為什么空調(diào)在超過 43℃ 時就罷工了呢?原因和熱效率有關(guān)。
家用空調(diào)由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥四大部分組成,四部分連通成封閉的環(huán)路,環(huán)路里充滿了制冷劑。
壓縮機(jī)就像心臟一樣,使制冷劑像血液一樣在環(huán)路里持續(xù)流動。同時,壓縮機(jī)還會把處于低溫的氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫、高壓的液態(tài),然后再送到冷凝器里去降溫。也就是用空調(diào)室外機(jī)里那個巨大的風(fēng)扇去吹它,讓制冷劑變?yōu)楦邏?、常溫的液態(tài)狀態(tài)。
然后,制冷劑經(jīng)過節(jié)流閥、進(jìn)入蒸發(fā)器,也就是室內(nèi)機(jī)里那些銅管一樣的東西。這里空間突然增大,壓力減少,制冷劑就會從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),這個過程需要吸收大量的熱,而這個熱就是室內(nèi)空間里的熱。由于制冷劑總是流動的,于是室內(nèi)的熱就這樣被制冷劑搬到了屋外。這就是空調(diào)制冷的簡單原理。
在這個過程中,制冷的效率有高有低,這當(dāng)然和制造工藝有關(guān),但也和物理定律有關(guān)。就算工藝完美,也依然受物理定律的限制。
其實(shí),這個定律就是卡諾循環(huán)的熱效率計算方法。拿空調(diào)的國標(biāo)中的一些參數(shù)舉例子,你就能理解室外溫度升高對空調(diào)制冷效率的降低有多明顯了:
我們知道,空調(diào)是利用一部分電能把一部分熱能搬運(yùn)出去的機(jī)器,于是國標(biāo)中,制冷功率就對應(yīng)它使用了多少瓦的電能,制冷量就對應(yīng)有多少瓦的熱被搬運(yùn)了出去。
在 30℃ 的室外溫度時,用 363 瓦的電可以搬運(yùn) 2051 瓦的熱,相當(dāng)于 1 份電搬運(yùn)5.7 份熱。而國標(biāo)中當(dāng)溫度達(dá)到 38℃ 時,要求不得低于用1895 瓦制冷功率搬運(yùn) 4395 瓦的熱,相當(dāng)于 1 份電搬運(yùn) 2.3 份熱。你看,搬運(yùn)熱能的效率是不是大幅下降?而參數(shù)變化只是從 30℃ 增加到 38℃ 而已。
在 43℃ 時,大部分空調(diào)要用好幾份電才能搬運(yùn) 1 份熱。這時候搬運(yùn)走的熱,可能還不如通過墻體、空氣流動或者玻璃投射進(jìn)來的光給室內(nèi)加溫的功率呢,于是空調(diào)就等于沒用了。
而且,一旦空調(diào)工作在 43℃ 的時候,它各部件都是滿負(fù)荷工作的,自身的發(fā)熱量也非常大,而這時候,環(huán)境溫度又太高,熱量無法散出去,于是連低效的制冷也不能持續(xù),自己就因?yàn)檫^熱保護(hù)而罷工了。
所以,如果真的處于濕球溫度 35℃ 的環(huán)境,氣溫往往已經(jīng) 47℃ 了,今天絕大部分家庭的空調(diào)都會失效的,想通過當(dāng)前的空調(diào)避過一年里那 50 天致命高溫是不太可能的。