空调制冷和制热哪个耗电多?

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伊彩缘17
2022-05-19 · TA获得超过4866个赞
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我是日本电気技术者中心认证的职业电工,在东京做室内装修等工作多年,可以肯定的是“制热”比制冷要耗电量大,这个好像没有什么可争议的。我从空调的结构,原理,工作时 长 ,温差几个方面来阐述一下为什么是制热更费电。

什么是冷暖型空调
首先来了解一下空调制冷和制热的区别,一台空调既能制冷又能制热的是“冷暖型”的,冷暖空调中还有一种是辅助加热型的,冷暖空调由室内机和室外机两部分组成。当压缩机工作时间相同的情况下,制冷和制热的耗电量是相接近的。

温差大导致工作时长增加
在实际使用中,空调制冷和制热的工作时间是有差异的,比如,热天制冷从35度降到25度只有10度的温差,空调需要工作1个小时左右,冬天制热从0度升到25度有25度的差距,空调需要工作2个多小时左右,所以冬天空调在制热状态时工作的时间要比制冷状态时长,相应的制热耗电量也大了。

温差大导致辅助加热工作
由于有些地方温度过低,甚至零下二十几度以上,空调在制热的状态下还是达不到设定的温度,在这种情况下就要使用冷暖空调再带辅助加热来工作,简单点说就是在室内机体内增加了一个电加热1000W-2000W左右的发热管元件来提高热量,带有辅助加热型的空调在制热时耗电量又增加了。

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空调费电的名声早已由来已久,而空调究竟制冷费电还是制热费电?很多朋友其实都不是很清楚。但也有较真的朋友觉得,家里的空调制冷就是比制热费电,而有的朋友则说,家里的空调制热比制冷费电,那么究竟空调制冷、制热哪个更费电?

空调制冷工作原理

一般空调是由四大件组成:压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器,根据控制或是使用需要中间可以选择安装压力控制器、温度控制器、干燥过滤器等辅助器件,但四大件是必不可少的。工作时气态制冷剂通过压缩机被压缩成高温高压的气体后,进入冷凝器,冷凝器相当于一个换热设备,将高温高压的气态制冷剂换热成低温低压的液态制冷剂。液态制冷剂再通过膨胀阀,所谓膨胀阀就是一个节流装置,因流出膨胀阀的制冷剂受到遏制,因此出来后制冷剂压力降低,温度继续下降,成为气液两相,再进入蒸发器,此时的制冷剂再蒸发器中进行换热气化,成为高温低压的气态制冷剂回到压缩机继续循环。

空调制热工作原理

家用空调一般是风冷冷风的制冷系统(中央空调还包含水冷冷风、水冷冷水、风冷冷水等,前面的是指冷凝器的换热形式、后面的词是指蒸发器的换热形式),也就是说,在制冷时,制冷剂在冷凝器中进行换热,通过风机吹动蒸发器,蒸发器相对于室温温度比较低,那么吹出来的自然是冷风。如果空调带有制热功能,则在出压缩机后制冷剂系统上要安装单向阀和四通阀,这两者的作用是改变制冷剂的流向,此时制冷时系统中的冷凝器和蒸发器的功能进行了互换,也就是说,制冷时的冷凝器在制热时成为了蒸发器,制冷时的蒸发器在制热时成了冷凝器。因此,风机在制冷时吹的是蒸发器,现在吹的就是冷凝器了,因此吹出来的就是热风了。

空调制热费电还是制冷费电

明白了空调的工作原理后,我们就可以来解释一下耗电量的问题。通常空调耗电指的是带动压缩机运行的电机耗电,因为电机功率是不变的,因此从绝对意义上讲,应该耗电量是一样的,但实际要说明这一点就要复杂一点,衡量空调工作能力的一个重要参数是 COP 值,也就是常说的能耗比,通俗来讲就是我消耗 1KW 的电量能产生多少的冷量活热量, COP 越高,性能越好,因为在空调设计中,通常各个部件的选型是根据制冷工况来选的,制冷情况下,冷凝器的换热量选择通常等于制冷量与压缩机热损耗之和,而蒸发器换热量等于机组制冷量,也就是说通常冷凝器要比蒸发器换热量大些,因此空调的制热能力要差一些,也就是说在额定工况下(通常要选定额定工况,方便比较)制冷 COP 值要大于制热 COP 值。可见,同样损失 1 度电,制冷量要比制热量大,或者反过来讲,在制冷量和制热量相同的情况下,制热时耗的电更多,因此,为什么说制热更耗电就是这个原因。

