您是否曾經想過您的空調除了冷卻空氣之外,是否還有其他功能? 嗯,答案是肯定的! 空調在冷卻空氣時,本質上會對空氣進行除濕。 這不是一個單獨的功能或一些花哨的附加功能; 這只是 發生 空氣被冷卻時。 這種除濕是冷卻空氣的物理過程不可避免的結果。 了解這個基本原理是掌握空調如何運作以及為什麼它們在創造更舒適的室內環境方面如此有效。 畢竟,這不僅僅是溫度,還與濕度有關!
空調如何冷卻和除濕
所以,如何 做 空調如何冷卻和除濕您的家? 嗯,它們使用所謂的冷媒循環。 空調使用一種稱為冷媒的特殊液體來吸收空氣中的熱量,從而冷卻室內空氣。 冷媒是一種具有熱力學特性的物質,可以有效地傳輸熱量。 當冷媒吸收熱量時,它也會導致空氣中的水分凝結,從而使空氣除濕。 這樣想:吸熱過程和由此產生的凝結共同作用以去除水分。 整個過程都受到熱力學基本原理的支配,熱力學描述了熱、能量和物質之間的關係。
冷媒循環
冷媒循環是為空調提供動力的基本過程。 這是一個閉環系統,意味著相同的冷媒會不斷循環和重複使用,在整個過程中改變其物理狀態(從液體到氣體再到液體)。 但到底是什麼 是 冷媒? 冷媒是一種經過特殊設計的流體,具有特定的熱力學特性。 這些特性使其能夠輕鬆吸收和釋放熱量,並在特定溫度和壓力下輕鬆地在液態和氣態之間轉換。 現代空調中常用的冷媒包括 R-410A 和 R-32。
現在,您可能聽說過像 R-22 (Freon) 這樣的舊冷媒正在被淘汰。 為什麼會這樣? 嗯,這些冷媒被發現對環境有害,導致臭氧層消耗並具有很高的全球暖化潛勢 (GWP)。 臭氧層消耗是指地球臭氧層變薄,臭氧層保護我們免受有害的紫外線輻射。 全球暖化潛勢 (GWP) 是一種衡量給定質量的溫室氣體在指定時期內對全球暖化的貢獻程度與相同質量的二氧化碳相比的指標。 像蒙特婁議定書這樣的國際協議規定逐步淘汰這些消耗臭氧層的物質。
雖然空調系統中使用的所有冷媒都會促進除濕,但它們的熱力學特性會影響 效率 的過程。 不同的冷媒具有不同的沸點和吸熱能力,這會影響蒸發器盤管的溫度,從而影響其凝結水分的能力。 然而,常見冷媒之間除濕效率的差異通常不如系統設計、氣流和適當維護等因素重要。 現在選擇冷媒的主要重點是環境影響(臭氧層消耗和全球暖化潛勢)。
冷媒循環本身由四個主要階段組成:蒸發、壓縮、凝結和膨脹。 這些階段在一個連續的迴路中協同工作,將熱量從建築物內部傳遞到外部。 讓我們仔細看看這些階段中的每一個。
蒸發
讓我們從蒸發開始。 蒸發階段從低壓液態冷媒流過蒸發器盤管開始。 蒸發器盤管位於空調的室內機內。 風扇將溫暖潮濕的室內空氣吹過此盤管。
那麼,接下來會發生什麼? 液態冷媒吸收來自較溫暖的室內空氣的熱量。 了解此過程的關鍵是將液體轉變為氣體 需要 能量(熱)。 這種能量是從周圍的空氣中吸收的,使空氣變冷。 選擇冷媒是因為它在低溫下沸騰,即使在相對涼爽的室內溫度下也能有效地吸收熱量。 這種吸熱作用導致冷媒沸騰並蒸發,將其轉變為低壓氣體。
這樣想:想想汗水從您的皮膚蒸發如何讓您降溫。 汗水(液體)吸收您身體的熱量以蒸發(變成氣體),讓您的皮膚感覺更涼爽。 冷媒的作用非常相似!
壓縮
接下來是壓縮。 蒸發後,低壓冷媒氣體進入壓縮機。 壓縮機的主要功能是顯著提高冷媒氣體的壓力。 但為什麼這很重要?
