科技前沿：空调智能大升级

2013-8-5 17:32:50
类型：原创
来源：电脑报
报纸编辑：薛昱
作者：

【电脑报在线】看着天天爆表的超高气温，相信大多数朋友都躲在空调房里躲避天灾。虽然空调已出现111年，但其无时无刻不在发生进化，特别是最近几年，越加激烈的巨变正在你身边悄然发生。你知道有哪些吗？

看着天天爆表的超高气温，相信大多数朋友都躲在空调房里躲避天灾。虽然空调已出现111年，但其无时无刻不在发生进化，特别是最近几年，越加激烈的巨变正在你身边悄然发生。你知道有哪些吗？

必要基础补习：空调工作原理

（Compressor：压缩机 Hot Coils：蒸发器 Cold Coils：冷凝器 Expansion Valve：膨胀阀）做在图上

1902年，年轻的电气工程师威利斯·哈维兰·卡里尔（Willis Haviland Carrier）为解决萨基特·威廉姆斯印刷公司的湿度问题时，发明了第一代现代空调系统，其技术成为现代空调的基础直到今天。空调制冷遵循一个基础物理定律：当液体转化为气体（这一过程被称为相位转换），吸收热量。空调通过迫使特殊化合物蒸发和冷凝的相位转换不断制造冷空气。

一台空调通常拥有四个重要工作组件：蒸发器、冷凝器、膨胀阀、压缩机，工作区域分为冷热两部分。冷的部分包括接受液态制冷剂的蒸发器和将冷空气吹入房间的风扇；热的部分则包括加压制冷剂的压缩机、促进传热的冷凝器和排出热空气的风扇；而在两个部分之间，是调节进入蒸发器的制冷剂流量的膨胀阀。

工作时，液态制冷剂经膨胀阀进入蒸发器，制冷剂压力下降膨胀变回气体，其中吸收热量，空气降温并被送入房间。随后制冷剂随压缩机被加压成为液体，进入冷凝器导出多余热量，再进入膨胀阀形成循环。

升级1：向环保迈进，变频诞生

事实上，时至今日，中国至少有八成空调仍然存在两个突出的问题：压缩机的高耗电易磨损和R22传统制冷剂中的氟利昂对臭氧层的破坏。为此，研究人员进行了多方面的研究，通过各种方式使其进化。

对于含氟利昂的R22传统制冷剂，研究人员已经找到了更为环保的材料，利用了二氟甲烷和五氟乙烷混合的R410A制冷剂进行替代。后者相比前者环保，性能却更好。

而在高能耗方面，研究人员则采用了“变频”这一方式来使得空调更聪明。它将我们日常生活中的220V/50Hz的交流电经过整流滤波变为300V平滑直流电，再利用中央处理器控制机组将其转换为可以任意改变频率的交流电源供压缩机工作，压缩机的转速随频率的变化而发生相应的变化。与此同时，中央处理器又会根据室温来对频率做出相应的改变，使室温处在一个用户自主设定的恒定温度，以此减少压缩机的高能源消耗。

新型空调采用循环设计以此来达到恒定温度的调节

美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）的研究员们对节能空调有着不一样的认识，他们正在着手研究一种新型空调系统，这种空调将气化冷却和吸水材料结合在一起，以此来产生凉爽、干燥的空气，且最大能节省普通空调90%的能耗。

这种空调的制冷部分主要利用了蒸发冷却的原理，利用聚合物隔膜将空气分为两个空气流，让水通过其中一个空气流，降低其温度，然后通过隔膜间接冷却另一边空气形成循环。目前，已经据此开发出了原型机，并计划在平行的商业屋顶上建立实验机。

升级2：太阳能驱动空调

自从太阳能电池诞生以来，将太阳能电源应用到空调上的研究就一直在进行着，只是太阳能驱动的空调在进化上进入了两个分歧：太阳能发电驱动和太阳能为吸收式制冷提供热源（吸收式制冷机利用溶液在一定条件下能析出低沸点组分的蒸气，在另一条件下又能强烈地吸收低沸点组分蒸气这一特性完成制冷循环）。

根据“最热时必定阳光普照”的基本原理，太阳能发电驱动的空调在夏天必然大有用武之地。不过，由于太阳能发电的效率并不是太高，通常太阳能驱动的空调大都是“混合动力空调”，太阳能板会充分吸收太阳能并将其转换为电能供空调的风扇使用，如果屋顶有足够的面积安装更多的太阳能板，那么在白天日光强烈的时候，仅靠太阳能供电也没问题。而到夜晚或太阳能供能不足的时候，系统会引入普通电力运行空调。

和普通的压缩式制冷空调不同，吸收式制冷空调则利用工作热源（如水蒸气、热水及燃气等）在发生器中加热由溶液泵从吸收器输送来的具有一定浓度的氨水和水/溴化锂溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来。于此，研究人员想到了利用太阳能加热水作为吸收式制冷空调的工作热源的方法。