(度娘)

我虽然不是电工技术人员,但也够了解点,在用电方面的事,就说这空调吧!在夏天炎的时候,制冷的一边肯定是耗电量不小,到了冬天开制热的一边,耗电量也非常大。反正用个空调的人都知道。要是在不用空调时,每月的电量电费就不同,不用空调的话,每月缴费只有几十元钱,用了空调就要缴电费多缴二三百元钱,这是事实。所以说用空调一个夏天制冷,一个冬天开制热的,都耗电量不小的事。

现在的变频空调都有这个能效标识,2013年10月1日 ,国家对变频空调能效等级实施新标准,市场准入门槛也由5级提升至3级。同时,变频空调能效新标准引入了APF(Annual PerformanceFactor,全年能源消耗效率)评价指标,既考虑了空调的制冷能力又包含制热因素,一改以往考核变频空调的能效指标仅考核制冷季节内空调的能耗,APF考核的是全年的能耗水平,对空调性能的评估更加全面。从上图可以看到三类参数,一是输出制冷量参数,二是输入功率耗电量,三是能效比,题主这个问题从标识是就可以判断出来,就是制冷比制热耗电,但是有种情况除外,就是使用电辅热

上图是某品牌的某机型参数,可以看出辅热功率有1100W,这功率就相当大了,相当于你又加开了个电炉子。一般遥控器上都有电辅热这个功能的。

以上两图都是变频机的参数,定频机有些只有单冷功能,冷暖都有的也按这样的方法看,标识上是不会标电辅热功率的。

相比之下空调制热比制冷要费很多电。由于空调制热受环境温度较低的影响,制热效果很差,所以空调制热都附带有辅助电加热功能,以提高制热效果。辅助电加热器的功率按每匹600-800瓦来配置,所以空调制热的耗电量远比制冷大许多。冬季用空调制热取暖只适合南方地区,由于南方一带冬季环境温度较高,空调制热效果很好,远比常见的电暖气效果好很多。

制热耗电量会更大一些——如果加上电辅热的话,制热+电辅热的耗电量一般是制冷耗电量的2.5倍左右。下面我解释一下原因。
制热耗电量
功率表示一台设备的耗电速度,功率(kw)*时间(小时),得到的结果就是该时段内消耗的电能(kwh)——比如功率为1kw的设备,持续工作1小时,就会消耗1度电。

查看任何一台空调的铭牌都能发现,制冷功率和制热功率并不相同▼

为什么会这样呢?其实,这与空调的结构有关:

空调是温度的搬运工,但是这个搬运工并不是很完美,它更适合把低温空气从室外机搬运到室内机——室外机有一个冷凝器,室内机有一个蒸发器,二者名称不同,作用却相似。

制冷时,冷凝器散热,蒸发器吸热;制热时,冷凝器吸热,蒸发器散热。

重点来了: 在空调工作时,压缩机(在冷凝器旁边)也会发热的,这势必会影响冷凝器的散热效果。为了补偿这一点,就需要把冷凝器的工作能力加强。所以,冷凝器的换热能力(吸热和散热的速度)要强于蒸发器。

这样一来,空调在制冷时,冷凝器的散热速度=蒸发器的吸热速度+压缩机的发热速度,可以完美运行。但是当空调在制热时,蒸发器的散热速度<冷凝器的吸热速度,就会造成一定的浪费。

因此,想要得到相同量的冷气和热气,制热时就需要消耗更多的电能。
空调电辅热
电辅热的原理就很简单了——在空调出风口处加了一组电发热结构(空调使用一种半导体发热陶瓷),通电后就会发热,与热得快、电炉子类似。