嗯,根據波以耳定律,增加氣體的壓力也會提高其溫度。 波以耳定律指出,當溫度保持恆定時,氣體的壓力和體積成反比。 因此,壓縮機提高了冷媒氣體的壓力和溫度。
這種壓縮對於提高冷媒的溫度是必要的 以上 室外溫度。 這種溫差對於下一個階段(凝結)至關重要,在該階段需要將熱量排放到外部環境。 請記住,熱量始終從較熱的物體流向較冷的物體。
凝結
現在是凝結。 現在的高壓熱冷媒氣體流向冷凝器盤管。 冷凝器盤管通常位於空調的室外機中。 風扇將室外空氣吹過冷凝器盤管。
因為冷媒現在比室外空氣更熱,所以熱量從冷媒流向空氣。 當冷媒失去熱量時,它會發生相變,凝結回高壓液體。 相反,對於蒸發階段,將氣體變回液體 釋放 能量(熱)。 這種熱量被傳遞到周圍的空氣(在本例中為室外空氣)。 冷凝器中的高壓提高了冷媒的凝結溫度,使其即使在相對溫暖的室外空氣中也能釋放熱量。
一個常見的凝結例子是水蒸氣在炎熱的一天凝結在冰冷的玻璃杯上。 冰冷的玻璃杯冷卻了周圍的空氣,導致空氣中的水蒸氣凝結成玻璃杯表面的液態水。 冷凝器盤管的作用類似,但使用的是冷媒!
膨脹
最後,我們有膨脹。在冷凝之後,高壓液態冷媒通過膨脹閥,也稱為計量裝置。膨脹閥限制冷媒的流動,導致壓力顯著且突然的下降。
這種突然的壓力降低導致冷媒迅速冷卻。它變成冷的低壓液體。現在冷的低壓液態冷媒準備好返回蒸發器盤管。然後它將重複循環,從室內空氣中吸收更多熱量,並重新開始這個過程。
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現在,讓我們將其與除濕聯繫起來。在蒸發階段,蒸發器盤管對空氣的冷卻直接負責除濕。當空氣被冷卻時,其保持水分的能力降低,導致冷凝和水蒸氣的去除。這就是您的空調如何除濕的!
冷凝和除濕
冷凝是在空調裝置中實現除濕的基本過程。它是空氣中的水蒸氣轉化為液態水的過程,這就是空調如何去除濕氣的。
準確地說,冷凝是水從氣態(水蒸氣)到液態的相變。當含有水蒸氣的空氣冷卻到低於稱為露點的臨界溫度時,就會發生這種情況。露點溫度是空氣達到水蒸氣飽和的特定溫度。這意味著空氣不能再以氣態形式保持更多的水分。在露點溫度下,冷凝開始。
露點直接取決於空氣中存在的水分量(濕度)。較高的濕度導致較高的露點溫度。露點與相對濕度有何不同?相對濕度表示目前空氣中水蒸氣的百分比 相對 空氣所能容納的最大水蒸氣量 可以 在其目前溫度下。這是一個相對的衡量標準。另一方面,露點是 絕對 空氣中水分含量的衡量標準。它表示將發生冷凝的實際溫度。
蒸發器盤管的表面刻意保持在低於進入空氣的露點溫度。暖空氣比冷空氣能容納更多的水分。當溫暖潮濕的空氣與冷的蒸發器盤管接觸時,其溫度會下降。隨著空氣冷卻,其保持水蒸氣的能力降低。當空氣溫度降至其露點以下時,多餘的水蒸氣不能再保持氣態形式,並在盤管上凝結成液態水。
這導致空氣中的水蒸氣在盤管的冷表面上凝結,形成液態水滴。這種凝結水,稱為冷凝水,然後收集在位於蒸發器盤管下方的排水盤中。冷凝水通過排水管從排水盤流出。該排水管通常通向建築物外部或指定的排水點。
堵塞的排水管可能導致幾個問題,包括排水盤溢水、建築物潛在的水損壞,甚至如果水位過高並觸發安全開關,則可能導致系統故障。
蒸發器盤管的設計顯著影響其除濕性能。關鍵因素包括:表面積(較大的表面積提供空氣與冷盤管之間更多的接觸,導致更多的冷凝),鰭片設計(盤管上鰭片的形狀和間距影響氣流和熱傳遞;更密集地堆疊的鰭片可以增加表面積,但也可能限制氣流,如果設計不當),盤管材料(盤管的材料,通常是鋁或銅,影響其熱導率),以及塗層(一些盤管具有親水塗層,有助於水擴散並更容易地排出,從而改善除濕效果)。
