空调的制冷原理

家用空调和中央空调的制冷原理是什么？

一、 制冷的历史

我国是最早利用天然冷源的国家之一。3000多年前就懂得贮藏和利用天然冰，战国时就有专门的“冰房”，三国时代已把冰加以专门贮存，就象粮食、食盐一样。由于近代中国科技落后，1949年新中国建立时，仅上海、天津、汉口等几个口岸城市有几座冷库。制冷空调行业、制冷空调科学研究和教育完全是空白。一直到1956年我国才开始在大学中设立制冷学科。

利用天然冷源严格说还不是人工制冷，人工制冷始于十九世纪。1834年英国人波尔金斯制成了用乙醚为制冷剂的第一台制冷机，1844年美国人高斯发明了空气压缩式制冷机，1862年法国人卡尔里制成吸收式制冷机。1874年德国人林德发明了世界上第一台氨压缩机，使制冷技术进入实际应用的广阔天地。人工制冷不受季节、区域等的限制，可以根据需要制取不同的低温。随后，人们又发现了蒸汽喷射式制冷、半导体制冷等制冷方法。

二、 制冷空调的方法和原理

1. 制冷的通俗意义

在一般意义上，制冷意味着降低某对象的温度，使之低于环境温度的过程。在日常生活的常识中，大家知道，比环境温度高的物体，其温度会逐渐降低到环境温度。但物体的温度不可能升高到高于环境温度，除非用高温对物体加热。这就是说，热量只能从高温传递到低温。人工制冷就是使热量从低温传递到高温的技术。

2. 工程热力学角度的制冷

在自然界中，水只能从高处流到低处。但是，借助水泵对水做功，就能使水从低处流向高处。从工程热力学的角度，制冷技术的基本原理就是消耗功，使热量从低温传递到高温。因此，制冷机可以说是热泵，消耗功把热量从低温泵送到高温。放热到环境，从制冷对象吸热。

3. 工程上实用的各种制冷方法

制冷的具体实现有许多方法，工程上常用的有压缩式制冷、吸收式制冷、半导体制冷等制冷方法。每一种方法都有其特点，可以根据使用的条件进行选择。

4. 最广泛应用的制冷方法与原理—压缩式制冷

在各种制冷方法中，其中最常用的是压缩式制冷，大约占90%以上。压缩式制冷的原理是利用制冷剂（一种物质）在低温下沸腾吸热，由于沸腾吸热时的温度低于制冷对象的温度，制冷对象的热量就传递给了制冷剂，制冷对象的温度就降低。通过压缩机做功，使吸热后的制冷剂温度和压力升高（高于环境温度）。这时，制冷剂就可以把热量传递给环境。然后，通过节流降压，制冷剂重新在低温下沸腾吸热。不断循环制冷。图1为压缩式制冷循环原理图。

三、 制冷空调的应用

可能有些人会认为制冷空调用处不大，可有可无。实际上，制冷空调的水平是一个国家现代化的重要标志。在现代社会中，从国民经济各个行业、在高科技、在建筑水利、医疗卫生、日常生活等各个方面，制冷空调都是必不可少的。

1. 食品工业

食品工业是利用制冷最早最多的部门。大多数食品是容易腐败的，并且食品的生产有较强的季节性和地区性。到目前为止，制冷被认为是加工、贮存食品最好的方法。为此，人们提出了食品冷藏链的概念，即易腐食品的冷却与冻结加工、贮藏、运输、分配、零售直至消费者的每一个环节，并都必须处在规定的温度状态和环境。可以说，没有制冷技术，食品工业将无法运转。

2. 钢铁工业

炼钢需要氧气，氧气要靠制冷得到。机械加工中的低温冷处理，可以改变钢材的金相组织，提高钢材的质量。

3. 石油化工、有机合成

在石油化工、有机合成、基本化工中的分离、结晶、浓缩、液化、控制反应温度等，都离不开制冷。

4. 轻工业、精密仪表工业

纺织、印刷、精密仪表、电子工业都需要控制温度和湿度，进行空气调节。

5. 农业、水产业

农业中的良种保存、种子处理、人工气候室，都需要低温。没有制冷，海洋渔业将无法生产。

6. 建筑水利

对于大型混凝土构件，凝固过程的放热将造成开裂。例如葛洲坝的建筑过程就离不开制冷。在矿山、隧道建设中，遇到流沙等恶劣地质条件，可以用制冷将土壤冻结。

7. 医疗医药

许多医药的生产和保存需要制冷技术。冷冻医疗正在蓬勃发展。

8. 产品性能试验

许多产品需要进行低温性能试验。例如航空器、枪械等各种可能在低温下使用的器械，都必须进行低温性能试验。

9. 日常生活

日常生活中的冰箱，空调器，啤酒、胶卷的生产，都离不开制冷。没有制冷技术，卫星地面站就不能正常传输信号，电视节目就看不成了。

10. 高科技

在高科技领域，如激光、红外、超导、遥感、核工业，都离不开制冷。

综上所述，可见没有制冷空调，就没有现代社会。美国工程院2000年评出20世纪20项对人类社会和生活影响最大的工程技术成就，制冷空调技术就是其中的一项。

（本网综合编辑）