灵魂画师再出马！家用空调工作原理大揭秘

昨天是24节气中的处暑，随着9月份的到来，炎热的夏天就要结束了，回想刚刚过去的夏天，小编觉得，最爽的体验，莫过于开着空调吃冰棍儿了。

有网友戏称：“我的命都是空调给的”、“威利斯·开利（空调的发明者）才是真男神”，确实，在动辄三十七八度的夏天，空调简直就是救世主一般的存在，那么今天的IT之家学院，我们就来聊聊，家用空调的历史和基本工作原理。

空调的发展史

事实上，类似于空调这样的室内降温设备，在古代就已经存在了，现代意义上的空调，直至20世纪初才进入我们的视野，不过当时，最先用上空调的不是人类，而是机器设备。

这一切还要从美国纽约布鲁克林的一家印刷厂说起，1902年，这家印刷厂遇到了一些麻烦，由于空气温度和湿度的不恒定，裁剪纸张和调色的工作都受到了影响，印刷出的画面也很模糊。

为了使气温和空气湿度恒定，保证印刷质量，空调之父开利博士在当年7月17日为这家印刷厂设计出了世界公认的第一套现代意义上的空调系统，在此系统的帮助下，气温和空气湿度被轻松控制，该印刷厂的印刷质量也得到了保证。

此事件被视为空调业诞生的标志，现代空调也被越来越多地运用在工业领域。

事实上，早期的工业空调系统十分昂贵，且占地面积巨大，一般的家庭是不太可能安装这种空调系统的，为人类的使用而设计的舒适空调系统，直到1911年，才被装配到芝加哥的一家电影院，有了空调的加持，这家电影院的人气暴增。

自此以后，越来越多的公共场所开始配备空调系统，1919年，布鲁克林Abraham8LStraus成为首家配备空调系统的商店，1925-1931年间，美国有超过400家电影院安装了空调，1929年，美国的火车车厢开始装配空调，1930年，费城一幢34层的摩天大楼实现了空调全覆盖，从1937年起，美国的公交车和大客车也开始普及空调系统，在当时，空调绝对是一个消费场所吸引顾客消费的有力工具。

而写字楼装配空调，则使办公人员的工作积极性高涨，继美国之后，英国、德国、日本等国家迅速跟进，空调系统在世界范围内得以普及。

工业空调和商业空调虽然得到了广泛的普及，不过在当时，普通家庭仍不太可能用上空调，因为无论从价格上还是从体积上讲，空调都不适合家庭使用，另外，随着二战爆发，经济凋零，家用空调的研发和普及根本无人顾及，战事结束后，20世纪50年代，世界经济开始复苏，家用空调才开始走进千家万户，20世纪60-70年代，美国一次罕见的干旱，则进一步推进了家用空调的普及和空调技术的发展。

中国空调业的发展，在最初几乎与世界上的其他国家同时起步，20世纪30年代，上海的工厂、旅馆和高层建筑曾经历过一段装配空调的高峰时期，但到了1937年，随着抗战的爆发，中国空调业的发展被迫中断，新中国成立后，在苏联的帮助下，和我国专门研究人员的努力下，空调业得以蓬勃发展，到了21世纪，我国的空调技术水平已经达到了国际先进水平。

家用空调的基本工作原理

家用空调的工作原理事实上非常简单，在初中时，我们就学过物态变化的相关知识，即液体在转化为气体的过程中会吸收热量，而气体在转化为液体的过程中会释放热量，空调的核心部件有制冷剂、压缩机、冷凝器和蒸发器，结构示意则如下图所示：

制冷剂，在整个空调的循环系统中起到传递热量的作用，制冷剂的物态变化会伴随着吸热和放热，所以对于空调系统来讲，制冷剂的地位十分重要，在早些时候，空调广泛采用氟利昂作为制冷剂，而随着环保形式越来越严峻，人们的环保意识越来越强，新型的环保制冷剂正在逐步取代氟利昂的地位。

制冷剂首先会经过空调的压缩机，压缩机通过电动机来压缩气体，相当于空调循环系统的心脏，经过压缩机的处理，制冷剂的性态会变为高温高压的气体。

随后，制冷剂会经过冷凝器，在这个过程中，制冷剂的性状会由高温高压的气态变为低温高压的液态，气态转化为液态会伴随着放热，空调在制冷时，冷凝器会散发热量，这些热量会在空调室外机风扇的运送下排到室外的空气中。

接下来，制冷剂会经过蒸发器，蒸发器为制冷剂提供了一个低压的环境，制冷剂在低压下极易蒸发，在这个过程中，冷凝剂的性状会由低温高压的液态变为高温低压的气态，液态转化为气态会伴随着吸热，此时，蒸发器周围的空气就是凉爽的，空调室内机的风扇会将这些凉爽的空气运送到室内。

制冷剂的使命此时并未结束，它会经由循环系统，回到它起始的位置，继续沿着压缩机-冷凝器-蒸发器走它的老路。

以上就是空调制冷的原理，空调制热的原理同样十分简单，空调中有个部件，叫四通阀，它可以使制冷剂的流向与制冷时完全相反，如此一来，空调的室内机吹出的风就是热风，而空调的室外机吹出的风就是冷风了。

除了制热和制冷，空调还有除湿的功能，不知大家有没有这样的感受，夏天我们开启空调之后，在气温变低的同时，空气湿度也会变低，这是因为空调在制冷时，蒸发器的温度很低，空气遇到蒸发器后，里面的水蒸气会凝结成液态水，这些液态水会被收集起来，并随着管道排到室外，室内的水分被排出了，空气湿度自然会变低。

空调在制冷的过程中，必然伴随着除湿，而恒温除湿模式，则是将将空气中的水分析出后，再将其加热到它原本的温度，送回室内，因此，室内的空气得以在温度保持不变的情况下降低湿度。

家用空调的发展方向

说完了空调的发展史和基本工作原理，我们不妨展望一下家用空调的未来。

更加节能环保：

未来的空调将对环境更加友好，对环境的友好主要体现在节能和环保两个方面，节能的空调将消耗较少的电量，而省电则意味着低碳。环保的空调将使用诸如R410A这样的对臭氧层没有危害的制冷剂，这种空调本身给环境造成的负面影响相较于使用传统制冷剂的空调将大幅降低。

更加健康：

未来的空调将具备更多的功能，比如空气净化功能，目前，市面上使用负离子技术、吸附技术、臭氧技术等空气净化技术的空调越来越多，随着人们生活理念的转变，这种主打健康的空调也将越来越受欢迎。

更加智能：

如今，智能家居的发展十分迅速，而空调作为每个家庭不可或缺的电器，必将向着智能化的方向发展。未来的空调，将可通过物联网与智能家庭控制中枢相连，在智能家庭中，不光是空调，你的冰箱、台灯、电饭煲、电视、洗衣机，皆可通过智能手机进行控制。事实上，未来生活在此时此刻已经初具雏形，智能家居在技术上已经基本上没有难以攻克的壁垒，我们只需怀揣着对未来生活的期待，等智能家居变得更加经济、更加普及。

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