空調實現的除濕量取決於幾個因素:空氣溫度(較冷的空氣保持較少的水分,因此較低的溫度通常導致更多的冷凝,假設空氣冷卻到其露點以下),進入的空氣濕度(進入的空氣中較高的濕度意味著有更多的水蒸氣可用於冷凝),氣流速率(較高的氣流通常允許更多的空氣通過盤管,可能導致更多的冷凝;但是,有一個限制——如果氣流 太 高,空氣沒有足夠的時間充分冷卻並與蒸發器盤管接觸,這實際上可以 減少 冷凝量;最佳氣流速率取決於空調裝置的具體設計),以及盤管溫度(較冷的蒸發器盤管將冷凝更多的水分,因為它將更有效地將空氣冷卻到其露點以下)。
氣流的作用
氣流對於空調的冷卻和除濕功能都至關重要。它對於將溫暖潮濕的空氣移動到冷卻盤管上,以及將冷卻除濕的空氣分配到整個空間至關重要。
空調裝置內的風扇(或鼓風機)負責在蒸發器盤管上循環空氣。這確保了持續供應溫暖潮濕的空氣以進行處理(冷卻和除濕)。風扇虛弱或損壞將導致氣流顯著減少。這導致冷卻能力降低,因為較少的暖空氣被冷卻。它還大大降低了除濕效果,因為較少的空氣通過盤管來冷凝水分。在嚴重的情況下,它甚至可能導致蒸發器盤管凍結,因為缺乏暖空氣使其保持在冰點以上。
適當的氣流對於整個空調系統的有效運行至關重要。沒有足夠的氣流,系統將無法有效地冷卻或除濕,甚至可能遭受損壞。
是什麼限制了氣流?骯髒的空氣過濾器是限制氣流的最常見原因。灰塵和碎屑積聚在過濾器上,阻礙了空氣的通過。堵塞的回風口(家具、窗簾或其他放置在回風口前的物體會阻礙氣流)、關閉的送風口(故意關閉未使用房間的送風口會擾亂系統中的氣流平衡並降低整體效率)以及管道系統問題(洩漏、堵塞或尺寸不足的管道系統會顯著限制氣流)也可能導致問題。管道系統是指將冷卻空氣分配到整個建築物的管道網絡。
受限的氣流顯著影響除濕效果。較少的空氣通過蒸發器盤管意味著從空氣中去除的濕氣較少。減少的氣流也可能導致蒸發器盤管變得過於寒冷,這可能導致在盤管上形成冰(盤管結冰),進一步限制氣流並降低冷卻和除濕能力。
如何確保適當的氣流:定期更換過濾器(更換過濾器的頻率取決於過濾器的類型和使用條件;通常,應每月檢查過濾器,並每 1-3 個月更換一次,或在多塵環境或大量使用期間更頻繁地更換),保持通風口清潔且無障礙物(確保家具、窗簾和其他物體不會阻擋回風口或送風口),以及定期管道系統檢查和清潔(定期請專業人員檢查和清潔管道系統,以檢查洩漏、堵塞和適當的尺寸)都很重要。
空调机类型
有各種類型的空調可供選擇,每種類型都有其自身的優點和缺點。然而,所有使用冷媒循環進行冷卻的空調,都會因為冷卻過程而自然地對空氣進行除濕。
讓我們來看看一些常見的類型。窗型冷氣是獨立的空調系統。它們設計用於安裝在窗戶開口中。通常,它們的功率比中央空調系統小,因此適合冷卻單個房間或小區域。雖然它們確實可以除濕,但其效果會因設備的尺寸和型號而異。較小的設備可能除濕能力有限。
中央空調系統設計用於冷卻整個建築物。它們使用管道網絡將冷卻的空氣分配到整個建築物中。與窗型冷氣相比,它們通常具有更大的蒸發器盤管和更強大的風扇,因此可能具有更大的冷卻和除濕能力。在非常潮濕的氣候中,中央空調系統通常與全屋除濕機配對,以增強濕度控制。這提供了獨立於冷卻功能的專用除濕。
