汽车空调与家用空调技术比较

唐绪华　王吉欣

【摘  要】随着中国经济和制造业的快速增长，人民生活水平的不断提高，空调已成为人们生活必备产品，不管是家用空调还是汽车空调，已处处存在于我们生活之中。二者都是空调的一种，有许多共同之处，如调节空气温度、湿度、洁净度和满足人体舒适的功能，也有各自的特点，本文将从技术上谈谈二者之间的主要差异。

【关键词】汽车空调；家用空调；制冷循环；制热循环

中图分类号：U463.851    文献标志码：A    文章编号：1003-8639（ 2023 ）08-0082-03

Comparison of Automotive Air Conditioning and Household Air Conditioning Technologies

TANG Xu-hua，WANG JI-xin

（Shanghai Transportation Technology Vocational College，Shanghai 200030，China）

【Abstract】With the rapid growth of China's economy and manufacturing industry，and the continuous improvement of people's living standards，air conditioning has become an essential product in our lives. Whether it is household air conditioning or automobile air conditioning，they have been everywhere in our lives. Both of them are a kind of air conditioning，and have many similarities，such as the function of adjusting air temperature，humidity，cleanliness and satisfying human comfort，and also have their own characteristics. This article will talk about the main differences between the two in terms of technology.

【Key words】automotive air conditioning；household air conditioning；refrigeration cycle；heating cycle

随着中国经济的高速发展和制造业的快速增长，人民生活水平大幅提高，空调已成为人们生活必备品，由于它的设计是以让人舒适为目的，所以一般家用空调可调温度范围为16～32℃之间，即节能环保，又经济实用。

家用空调和汽车空调在很多方面具有共同特性，都能起到调节温度、湿度、净化空气等作用，但也有一些差异，汽车空调是移动的，是靠发动机曲轴皮带带动旋转的，家用空调是恒定不动的，是电动的。二者的工作原理有较多异同之处。

1  空调系统基本组成和原理

空调的基本组成称为“5大件”，分别为压缩机、管路及膨胀阀、冷凝器、蒸发器、风扇或鼓风机。空调调节温度主要靠制冷剂状态的改变，来对周围空气吸、放热而实现调节温度的目的。

1）压缩机：空调心脏，动力源，起着抽吸、压缩、循环泵的作用，将制冷剂从低压侧吸过来，将其压缩，使其压力温度升高，再泵入高壓侧，并往复运行。

2）管路及膨胀阀：管路是指制冷剂运行的回路，一般粗的为低压侧，细的为高压侧。膨胀阀也可叫节流阀或减压阀，是将高压制冷剂液体节流降压为低压制冷剂液体，类似于闸门，上游水压力大，开闸放水后，压力降低。

3）冷凝器：制冷剂经压缩机压缩后成为高压蒸汽，经管路到冷凝器，高压蒸汽变为高压液体，制冷剂由气态变为液态，同时向空气放热，周围空气升温。

4）蒸发器：制冷剂经膨胀阀后变为低压液体，再进入蒸发器内吸热气化，变为低压气体，同时从空气吸热，周围空气降温。低压制冷气体再进入压缩机继续循环。

5）风扇或鼓风机：加速空气流动，吹散热器或蒸发器芯体，起辅助散热或制冷作用。

图1为制冷剂循环示意图，低压制冷剂气体经压缩机后，变为高压制冷剂气体，进入冷凝器，变为高压制冷剂液体，此时，制冷剂向外放热，形成暖风；再经管路进入膨胀阀变为低压制冷剂液体，再进入蒸发器，由低压液体变为低压气体，从外吸热，形成冷风。如此往复循环，这就是空调夏天制冷，冬天制热原理。

2  家用空调组成及原理

家用空调仍然由空调的5大核心零件组成，其作用类似，只是根据制冷空间的大小、特点，功率、排量有些差异。家用空调中有一个很重要部件——四通换向阀，用电磁阀来控制管路内两两接通，用来改变制冷剂流向，如图2所示，制冷时端口1和端口4连通，端口2和端口3连通。制热时端口1和端口2连通，端口3和端口4连通。

家用空调都由外机和内机组成。夏天制冷时，一般压缩机和冷凝器在室外机里，蒸发器和膨胀阀在室内机里，这样内机蒸发器内的制冷剂由低压液态变为低压气态，吸收周围空气热量，对周围空气制冷，在风扇吹风下形成冷风，而外机的制冷剂在冷凝器内由高压气态变为高压液态，向周围空气散热，这也是我们经过空调外机时感觉热的原因。如图3所示。

家用空调冬天制热时，仍然是这一套系统，冬天制热时，从压缩机出来的高压制冷剂经四通换向阀端口1和端口2（图2）后，进入内机蒸发器，此时内机蒸发器变为散热器，制冷剂由高压气态变为高压液态，向室内放热，形成暖风。高压液态制冷剂继续经膨胀阀变为低压液态制冷剂，进入外机散热器，此时外机散热器变为蒸发器，制冷剂由低压液态变为低压气态，如图4所示，再进入压缩机，形成整个循环，并往复运行。整个过程关键部件为四通换向阀，从制冷时的端口1、端口3连通变为端口1、端口2连通。