上文也说过了,空调的制热速度是比较慢的,所以为了提高空调的制热速度,就需要配合电辅热使用。

不过这种单纯依靠电能发热的装置,通常都比较费电(参考电热水器和空气能热水器的能耗对比)。一般仅电辅热的耗电量,就要超过制冷时的耗电量——再加上制热时的耗电量,大概是制冷耗电量的2.5倍。

以最前面那个表格中的参数为例:制冷功率为830W,制热功率为1190W,电辅热功率为1050W——后两者之和(空调制热+电辅热)为2240W,约为前者的2.7倍。

通常空调耗电指的是带动压缩机运行的电机耗电,因为电机功率是不变的,因此从绝对意义上讲,应该耗电量是一样的,但实际要说明这一点就要复杂一点,衡量空调工作能力的一个重要参数是COP值,也就是常说的能耗比,通俗来讲就是我消耗1KW的电量能产生多少的冷量活热量,COP越高,性能越好。

如果不用电辅助加热的话,制热效率高,也就是制热更省电。下面有张空调参数的截图,计算便知。制冷效率:3230/900=3.59,制热效率:3750/990=3.79。

不说这么多复杂的原理,说点简单的,大家都知道能量守恒吧。

夏天制冷一般都是从三十多度制冷到二十多度,能量置换最多也就是十度;而冬天制热是从零下制热到二十多度,能量置换二十多度。

所以根据能量守恒定律,空调制热会更费电。

大家想想,同样制冷,温度设定26℃与27℃,耗电量就不同,制热也是这样,所以,制冷与制热的耗电量,似乎没有可比性。在此,只比较一下制冷和制热的效果。

热传递有三种方式:传导、对流和辐射。

由于空气是热的不良导体,无论制冷还是制热空气传导热的效果都不好;空调室内机表面虽有翅片,但总的表面积也不是太大,再加上外壳的遮挡,无论是向空气辐射散热还是吸收空气的辐射热的本领也很一般;所以,空调无论是制冷还是制热,都主要靠室内空气的对流。

根据对流形成的原因,应从下部加热或从上部冷却,才有利于对流的形成。考虑到人在室内活动的空间,一般不超过人的身高,所以,空调柜机的出风口大约就是成年人的身高(壁挂机考虑到占用空间的因素要高一些)。这样,制冷时,可以使人活动的空间形成良好的对流,温度降低较快,而上层空间降温较慢,这不正是人们希望的效果吗?相反,制热时,空气的对流却发生在出风口以上的空间,上层空间对流较好,升温较快,下层空间难以形成对流,升温较慢,虽然用风机不断将热空气吹出,亲自感受一下会发现,主要局现在出风口附近空间,很难对整个空间的空气流动产生影响。

综上所述,空调制热效果不如制冷,许多家庭夏天用空调制冷,冬天用暖气取暖,似乎也能佐证这个问题。

目前市面上的空调大部分都为冷暖两用,既可以制冷也可以制热,那制冷和制热哪种方式更费电呢?

回答这个问题,先来了解一下空调的制热/制冷原理。

空调制冷或制热运用的是液化(由气态变为液态)时放出热量;汽化(由液态变为气态)时吸收热量的自然现象。

所以空调制热时,冷媒被压缩机加压变为高温高压气体,进入室内机换热器,冷媒冷凝液化同时放出大量的热,空气经过换热器被加热后吹入室内,从而提高室内的温度,液态冷媒经节流装置减压,进入室外机的换热器,蒸发汽化变为气体吸收热量,变为气体的冷媒再次进入压缩机进入下一个循环。

空调制冷与制热通过四通阀来进行切换,但空调不论制冷还是制热都遵循能量守恒定律,即:能量既不会凭空产生也不会凭空消失,只会从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体,而能量的总量保持不变。

一般形象的说,空调的作用其实只是在“转移”热量,制热时将室外的热量“转移”到室内,让室内更热、室外更冷,这也就是为什么空调制热时,室内机吹热风而室外机吹出的是冷风。相反的,制冷时室内机吹冷风而室外机吹出的是热风,热量被空调从室内“转移”到了室外。
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