分離式系統,也稱為無管道迷你分離式冷氣,提供了另一種空調方法。它們由兩個獨立的單元組成:一個室內單元(包含蒸發器盤管和風扇)和一個室外單元(包含壓縮機和冷凝器盤管)。這些單元通過冷媒管線連接。它們提供高效的冷卻和除濕,通常能夠控制個別區域或房間的溫度和濕度。對於沒有現有管道或需要為特定區域或房間增加空調的房屋來說,無管道迷你分離式冷氣是一個不錯的選擇。
移動式冷氣是獨立的移動式設備。它們可以輕鬆地從一個房間移動到另一個房間。它們通過軟管將熱空氣排放到室外。通常,移動式冷氣的效率低於其他類型的冷氣,並且其除濕能力可能較差。
您可能想知道單管與雙管移動式冷氣的區別。單管移動式冷氣從房間內部吸入空氣以冷卻冷凝器,然後將熱的潮濕空氣排放到室外。這會在房間內產生負壓,從外部(通過裂縫和縫隙)吸入未經調節的空氣,這些空氣可能潮濕。這降低了它們的整體冷卻和除濕效果。另一方面,雙管移動式冷氣有兩根軟管:一根用於從 外 吸入空氣以冷卻冷凝器,另一根用於排放熱空氣。這樣可以避免在房間內產生負壓,使其更有效率且更擅長除濕。
是否有任何類型的冷氣 毋 除濕?不,所有使用冷媒循環冷卻空氣的冷氣(這是絕大多數冷氣)都會在冷卻過程中自然而然地除濕。
除濕的限制
雖然冷氣確實可以除濕,但重要的是要記住,它們主要設計用於 冷卻,而不是專用的除濕。它們的除濕能力受到多種因素的限制。
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一個主要的限制是冷氣機組尺寸過大。尺寸過大的冷氣機組會過快地冷卻空間中的空氣。它會在運行足夠長的時間以充分除濕空氣之前達到恆溫器的設定溫度。這導致了一種稱為“短循環”的現象,即機組頻繁地開啟和關閉。
為什麼短循環不好?短循環有幾個不利的原因:它會增加系統組件的磨損,導致過早故障;由於效率低下的運行,它會導致更高的能源費用;它會在整個空間內產生不均勻的溫度;而且,至關重要的是,它會導致較差的濕度控制。如何確定正確的冷氣尺寸:正確的冷氣尺寸應由專業的 HVAC 技術人員使用負載計算來確定,特別是 Manual J 計算。此計算考慮了各種因素,包括空間的大小、隔熱等級、窗戶面積、氣候和入住率,以確定適當的冷卻能力。
氣候條件在限制除濕方面也起著重要作用。在極其潮濕的條件下,即使冷氣尺寸合適,也可能難以去除足夠的水分以達到最佳舒適度。在較冷的溫度下(在春季和秋季的“過渡季節”期間),即使冷氣尺寸合適,也可能無法運行足夠長的時間以有效地除濕。恆溫器會對溫度感到滿意,因此機組不會運行足夠長的時間以去除大量水分。持續運行並不一定等同於更多的除濕。雖然冷氣在冷卻時會除濕,但持續運行可能表明幾件事:由於極端高溫,機組難以達到設定溫度,對於空間來說尺寸過小,或者系統存在問題(例如冷媒不足或氣流問題)。在某些情況下,尤其是在非常潮濕的氣候中,冷氣可能一直在運行,但仍然無法充分除濕,這表明需要補充除濕。
如前所述,氣流限制也會顯著限制除濕能力。
冷氣系統內的冷媒量是另一個關鍵因素。冷媒量不足會顯著降低冷氣機組的冷卻和除濕能力。如果冷媒量不足,蒸發器盤管就不會像應有的那樣冷。這會降低其從空氣中凝結水分的能力,從而減少除濕。如何判斷冷媒是否不足:診斷冷媒不足通常需要專業的 HVAC 技術人員。但是,一些跡象可能包括冷卻性能下降、蒸發器盤管上結冰以及冷媒管線發出嘶嘶聲或冒泡聲。
除濕的好處
除濕提供了許多好處,這些好處不僅僅是提高舒適度。這些好處包括健康、財產保護和整體福祉。
