Electric Brain

冷暖氣機是如何運作的？

如果到五金店買一具能噴出空氣或透明漆的高壓氣罐，並噴上數秒鐘，就會發現氣罐壁和它所噴出的氣體都比較冷。這是因為罐內氣體以絕熱膨脹方式對外界作功，消耗了自己的內能，氣體的壓力和溫度因而降低。如果把噴出比較低溫的氣體導入管路而冷卻了管壁，再以風扇吹動的氣流掠過冷管壁，不就成為冷風了嗎！

反之，若把氣體「壓」進罐內，由於壓進氣體帶入能量，使得罐內氣體的能量增加，溫度及壓力因而升高。如果這時用風扇驅動空氣流過罐壁，就成了熱 風，這就是暖氣的由來。由此可知產生冷氣和暖氣的主件都是高壓氣罐，需要改變的因素是氣流的管路和風扇而已。讓我們先從較熟知的冷氣機說起，再推及如何產 生暖氣。請記住為籃球打氣，球皮會發燙，但把車胎放氣，車胎會變涼的法則，就能理解下文了。

冷氣機中負責加壓的是「壓縮機」，加壓的對象是「冷媒」。過去的壓縮機是活塞式的，現在則改用旋轉式，效率高且故障率低，因此現代冷氣機更耐用。冷媒密封在壓縮機和管路之中，過去使用的冷媒漏出後會破壞臭氧層，現今的冷媒則已設計成具環保性了。

至於如何達成可連續使用的高壓「氣罐」呢？答案是：這是壓縮機的責任。它先在前段管路中，把冷媒壓縮成高壓高溫。這時必須利用風扇使這一段管路降溫，風扇只能使管路表面降到適溫，但不能降壓。吹到外面的風則因掠過高溫管壁變成熱風，使路過的行人感覺更熱。

這時如果把冷媒通過「噴口」放氣，正如壓下車胎的氣門使氣體噴出一般，在這段管路中的冷媒會降溫並冷卻管壁。這時如果以風扇吹動氣流流過冷卻的管壁，不就成為冷氣了嗎！冷媒在冷卻了掠過管外的氣流後，又獲得來自氣流的溫度回到室溫後，再度進入壓縮機，於是又啟動了下一循環，使冷氣不斷吹出。要注意，風扇驅動的是室內空氣，在冷卻後又吹入室內，因此有必要適時打開門窗換氣。

如果把冷媒流動的方向反轉，在經壓縮升壓升溫後通過如前述的熱段管時，即以風扇驅動的氣流掠過管面進入室內，不就成了暖風嗎！風扇可把這段的管面及其管內的冷媒降至適溫，但仍有高壓。這時冷媒就如同在冷氣模式操作，但反向通過噴口，然後因膨脹而降至低溫。在這個時候，反而需要以風扇驅風使冷媒溫 度略升，而對室外吹出更冷的風。略升溫的冷媒可再經壓縮機升壓升溫，而進入下一循環。

以現代的技術，反轉冷媒的流動只是閥門開關的問題，不算困難。至於風扇雖有向內和向外吹之別，但也只需一部馬達來驅動，只是兩組扇葉驅動的風向相反而已。現代家用冷氣或冷暖氣機，已可把壓縮機和風扇等造成噪音的部分分離。當然，還有一些其他工程上的技巧，就不在本文中提及了。

在夏季，冷氣機的冷卻管壁可以冷凝水汽，使室內空氣乾燥些。在冬季，使室內升溫也可減低相對濕度，同時冷媒通過噴口後在進入壓縮機之前，也造成了 一低溫路段可以凝水。如果為了除濕，可以用一台冷氣機，把它排出的冷風和熱風都留在室內，以儲水槽暫存凝結水，就成了除濕機。除濕機的優點是不會改變室 溫，適合在春天使用。它的缺點是在濕度高的時候，間隔不久就要倒一次儲水槽中的水，很麻煩。

如此說來如果把冷氣機排出的熱風，以及冷暖氣機所排出的冷風都回收到室內，不就成了一具高功能除濕機，一年四季都可使用嗎？現在的冷氣機都有除 濕的功能，但是會把室溫降下約3度，在冬季和春季都不適用，一機有三功能，才是真正的下一代「空調機」，條件是冷凝水不能滴到行人的頭上。

本文出自
http://www.nsc.gov.tw/_newfiles/popular_science.asp?add_year=2006&popsc_aid=8