空调为什么能制冷？

　　都说夏日炎炎正好眠，可是夏天温度那么高，热得人都坐立不安了，怎么还能睡得着呢？于是，为了让咱们夏天能过的得更舒服，懒人们发明了空调。可是，空调这玩意儿挂在墙上，里面无非就是个离心式风机，怎么就能吹出来冷风来呢？这个问题问《GEEK》就对了。

　　咱们买空调的目的是什么？还不就是让房间的温度更低点，让自己在这个夏天更好过一点。可是时光如果倒流到20多年以前，那时的空调还是个稀罕物，除了某些被腐朽的西方资本主义者收买了的贪官，广大人民群众是无福消受的。那时候，咱们为了让房间内的温度低上一点，可谓是想尽了办法，什么风扇吹冰、加强换气，能用的全都用上了。不过，在多如牛毛的降温方法中，最简单同时也是最直接的，就是用拖把蘸水，将地板统统拖上一遍，这样室内温度就会有所降低。

　　至于咱们为什么要这样做，但凡是被自愿参加了9年义务教育，多少又听过几节物理课的童鞋都应该明白，由于环境温度比水温高，水在地板上蒸发的同时还顺道吸收了房间内空气的热量，所以咱们才感觉到凉爽。这种能帮助降温的东西我们叫做制冷剂，水在这里就是一种制冷剂。只是在正常情况下水蒸发的速度实在是太慢了，想要让它迅速带走房间内空气的热量，只有加快它的蒸发速度—也就是加热到100度的沸腾状态，而且咱们最好在地球上最高的青藏高原上烧。那里空气稀薄，气压比海平面低上不少，水不到100度就开了，真是省时省力、节能环保。不过这样一来，估计除了那些内裤外穿的超级英雄们，各位童鞋之中就没几个能在近100度的房间内硬挺，因此水毫无疑问不是一款出色的制冷剂。要让房间迅速凉快起来，咱们就必须找到一种沸点极低的东东来充当制冷剂。

　　时光继续倒流回上世纪30年代，一个号称地球上对大气影响最大的个体生物出现了—这个叫做小托马斯？米基利的米国人发现了氟利昂。虽然氟利昂这玩意儿让南极那疙瘩头顶上的臭氧层破了老大一个洞，被无数环保人士恨之入骨，但是这玩意儿也不是一无是处—它的沸点出奇的低，在零下30度时就会开锅，然后玩命似的蒸发了，所以在常温下它都是气态的。不光如此，这玩意儿的化学性质还非常稳定，在一般情况下不仅不会燃烧，而且还没有毒性。既然氟利昂的沸点那么低，在常温下还会剧烈蒸发，咱们只要将它来代替水作为制冷剂，然后豪迈地往地板上泼就成了。不过，按照市面上童叟无欺的价格，一罐400ml的氟利昂就要卖到15现大洋。用氟利昂来制冷1小时不到，咱们就华丽丽地烧掉了1万多现大洋。对于这种福利，估计就连富可敌国的盖茨童鞋都不敢如此烧钱，这地球上恐怕也只有波斯湾沿岸那些拿石油换欧元的酋长才有实力享受了。

　　既然直接用氟利昂来降温太浪费，显然不符合科学发展观，为了让咱们的生活更加和谐，就必须在怎么利用好氟利昂上做下文章—得为它设计一套从液态到气态，再从气态到液态的循环过程。用来完成这个循环的设备，咱们通常将它称之为空调。一般情况下，无论大3匹还是小1匹，分体还是窗式，用电还的是烧油的，空调的结构其实都差不多，基本上是由压缩机、冷凝器、膨胀阀与蒸发器这4个玩意儿与连接它们的铜管组成。想要说清楚氟利昂在空调中的循环过程，咱们可以将膨胀阀作为起点。这膨胀阀基本上算是一个调节压力的阀门，氟利昂在通过膨胀阀之前那都处于低温高压的液态。由于这个阀门进多出少的关系，通过之后氟利昂就变成了低温低压的液态流向下一站—蒸发器。空调中的蒸发器看上去与咱们在电脑上常见的热管散热器差不多，也在铜管上安装了鳍片，并由风扇的加速空气流动。不过它们的目的可不是用来散热的，而是用来吸收室内空气中的热量。前面咱们已经说过了，氟利昂的沸点是在零下30度，在低压下温度就更低了，一旦是房间内空气中的热量由蒸发器传了过来，那铜管中的氟利昂还不开锅啊？它在剧烈蒸发的同时也就吸收了这些热量， 这样低温低压的液态氟利昂就转变为了高温低压的气态氟利昂，并带着热量通过铜管流入到压缩机中。压缩机好比一个巨大的针管，高温低压的气态氟利昂在里面活塞运动的作用下被不断压缩，压力急剧上升，其状态也发生了变化，由高温低压的气态变成了高温高压的液态，最后流入到冷凝器中。说起这了冷凝器，除了尺寸比蒸发器大了几倍之外，其实结构上两者都差不多。不过，蒸发器的作用不再是吸热，而变成了散热。通过了冷凝器之后。高温高压的液态氟利昂变成低温高压的液态，最后流向膨胀阀，开始一次新的制冷循环。在这个循环中氟利昂其实充当的就是热传递中的搬运工，它将室内的热量传递到了室外，也正是这样咱们才能在凉爽中度过炎炎夏日。