除濕最直接的好處之一是提高舒適度。較低的濕度使空氣感覺更涼爽,即使在相同的溫度下也是如此。這是因為乾燥的空氣可以更有效地蒸發汗水,這是身體的自然冷卻機制。它還可以減少與高濕度相關的“黏膩”或“濕黏”的感覺。而且,它允許更高的恆溫器設置,同時仍保持舒適的環境,從而可能節省能源。
除濕還提供顯著的健康益處。它可以減少黴菌和黴菌的生長。黴菌和黴菌在潮濕的環境中滋生。接觸黴菌和黴菌會引發敏感人群的過敏和呼吸道問題。黴菌和黴菌也會隨著時間的推移對建築材料造成損壞。它還可以減少塵蟎數量。塵蟎是一種常見的過敏原,也在潮濕的條件下滋生。降低濕度有助於控制塵蟎數量,減少過敏原暴露。
除濕在保護財產方面起著至關重要的作用。它可以防止水分損壞各種物品,包括木製家具和地板(翹曲、腐爛)、樂器(翹曲、損壞飾面)、電子產品(腐蝕、故障)、書籍和文件(黴菌生長、變質)和藝術品(黴菌生長、損壞材料)。
除濕還有助於減少難聞的氣味。高濕度會導致發霉或難聞的氣味。除濕有助於通過去除支持引起氣味的微生物生長的過多水分來消除這些氣味。
潛在的缺點
雖然冷氣機的除濕通常是有益的,但有一些潛在的缺點需要考慮。了解這些缺點有助於確保最佳的系統運行並防止潛在的問題。
一個潛在的缺點是過度除濕。過度除濕可能發生在較乾燥的氣候中,或者當冷氣系統尺寸不合適或運行不當時。這會導致空氣過於乾燥,從而導致各種問題,包括皮膚和眼睛乾燥(刺激、不適)、呼吸道刺激(鼻腔乾燥、對感冒的易感性增加)、損壞木製家具和樂器(開裂、翹曲)以及靜電積聚增加。理想的相對濕度範圍是多少?室內環境通常建議的理想相對濕度範圍在 30% 到 50% 之間。但是,這可能會因個人喜好和特定氣候條件而略有不同。
除濕雖然有益,但會增加冷氣機組的整體能耗。雖然用於除濕的能量並未“浪費”(因為它有助於舒適度和其他好處),但重要的是要注意,它會增加運行冷氣的整體能源成本。
正確管理冷凝水(從空氣中去除的水)至關重要。如果冷凝水溢出,堵塞的排水管線可能會導致水損壞。傾斜不當的排水管線會阻止適當的排水,從而導致類似的問題。在某些情況下,例如當氣流受限或冷媒量不足時,可能會發生冷凝水凍結。這會阻塞排水並可能損壞系統。通常建議至少每年清潔一次冷氣的排水管線,最好是在冷卻季節開始之前。在潮濕的氣候中,或者如果您有堵塞的歷史,則可能需要更頻繁的清潔(每隔幾個月)。您通常可以使用乾濕兩用吸塵器或將醋和水的溶液倒入排水管線中來自己完成此操作。但是,如果您對此感到不舒服,最好請專業人士。冷氣機組發出的霉味通常表示系統內有黴菌或黴菌生長。這通常是由於冷凝水盤或蒸發器盤管中的死水造成的。定期清潔排水盤和盤管,並確保適當的排水,可以幫助防止此問題。
冷氣機與除濕機
冷氣機和除濕機都可以去除空氣中的水分。但是,它們具有不同的主要功能和運行特性。
空調主要用於冷卻空氣。除濕是一個次要功能,是冷卻過程固有的副產品。它們通常在除濕方面的能源效率較低 單獨 與專用除濕機相比。
除濕機主要用於去除空氣中的濕氣。它們不會顯著冷卻空氣;事實上,由於運作產生的熱量,它們可能會稍微加熱空氣。它們在除濕方面的能源效率更高 單獨 與空調相比。除濕機主要有兩種類型:冷媒除濕機和乾燥劑除濕機。冷媒除濕機的運作原理與空調類似,使用冷卻循環。但是,它們經過最佳化,用於除濕而不是冷卻。它們通常包括一個再熱盤管,用於在除濕後將空氣重新加熱。乾燥劑除濕機使用乾燥劑材料(一種吸收濕氣的物質)從空氣中去除水分。乾燥劑除濕機在較冷的溫度下特別有效,在這種溫度下,冷媒除濕機可能會遇到困難。
