空调制热效果科普帖子

张子平

冬季空调制热的问题制热的原理基于热泵，热泵是指热量从低温环境传递到高温环境中，而自然的热量传递是从高温环境传递到低温环境中，热泵的能量转移是由压缩机和冷媒载体（制冷剂）来共同完成的。压缩机提供制冷剂的循环动力，制冷剂在低温的室外蒸发吸热，由压缩机转移到室内散热，完成制热过程。
       室外蒸发的问题：和夏季制冷状态相比，冬季制热的蒸发是低温蒸发，室外温度在7度以上，一般热泵空调能正常工作制热，对应的蒸发温度设计为10度温差的话，室外管温高于-3度则效果将大大下降，-3度对应的蒸发压力为0.35Mpa。为了能在再低的温度下使用吸收外界的热量，设计人员进一步降低蒸发温度，以环温3度为设计基础的话，10度的换热温差，蒸发温度将降低为-7度，对应的蒸发压力为0.3Mpa。空调的制冷系统是以制冷为设计基础的，由于冬季要将低压降低，制冷系统的1/2性将在制热时变化，为了保证制冷量的不变，冬季的降低压力措施是使用了辅助毛细管，夏季由单向阀短路辅助毛细管（这种是最常见的布置形式，即辅助毛细管和单向阀并联后再与主毛细管串联，还有一种布置形式是，辅助毛细管与单向阀串联后再与主毛细管并联，其中原理和单向阀接法可自行分析），这也正是冬季低压和平衡压不满足1/2的原因所在。
       给空调进行性能划代：第一代单冷，不能制热。第二代热泵无辅助毛细管，6度以上使用效果可以。第三代为带有辅助毛细管的热泵，3度以上使用效果可以。第四代为有电辅热的带辅助毛细管的热泵，0度以上使用效果可以，但制冷系统和第三代一样，低压保持在0.3MPa左右。第四代为变频空调。变频空调的使用环温可达到-5度，换热温差以10度计，对应的蒸发温度可降为-15度，可以在较低的温度下吸收热量，对应的蒸发压力为0.2Mpa，由于环温变化的范围性，0.2—0.35变化的压力，这么低的变化压力不能由毛细管来完成，所以合格的变频空调，是使用电磁节流阀来进行节流的，同时要求换热量要在低温时相对增大，室外风机应为调速型的。
       由于水分子在3度以下活力降低将凝结为霜，而空调制热室外盘管在环温10度以下，由于蒸发的原因，都将降到霜点温度以下，更不用说在环温更低的情况下了。而霜层随着蒸发时间的延长而加厚，将严重影响室外盘管和环境换热量，导致制热效果急剧下降，不能满足实际使用的需要，所以在霜层达到一定的时候必须除霜。除霜的动作是否执行，不是由霜层厚度来决定的。由于霜层的加厚阻碍换热量，盘管的温度将加速降低。 因此，实际的化霜检测由室外盘管的温度来决定，空调的化霜检测最低温度点一般为-9度。这该从两个方面考虑，一是实际的管温由于环温较低而造成的，比如环温在-10度或再低，这种情况由于管温已处于较低的温度中，开机制热在较短的时间内，就将在盘管上结满霜。所以，在环温较低的时候，化霜将由时间来决定，一般时间为15分钟，这是空调为什么在较冷的冬季频繁化霜的原因。当然，冬季越冷制热效果越差可见一斑。二是从实际的制热情况来看，若环温较高时制热，当管温降到-9度，说明霜层已经很厚了，应该化霜了。当然由于环温的再高，管温不可能降到-9度，难道就不需要化霜了吗，答案时否定的！这种情况为了最大限度的换热，即使有较薄的霜层也要化掉。化霜检测将由CPU定时完成，一般时间为50—60分钟，环温再高我们就不需要制热了，即使制热也只会工作在定时化霜状态。由于考虑到首次制热的换热效果，空调开机制热的化霜，第一次基本是定时的，时间为50分钟，以后的化霜则要检测温度。结束过程，由时间或盘管的温度决定，当盘管温度达到9度说明化霜完成。若天气温度过低，盘管的温度有可能达不到0度，因为化霜的热量来源于制冷剂中的热含量，而化霜时室内作为蒸发吸热的换热单元，考虑到制热效果，内风机设计为不运转。因此，制冷剂的内含热量只是内机盘管周围热量和压缩机的机械热，以及本来制热时残存的热量，所以化霜时为了能最大限度化掉，外风机也设计不运转。但是由于环温的太低以及化霜检测的误差，管温有可能达不到9度，空调若一直处于化霜则为耗能或不符合要求。所以，化霜9或13分钟后，CPU将自动完成回到制热，由于检测的误差和定时的限制，可能会导致化霜不彻底，这将使空调不能正常制热。那么空调的下限温度是多少呢？一台再好的空调也必须符合客观使用环境，不是想象的，一是考虑换热效果，二是制冷剂的性能以及制冷系统的制冷、制热的兼容性，不能单单考虑制热状态，不要忘记空调的原始作用是制冷的。考虑频繁化霜的盘管温度是-9度，空调工作的环境温度按设计规范要高于-9度，-9度对应的蒸发压力为0.26Mpa，最低蒸发温度按照化霜低于-9度采用15分钟定时。若环温定为-9度，为了要具有一定的换热量，蒸发温度差为能达到10度，蒸发温度就是-19度，对应的蒸发压力为0.13Mpa，这么低的压力制冷系统已不能形成，是由于制冷剂的量和制冷设备的限制，即使勉强工作，其温差换热效果达不到，将影响制热效果，所以化霜的管温其实就是蒸发温度的下限，因为若超低温定时15分钟化霜，不仅效果下降，也将导致化霜不彻底，导致制热状态失效。-9度的最低换热温差以10度算，环温是1度，所以一般的热泵空调在0度以上基本效果可以，变频空调由于制冷剂流量的可变性，可向下限延伸，低压控制在0.2的话，蒸发温度可最低为-15，但由于化霜的限制，也不可能在环温再低的情况下有好的效果，若不考虑制冷设备无效功耗加大，热泵空调在-5度,变频在-10，还是应该有一定的效果的。
    建议冬天制热使用高配置的变频，节能省电。在低于零下10°的时候不建议用空调做采暖方式。因为那样除了能效不高以外。机器还磨损厉害哦

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