　　与家用空调相比，中央空调显然更加强悍，这个可以给整栋大楼制冷的家伙，效果与规模显然不是家用空调那种“洒洒水”的程度可比。当然，这也意味着中央空调的制冷原理有些不同，尽管大型的中央空调放置在咱自己家中的可能性不高（除非有同学敢如电影里的土豪一般，买房时指着沙盘对销售小妹说：这里、这里……不要，其他的给我算下要多少），不过上班族和经常在大商场里晃悠的人们应该能够感受到中央空调所带来的冰凉畅快。

　　作为空调的一种，中央空调的制冷原理大致分为两种，第一种是前面介绍过的家用空调常用的压缩式制冷，中央空调不过是将它的结构放大而已，咱们就不再多说；另一种则是下面要讲的吸收式制冷。与压缩式制冷不同，咱们可以用曲线救国这个词来概括吸收式制冷。严格意义上讲，吸收式制冷也逃不出利用蒸发来制冷这个俗套，只不过它实现的方式与压缩机无关。简而言之，它并没有通过压缩机来将制冷剂液化，而是走了条曲线救国的道路，用一系列设备来代替压缩机。既然这种中央空调在结构上与压缩式制冷不同，没用采用沸点极低的氟利昂，而采用了溴化锂或氨。不过，在这里溴化锂与氨并不是制冷剂，而是作为吸收剂，真正的制冷剂竟然是沸点在100摄氏度的水。咱们这里以溴化锂作为制冷剂的中央空调为例，这玩意儿基本上由发生器、溶液泵、吸收器、冷凝器、节流阀以及蒸发器等部分组成。当制冷循环开始的时候，低压水蒸气首先进入到吸收器中，被里面的溴化锂溶液所吸收，同时降低了溶液的浓度。吸收水蒸气之后的溶液被溶液泵加压，再通过管道送入发生器。这发生器就好比是一个超大型锅炉，不断地烧着开水（可以直接烧柴油、重油，也可用用电来加热，甚至条件允许甚至还可以利用太阳能、地热能）。由于溴化锂的沸点为1265摄氏度，因此发生器在加热溴化锂溶液的同时，溶液中的一部分水会先被蒸发掉。失去一部分溶剂的溴化锂溶液浓度会有所提高，被导流回到吸收器中，而蒸发掉的那部分高压水蒸气则被收集起来流向冷凝器。当高压水蒸气进入冷凝器之后，在保持压力的同时被冷凝为高压冷却水。这时的高压冷却水就好比通过膨胀阀之前的高温液态氟利昂，在经过节流阀（作用与膨胀阀一样）的降压处理之后，进入到蒸发器中。到了这一步，之后的过程就与压缩式制冷大同小异了，咱们就不再赘叙。最后，低压冷却水在吸收了空气中的热量之后再次蒸发变成水蒸气，最后进入到吸收器中被浓度较高的溴化锂溶液所吸收，从而完成了一次制冷循环。

　　其实，在吸收式制冷的循环过程中，用的就是吸收器、溶液泵、发生器与冷凝器来代替了压缩机。如果说压缩式制冷时以消耗机械能或电能为代价，那么吸收式制冷则是以消耗热能为基础。虽然目前吸收式制冷在技术上已经非常成熟，不过它的建设成本还是要比压缩式制冷要高出不少，因此咱们也只能在工厂、商场、政府等不差钱的地方才能看见。除此之外，用来加热溴化锂溶液的热能，除了将溴化锂溶液烧开之外，很大一部分都被浪费掉了。为了让咱们的社会更加和谐，也为了能更早一天达成节能减碳的目标，所以这部分被浪费掉的热能必须被咱们利用其来—“三联供”就是这样一个好东东。这玩意儿基本上就是将发电、供热与制冷的3种设备整合到一起。先用柴油发电机发电，然后再用一部分电能同时加热溴化锂溶液与自来水，另一部分用来直接使用或返销电网。加热后的溴化锂溶液用来制冷，而加热后的自来水则直接进入管道使用。这样一来，发电、供热与制冷这3种截然不同的功能就被整合到了一起，大大提高了资源的利用率。