焓輪(也稱為能量回收輪)有時用於 HVAC 系統中,以在進入和流出的氣流之間傳輸熱量和濕氣。但是,焓輪會給住宅 AC 系統增加大量成本。它們還需要額外的空間,這在許多家庭中可能是一個限制。它們需要定期維護,包括清潔和可能更換乾燥劑材料。它們增加了系統的複雜性,可能會增加故障的風險。而且,在濕度適中的氣候中,額外的除濕效益可能無法證明成本和複雜性是合理的。它們在非常潮濕的氣候或室內和室外空氣之間存在很大溫差的情況下最有利。
它們的機制如何比較?冷媒除濕機和 AC 通常都利用冷卻循環將水分從空氣中凝結出來。但是,除濕機可能會包含一個再熱盤管,以便在去除水分後將空氣加熱回其原始溫度(或稍微溫暖)。乾燥劑除濕機採用完全不同的機制,依賴於乾燥劑材料的吸濕特性。
那麼,您應該在什麼時候使用空調?當需要同時進行冷卻和除濕時,空調是合適的選擇。它旨在降低空氣溫度,而除濕是該過程的有益副產品。典型的情況包括炎熱潮濕的夏季。當主要目標是降低空氣溫度時,AC 固有的除濕是一種有益的副作用,有助於提高整體舒適度。
您應該在什麼時候使用除濕機?當只需要除濕而不需要冷卻時,除濕機是首選。這表示您需要去除空氣中的濕氣,但不需要降低空氣溫度。這種情況通常發生在較涼爽、潮濕的時期,例如春季和秋季(「過渡季節」)。地下室或爬行空間通常濕度很高,但不需要冷卻,是除濕機的理想選擇。當 AC 無法充分除濕時,輔助除濕機可以幫助達到最佳濕度水平。當除濕的能源效率是主要考量因素時,除濕機比僅為了去除濕氣而運轉 AC 更有效率。除濕機特別有用的特定情況包括在洪水或漏水後去除多餘的濕氣並防止黴菌生長,保護儲藏區中的貴重物品(例如,古董、藝術品、電子產品)免受濕氣損壞,以及控制高濕度要求的特定區域中的濕度,例如酒窖或雪茄盒。
有些空調機組具有「乾燥模式」設定。此模式主要設計用於以最小的冷卻進行除濕。在乾燥模式下,風扇以低速運轉,壓縮機循環開啟和關閉以維持設定的濕度水平。雖然它確實會稍微冷卻空氣,但主要效果是去除濕氣。對於除濕而言,它通常比在全冷卻模式下運轉 AC 更節能,但仍然不如專用除濕機有效率。
深入了解除濕
要更深入地了解 AC 除濕,需要探索更進階的概念。本節將深入探討其中一些概念,以提供對該主題更全面的了解。
濕度學
讓我們從濕度學開始。濕度學是對潮濕空氣(含有水蒸氣的空氣)的熱力學性質進行科學研究。它處理空氣-水蒸氣混合物的物理和熱力學性質。
潮濕空氣的主要性質是什麼?乾球溫度是使用標準溫度計測量的空氣溫度。濕球溫度是用包裹著濕燈芯的溫度計測量的溫度。濕球溫度反映了蒸發的冷卻效應,並且始終低於或等於乾球溫度。相對濕度是空氣中存在的水蒸氣量相對於空氣在該溫度下可以容納的最大水蒸氣量(飽和度)的百分比。露點溫度是空氣中的水蒸氣達到飽和並且開始凝結的溫度。濕度比是每單位質量的乾燥空氣中存在的水蒸氣質量(通常表示為每公斤乾燥空氣中的克水)。焓是空氣的總熱含量,包括顯熱(與溫度相關)和潛熱(與水的相變相關)。
濕度學如何與 AC 除濕相關?濕度學提供了分析和量化 AC 系統內冷卻和除濕過程中發生的空氣性質變化的工具和原理。它可以幫助我們準確地了解從空氣中去除了多少濕氣以及在此過程中消耗了多少能量。
濕度圖是了解和應用濕度學的關鍵工具。濕度圖是潮濕空氣的各種熱力學性質的圖形表示。它是可視化和分析冷卻和除濕過程的寶貴工具。透過繪製 AC 系統中不同點的空氣狀態,我們可以確定露點、相對濕度和其他相關性質。例如,我們可以在濕度圖上追蹤空氣通過蒸發器盤管的路徑。
