能的目的。遮阳处理可分为内遮阳和外遮阳两大类。内遮阳主要形式有窗帘和百叶窗等,外遮阳主要形式有遮阳罩和遮阳板等。一般来说,外遮阳可以把绝大部分的太阳辐射挡在窗外,而内遮阳只是把已经进入室内的太阳辐射部分地反射出去。
通风换气有助于改善室内空气质量,但通风换气往往会造成室内冷量的损失,因而择时换气具有一定的节能意义。所谓择时换气,就是要尽量选择最佳时间段进行通风换气,以最大限度地利用自然低温条件减少冷量的损失。比如,可选择在清晨气温较低的时候或晚间室外温度下降时开窗进行通风换气。如果需要在空调运行中进行换气,则可以把空调制冷温度调高一点,并且开窗的缝隙要尽量小一些。在空调制冷管理方面,利用“时间差”和冷气惯性也有着很大的节能空间。比如,如果你在外出前二三十分钟把空调的制冷模式改为送风模式,并在离家前 10 分钟关闭空调,在此期间同样可以获得较好的凉爽体验。
合理使用睡眠功能
巧用空调的睡眠功能也利于节约电能。所谓睡眠模式,就是按照人体睡眠时的生理特点而设计的一种自动控制模式。例如,睡眠模式下,空调自动运行两个小时后会升温 1℃,可以起到省电的效果。睡眠模式还会同时将风速自动调到最小,防止大风量吹人导致感冒,同时内机的噪声也最小。