对于空调，虽然也不觉得有啥神奇，但要把它的工作原理搞明白，没有一定热力学知识，还真是难以说清楚。

要明白空调的工作原理，首先要认识蒸发和冷凝这两种物理现象，因为空调就是利用工作物质（简称工质）的冷凝和蒸发来改变环境温度的。

 

水的蒸发和冷凝与焓

空调中的工质，也叫制冷剂、冷媒、雪种，常见的有R22、R32、及R410A等氟利昂制冷剂。这类制冷剂沸点比较低，在常温下是气体，通过压缩就可变成液体。

例如，氟利昂R22在标准大气压（0.1013MPa）时的沸点是-40.8℃。这个沸点与外界压强相关，当液体所受的压强增大时，它的沸点会升高；反之，压强减小时，沸点相应会降低。

制冷剂温度在临界温度和相应的临界压力之内都遵循这一规律。氟利昂R22的临界温度是96.15℃，相应的临界压力是4.99MPa。

  

R22压-焓图

这和在标准大气压下水的沸点是100℃，而在青藏高原大气压低，水烧到80～90℃就沸腾是一个道理。

空调必须有压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四个基本单元，这四个基本单元构成压缩、冷凝、节流、蒸发四个制冷行程。

 

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制冷剂与压缩行程

1匹的空调充装大约1kg氟利昂R22，具体充装多少，以压缩机没有运转时氟利昂的压力为0.96MPa为宜。

这样压缩机运转时，压缩机吸气口的压力就是0.48MPa（蒸发压力），出气口压力则为1.83MPa（冷凝压力）。

  

蒸发压力与冷凝压力

压缩机开始运行时，排气压力增加，排气温度也同时升高，蒸汽焓增加，其实也就是压缩机对制冷剂做功的表现。

注意，为了保证压缩机的可靠运行，压缩机吸入的制冷剂必须是纯蒸汽，因此吸入的制冷剂必须是过热蒸汽！

所谓过热蒸汽就是在一定的压力下，蒸汽温度高于饱和温度，蒸发压力不继续随着蒸发温度变化。过热蒸汽还要有足够的过热度，一般为5℃。

  

制冷剂状态变化

冷凝器与冷凝行程

在空调制冷时，冷凝器是压缩机出口与节流阀进口之间的热交换器。

在冷凝器中，高温高压制冷剂流过冷凝器内的铜盘管，铜管上的铝箔翅片散热，放出的热量就会被轴流风机吹走。冷凝器内的制冷剂遇冷放热就成了液体。

应该清楚，在冷凝器中，制冷剂是由干饱和蒸汽逐渐变为湿饱和蒸汽的，制冷剂在冷凝器中处于气-液共存状态。

在这种状态下，制冷剂的温度和压力具有一一对应关系。即饱和压力增高，饱和温度就会随之增高，二者中有一个发生变化，另一个也将出现相应的变化。

别看夏天室外空气温度很高，但是只要我们提高冷凝器内制冷剂的压力，就可以提高制冷剂的温度，只要制冷剂的冷凝温度高于冷却介质的温度就可以放热液化。

冷凝温度=室外环境温度（35℃）+冷凝传热温差（15℃）=50℃。

对于50℃氟利昂R22，冷凝温度对应的冷凝压力是1.83MPa。

  

冷凝温度与蒸发温度

制冷剂在冷凝器中的液化速度主要取决于冷却介质的温度及流量，还有冷凝面积。空调的能效等级也主要是由这些因素决定的。降低冷凝温度可以提高压缩机制冷量，而减少功率消耗。

节流阀与节流行程

在空调系统中，节流阀是很不起眼的一个小东西，在变频空调中，节流是通过电子膨胀阀来实现的，因此也叫膨胀阀或热力膨胀阀。

在定频空调中甚至找不到这样一个阀门。定频空调节流是靠毛细管来实现的。冷凝器到蒸发器之间的铜管其中一段变得很细，这个很细的铜管就是毛细管。

高压液态制冷剂经过节流阀降压为蒸发压力（节流阀前的是冷凝压力），蒸汽焓值几乎不受损失，也就是说节流阀前后的压力不一样，焓值几乎一样。

从冷凝器进入节流阀的制冷剂和从节流阀出口到蒸发器的制冷剂必须是过冷制冷剂，即纯液体。

对于风冷空调，如果没有3～5℃的过冷度，饱和制冷剂在“液管”中温度或压力稍有损失，就会发生“闪发”，即液态冷媒直接变成了气态。

蒸发器与蒸发行程

在空调制冷时，蒸发器是节流阀出口到压缩机吸气口之间的翅片管式换热器。

节流阀出来的湿蒸气在蒸发器中气化，干度不断增加，出蒸发器后就会成为干饱和蒸气。在这个变化过程中，制冷剂吸收室内空气热量，降低室内空气的温度。

应该清楚，制冷剂在蒸发器中也是处于气-液共存状态，即饱和压力与饱和温度一一对应。蒸发温度越低，吸热能力越强。蒸发温度的高低又是由蒸发压力决定的。

  

冷媒压力表

蒸发温度＝室内温度（27℃）-10℃=17℃。如果是风冷散热，蒸发温度和室温差10℃
特别提醒，蒸发器、冷凝器是以制冷剂为对象来说的，是制冷剂在铜管内面进行蒸发和冷凝！

蒸发器对于室内空气而言，其实是一种冷凝现象，热空气通过铜管上的铝箔翅片，空气中的水分遇冷就会产生冷凝现象，室内机会有水排出就是这个原因。

如果不进行物理分析，仅从字面理解，很多人会误以为冷凝器是室内机，而蒸发器是室外机。

正像水泵可以把低处的水送到高处；空调则是可以把低温处的热量送到高温处，让低温处的温度更低，空调的工作原理这样理解就很简单了！