濕度圖繪製了潮濕空氣的各種性質,例如乾球溫度、濕球溫度、相對濕度和露點。要使用該圖表:找到乾球溫度(通常繪製在水平軸上),找到濕球溫度或相對濕度(通常繪製在彎曲的線或對角軸上),找到交點(這兩個值的交點代表空氣的狀態),並讀取其他性質(從此交點,您可以沿著線讀取其他性質,例如露點,透過沿著水平線到飽和曲線找到,以及濕度比,透過沿著水平線到右側刻度找到)。
要追蹤冷卻和除濕過程,您需要繪製空氣的初始狀態(進入 AC 之前)和最終狀態(離開 AC 之後)。連接這兩個點的線顯示了空氣的性質如何變化。典型的冷卻和除濕過程將在圖表上向下和向左移動(降低溫度和濕度比)。
氣候如何影響除濕
氣候在決定除濕負荷和空調系統的性能方面起著重要作用。不同的氣候有不同的濕度水平和溫度範圍,這直接影響了空調需要去除多少水分。
炎熱潮濕的氣候對空調系統提出了獨特的挑戰。這些氣候的特點是在整個冷卻季節中室外濕度水平很高。AC 的很大一部分能源支出用於除濕,也稱為潛熱冷卻,這是去除濕氣的過程。在這些氣候中,AC 系統可能需要補充除濕機,以實現最佳的濕度控制,尤其是在極端潮濕的時期。例如,美國東南部和熱帶地區的沿海地區。
與炎熱潮濕的氣候相比,炎熱乾燥的氣候具有非常不同的特徵。這些氣候的特點是室外濕度水平很低。在這些氣候中,除濕通常不是一個問題。AC 系統的主要重點是顯熱冷卻,這是降低空氣溫度的過程。過度除濕可能是一個問題,導致室內空氣過於乾燥。例如,美國西南部和沙漠地區。
混合氣候全年都會經歷多種條件的組合。這些氣候全年都會經歷炎熱潮濕和炎熱乾燥的時期。混合氣候中的 AC 系統需要能夠有效地處理顯熱和潛熱冷卻負載。美國的許多地區,經歷明顯的季節性變化,都是混合氣候的例子。
選擇合適的 AC 系統需要仔細考慮具體氣候。應考慮系統的 SEER(季節性能源效率比)、EER(能源效率比)和 HSPF(供暖季節性能源效率係數)等級。SEER 衡量整個季節的冷卻效率,EER 衡量特定室外溫度下的效率,HSPF 衡量供暖效率(對於熱泵)。
選擇合適的 AC 系統需要仔細考慮具體氣候。對於炎熱潮濕的氣候,優先考慮具有高潛熱冷卻能力(去除濕氣的能力)的系統。考慮使用兩段式或變速系統,以實現更好的除濕控制。在極端情況下,可能需要全屋除濕機。尋找具有良好 SEER 的系統 和 良好的除濕等級(通常由製造商單獨指定)。對於炎熱乾燥的氣候,重點關注顯熱冷卻能力(降低溫度的能力)。避免尺寸過大,因為這可能導致過度除濕。考慮使用具有可以在需要時將濕氣添加回空氣中的功能的系統(例如,加濕器)。對於混合氣候,選擇可以有效地處理顯熱和潛熱冷卻負載的系統。變速系統通常是一個不錯的選擇,因為它們可以適應不斷變化的條件。考慮系統的整體平衡及其在全年維持舒適濕度水平的能力。
使用變速系統進行除濕
與傳統的單速系統相比,變速空調提供改進的除濕控制。這是因為它們能夠根據需求調整其運轉速度。
什麼是變速 AC?變速 AC 是一種可以根據冷卻需求自動調整其冷卻輸出和風扇速度的系統。這與傳統的單速系統形成對比,後者在運轉時僅以一種速度(全容量)運轉。
變速如何改善除濕?變速系統允許在較低速度下運行更長時間。這些更長的運行時間意味著在給定時間段內,更多的空氣通過蒸發器盤管,從而實現更一致和有效的濕氣去除。較低的風扇速度降低了空氣速度,使空氣有更多的時間與冷盤管接觸並凝結濕氣。這導致室內濕度水平更加穩定和一致。
變速系統的優點包括改進的除濕性能、提高的能源效率(降低能源費用)、更安靜的運轉以及整個空間更均勻的溫度。
與單速系統相比,變速系統的缺點包括更高的初始成本和更複雜的系統,可能需要更專業的維護。