3  汽车空调组成及原理

传统汽车空调制冷和制热是两套独立的系统。制冷时与家用空调组成和原理一样，都是由压缩机、管路和膨胀阀、散热器、蒸发器、风扇或鼓风机5大件组成。

不同处为汽车空调压缩机为发动机旋转驱动，是可移动的压缩泵，家用空调压缩机为220V电驱动。

制冷过程中，制冷剂循环与家用空调一样，依次为低压气态制冷剂经压缩机后变为高压气态，再入散热器变为高压液态，向外放热，所以散热器都安装于车头处，类似于家用空调的外机位置，且在风扇作用下散热器处为热风。之后高压液态制冷剂经膨胀阀变为低压液态，再进入蒸发器，变为低压气态，从外吸热，周围空气制冷，经鼓风机吹到驾驶室后起制冷作用。如此往复循环，如图5所示。

汽车空调制热是另一套与制冷完全不一样的系统，它是一套水暖系统，充分运用汽车发动机工作时产生的热量，如图6所示，加热冷却液，经过加热后的冷却液通过进水管流入暖风芯体，此时鼓风机对着暖风芯体吹风，可形成暖风，从而起到暖空調的作用，冷却液此时温度降低，从出水口流出，再进入发动机内循环加热，在不增加额外能耗基础上，达到制热的效果。

实践证明，在发动机充分暖机后，其冷却液温度介于85～100℃之间，较好地起到了水暖的效果。

4  汽车空调与家用空调对比

传统汽车空调制冷、制热是两套独立系统，而家用空调为一套系统，通过四通换向阀换向来达到夏天制冷、冬天制热效果。这样设计的原因为：不管是汽车空调还是家用空调，制冷都要压缩机工作，压缩机工作时消耗发动机能量或电能；制热时，汽车空调利用发动机产生热量，被冷却液吸收升温后进入暖风芯体，形成水暖，此过程节能环保。家用空调制热仍然要靠压缩机运行，压缩机工作时消耗电能，运用制冷剂状态变化来实现放热制热。

传统汽车空调与家用空调供能装置不同，压缩机是空调的核心元件，汽车压缩机靠发动机旋转带动，消耗燃油，家用压缩机用220V的交流电驱动，消耗电能。虽然汽车空调制冷空间相对家用空调小，但由于汽车空调工作环境差，蒸发器也小，隔热效果差，故效率低，能耗较家用空调高。例如：制冷时，36m3房间，家用空调能耗约为1kW·h，5m3家用轿车空间空调能耗约为2kW·h。

当前新能源汽车正在大力发展中，根据其所属种类，它的空调系统有多种形式，如纯电动汽车热泵空调系统技术路线与家用空调一致，其制冷制热都为同一套系统。因为纯电动汽车动力源为高压电池组，它提供电能，直接用电能驱动电动压缩机完成制冷循环。制热循环中，虽也有动力电池组的冷却液系统，但因其工作温度为-40～55℃，温度较低，没有类似发动机的冷却液温度85～100℃合适，故不能直接用来水暖，因此采用与家用空调一样的技术路线实现制热。相比传统汽车会多消耗电能，这就是为什么纯电动汽车行驶中开空调续航里程会减少的原因。

当然，新能源车空调还有其他技术路线，如制冷时，采用蒸汽压缩式制冷，夏季汽车制冷时，电动机带动空调压缩机运转，制冷原理与燃油车相同，同样能够达到制冷的目的。冬季取暖时，通过消耗蓄电池的电量来加热PTC，这种加热方式目前也是电动汽车的一种方式，即蒸汽压缩式制冷＋PTC电加热供暖系统。PTC加热器分为两种，一种通过加热液体采暖，另一种通过加热空气取暖。蒸汽压缩式制冷＋PTC电加热供暖系统可靠性高，能够满足车内成员对温度调控的需要，但是热效率低，能源利用率低，成本高，研究表明搭载该系统的车辆续航行使里程大约会降低30%左右。

总之，汽车空调与家用空调只是空调分类区别，是技术方式上区别，是能量转换方式和技术路线的差别，它们仍是符合空调基本组成和原理的，只是因地制宜体现空调作用。

参考文献：

[1] 申小中. 空调技术[M]. 北京：化学工业出版社，2021.

[2] 陈健健. 汽车空调维修理实一体化[M]. 北京：机械工业出版社，2016.

[3] 郑兆志. 家用空调原理及维修技术[M]. 北京：人民邮电出版社，2003.

（编辑  杨凯麟）

作者简介

唐绪华（1983—），男，教师，工程师，主要从事汽车技术研究和教学。