空调器性能系数的讨论

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的电能可以得到大于 ! 焦耳的制冷 （热） 量。 关 中图分类号：*+%&,-!&
于 ! 不理解； 同时发现， 现实生活中有许多人不愿意买热 泵式冷暖空调。 其原因是认为由于能量守恒， 制热时空调 供应的热量小于消耗的电能， 不如用电烤炉经济。 他们把 机械效率与性能系数类比认为， 机械效率的定义为： ! # 因 $有用 是 $总 的一部分， 故机械效率总是小 $有用 % $总 ， 空调的性能系数 !" 是制冷 （热） 量 & 与空调消耗 于 ! 的。 的功 $ 之比， 因而效率也应该小于 ! 而不能大于 !。 鉴于这 一错误认识， 笔者对此作下面的讨论。 空调器的效率用性能系数 !" 来衡量。 !" # & % $ ， & 指制冷 （热） 量， 即 !" 是空调器消 $ 指空调器消耗的电能。 耗 ! 瓦的电能所得到的制冷 （热） 量。 产生同等 !" 值越大， 的制冷 （热） 量所消耗的电能越少， 表明该空调的经济性 能好。 所以， !" 是考核空调性能优劣的一个重要技术指 标。 用户在选购空调时， 在满足其它参数的情况下， 应优先 选择 !" 值较大的。 国标 /0 1 *##&, 2 !%%" 规定， !" 值不得小 于表 ! 规定的值。 表! 国标关于性能系数 !" 的规定
收室外热量） 。 蒸发后的气态制冷剂再次被压缩机吸入， 如 此反复， 室内温度得以上升。 由上述原理可知， 无论空调器 是制冷还是制热， 都是通过输入电能， 由压缩机转换成机 械功并对制冷剂做功 （压缩） ， 以制冷剂为热量传输载体， 将从低温区吸收的热量向高温区排放， 即空调器相当于一 个 “热量搬运工” 。 同时还可知， 空调器的整个工作过程遵 守能量守恒定律： 制冷时， 排往室外的热量 !" 等于从室内 吸收的热量 !! 加外功 # ； 制热时， 送往室内的热量 !" 等于 从室外吸收的热量 !! 加上输功 # （图 "） ， 即 !" $ ! ! % # 。 事实上， 冷暖型空调器的额定制热量大于额定制冷量就是 这个道理 （表 "） 。
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家用空调制冷循环原理图 ’-( (-#
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家用空调制热循环原理图
这要从制冷剂 利用制冷剂状态变化可以实现 &’ ( #。 的热循环谈起， 把热能转换成机械能称正循环； 消耗一定 机械能， 迫使热量从低温物体流向高温物体称逆循环。 空 调器就是利用逆循环实现制冷、 制热工作， 在逆循环中， 制 冷系数! $ )! * # ， 它指压缩机消耗 # 焦耳的电能， 可以获 得的制冷 （热） 量。 可见， 且! 略大于 &’ 值越大， ! 值越大， 下面以蒸汽压缩式制冷循环为例对空调器的制冷系数 &’ 。 对 &’ 值作简要说明。 ! 值做简要计算， 忽略一些次要因素， 单级蒸汽压缩式制冷循环的压焓 图可用图 $ 表示。 横坐标 + 表示单位制冷剂的焓， 纵坐标 表示制冷剂压力的对数值。 即 %& , - + 图。 制冷循环为 # - " - $ - ’ - ( - #。
单位质量的制冷剂所消耗的功。 在图中以线 # $ +" - +# ， 段长度 ". - #. 表示。 "-$-’ 为等压放热过程 （冷凝温度为 /#） 。 !" 为单 位冷凝热， 即单位制冷剂在冷凝器中向室外放出的热量。 在图中以线段长度 " - ’ 表示。 !" $ +" - +’ ，
4 % )! )! 这正是制热时性能系数大于 $ #% $ # %!。 # # 制冷时性能系数的原因。
性能系数 !（ " 3 1 3） 整体式 &-’, &-,$ &-’, &-,$ 分体式 &-", &-#$ &-", &-,$ 美的 456 2 &,/3 华宝 456 2 &,/3 科龙 格力 品牌 型号
制冷 （热） 量的 %,( ； 实测输入功率不得大于额定输入功率的 !!$( 。
&$$&9!&9!# ! 收稿日期： 作者简介： 李焱 （!%#’9） ， 男 （汉族） ， 重庆南川人， 主要从事机电技术、 制冷技术研究 :
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几种常见品牌空调的主要参数
功率 制热量 !" (-$" &-)# &-)# %
（3） （3） （3） （3） （3 1 3） （3 1 3）
由表 ! 和表 & 可见， 国家规定和各品牌空调的 !" 值都 大于 &。 这就是说， 消耗 ! 焦耳的电能可以获得大于 & 焦耳 的制冷 （热） 量。 同时还可以发现， 同一品牌同一型号热泵 式冷暖空调器制热的 !" 值略大于制冷时的 !" 值。 家用空调器的制冷、 制热原理如图 !、 图 & 所示。 图!为 制冷循环， 室内热交换器 （蒸发器）内的低温低压气态制 冷剂 （ *&&） 由压缩机吸入气缸， 被压缩成高温高压的气态 制冷 。 经换向阀进入室外热交换器 （冷凝器） ， 制冷剂在室 外热交换器中向室外散发热量， 冷却成为中温高压的液态 制冷剂， 经毛细管节流降压， 流入室内热交换器。 液态制冷 在低压的室内热交换器内迅速膨胀、 蒸发吸热， 带走室内 热量。 蒸发后的气态制冷剂再次被压缩机吸入， 如此反复， 室内温度得以降低。 图 & 为制热循环， 室外热交换器内的低温低压气态制 冷剂由压缩机吸入气缸， 被压缩成高温高压的气态制冷 剂。 经换向阀进入室内热交换器， 制冷剂在室内热交换器 中向室内散发热量 （室内热量增加） ， 冷却成为中温高压的 液态制冷剂， 经毛细管节流降压， 流入室外热交换器。 液态 制冷剂在低压的室外热交换器内迅速膨胀、 蒸发吸热 （吸
（责任编辑
欧理平）
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笔者在教学中发现不少学生对空调器的性能系数大 表&
制冷 功率 制冷量 !" 制热 %!$ & ,$$ %!$ & ,$$ &-#, ! &’$ ( )$$ &-#, %’$ & #$$ 456 2 ,$7 ! %,$ , $$$ 48 ) &, ! $&$ & ,$$ &-," ! %$$ , ’,$ &-’, % % 名义制冷量 （3） $ & ,$$ & ,$$’ ,$$ ’ ,$$# !$$ ’ # !$$
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为节流过程， 因无机械功输出， 故该过程焓值 为蒸发吸热过程 （蒸发温度为 /"） 。 !! 表示单
不变， 即 +’ $ +( 。 位制冷量， 即单位质量的制冷剂在一个循环中从室内吸收 的热量， !! $ +# - +( 在图中以线段长度 # - ( 表示。 这正是热力学 在 %& , - + 图中清楚看出， !" $ ! ! % # ， 第一定律的结果。 ) ! + - +’ 制冷系数! $ ! $ ! $ # # # +" - +# （!0 ） ， 冷凝温度 设有一空调器蒸发温度 /" $ ")$ & （’!0 ） ， 制冷剂为 1""。 在 1"" 的压焓图中查得： /# $ $#$ & +" $ ’’’ &2 * &3 、 +’ $ +( $ "’* &2 * &3 。 +# $ ’!’ &2 * &3 、 ) + - +’ ’!’ - "’* 理论制冷系数! $ ! $ # $ $+,, $ # +" - +# ’’’ - ’!’ 由于冷凝器、 蒸发器有传热温差， 制冷剂流过各种管 道、 阀门有阻力损失， 故实际! 值比理论值要小。 ! 值与制 冷剂有关， 制冷剂不同， ! 值不同； ! 还与蒸发温度和冷凝 当然 温度有关， 蒸发温度越高， 冷凝温度越低， ! 值越大。 我们希望! 越大越好， 然而蒸发温度和冷凝温度又取决于 室内要求制取的最低温度和室外环境温度。 蒸发温度过
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单级蒸汽压缩式制冷循环的压焓图 为绝热压缩过程 （等熵过程） 。 # 为压缩机输送
高， 不能保证室内的最低温度， 冷凝温度太低， 不能保证高 温时能制冷， 因而实际上! 不可能太大。 由于风扇要消耗 只略大于前面表中 电能和漏热损失等， 所以 &’ 比! 要小， 的规定值。 而在空调器的制热循环中， 它的供热系数为 " $ $ ) #
版社， $%%%" ［$］ 邱兴永 " 怎样修理空调器 ［#］ 人民邮电出版社， " 北京： !&&’" ［(］ 蒋汉文 " 热工学 ［#］ 高等教育出版社， " 北京： !&)*"
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+, -./，01, 23.4
注： 国标规定， 空调器在标准工况下， 实测制冷 （热）量不得小于额定
几种常见品牌空调的主要参数如表 & 所示。
李焱 石超： 空调器性能系数的讨论 ’( ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
文章编号： （&$$&） !"#!—$%&’ $’—$$’’—$(
空调器性能系数的讨论
李焱， 石超
（涪陵师范学院 职教院， 重庆涪陵 ’$)$$$）
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摘要：从空调器的工作原理和制冷剂的热循环讨论了空调器的性能系数 !" 大于 !， 即消耗 ! 焦耳 键 词：空调器； 性能系数； 制冷剂； 热循环 文献标识码：.
重庆工学院学报 *’ " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "
参考源自文库献：
［!］ 陈光明， 陈国邦 " 制冷与低温原理 ［#］ 机械工业出 " 北京：