您可能想知道,即使雙級或變速壓縮機具有相同的 SEER 等級,它們是否可以改善除濕效果,勝過單級壓縮機。答案是肯定的!SEER(季節性能源效率比)主要衡量整個季節的冷卻效率。雖然它間接反映了除濕性能,但它並沒有直接量化它。雙級和變速系統可以以較低的速度運行更長的時間,從而實現更一致和有效的除濕,尤其是在高濕度但溫度適中的時期。即使具有高 SEER 等級的單級系統,也可能會更頻繁地啟動和關閉,從而減少除濕。
排除持續濕度故障
即使空調正在運行,您的房子可能仍然感覺潮濕。造成這種情況的原因有很多,從簡單的問題到更複雜的問題。
如前所述,過大的空調機組可能會導致持續的濕度。如前所述,氣流不良是另一個常見原因。
室外高濕度也可能會超出空調的除濕能力。空調可能難以應付從室外進入房屋的高濕氣負荷。在這種情況下,除了空調之外,還可以考慮使用除濕機,以達到最佳濕度水平。
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洩漏的管道系統會顯著導致室內濕度問題。將空氣洩漏到未調節空間(例如閣樓或地下室)的管道會從這些區域吸入潮濕的空氣。這會增加空調系統的濕度負荷並降低其整體效率。管道密封可以通過防止潮濕空氣的滲入來顯著提高性能。
隔熱不足也會使控制濕度變得更加困難。隔熱不良會使熱量和濕氣更容易從室外進入房屋。這會增加空調系統的負荷,使其更難控制溫度和濕度。
窗戶、門和建築外殼中的其他開口周圍的空氣洩漏會使潮濕的室外空氣滲入房屋。密封這些洩漏(使用填縫劑、防風雨條等)可以提高能源效率和濕度控制。建築物的氣密性會顯著影響除濕負荷。更嚴密的建築外殼(更少的空氣洩漏)會減少滲入房屋的潮濕室外空氣量。反過來,這減少了空調需要去除的濕氣量。相反,洩漏的建築物會讓更多的潮濕空氣進入,從而增加除濕負荷,並可能使空調難以維持舒適的濕度水平。建築法規越來越強調氣密性,以提高能源效率和濕度控制。
日常活動也會導致室內濕度。淋浴、烹飪和在室內晾乾衣服等日常活動會向空氣中添加大量濕氣。適當的通風對於去除多餘的濕氣至關重要。在這些活動期間和之後,在浴室和廚房中使用排氣扇至關重要。熱回收通風機 (HRV) 和能量回收通風機 (ERV) 旨在提供新鮮空氣通風,同時最大限度地減少能量損失。 HRV 在進入和流出的氣流之間傳遞熱量,而 ERV 則傳遞熱量 和 濕氣。在潮濕的氣候中,HRV 可以通過排出一些潮濕的室內空氣來幫助減少除濕負荷。但是,它不會直接為進入的空氣除濕。在潮濕的氣候中,ERV 可以 減少 通過將一些濕氣從進入的空氣傳遞到流出的氣流中來減少除濕負荷。這會預先調節進入的空氣,使空調更容易除濕。在乾燥的氣候中,ERV 可以幫助 保留 室內濕氣,防止過度乾燥。設計和安裝正確的通風系統對於保持良好的室內空氣質量,同時最大限度地減少對空調除濕負荷的影響至關重要。
空調系統本身的問題也可能導致持續的濕度,包括製冷劑不足、蒸發器盤管髒污以及組件故障(例如,膨脹閥、壓縮機)。這些問題通常需要由合格的 HVAC 技術人員進行專業診斷和維修。
在排除持續濕度故障時,從最簡單和最常見的原因入手會有所幫助:檢查空氣過濾器(髒污的過濾器是最常見的罪魁禍首)、確保適當的氣流(確保通風口暢通無阻)、檢查冷凝水排水管(尋找堵塞或阻塞)、考慮生活方式因素(您是否向空氣中添加了過多的濕氣?),並檢查空氣洩漏(檢查窗戶和門周圍)。如果這些步驟無法解決問題,則可以考慮更嚴重的問題,例如過大的空調機組、洩漏的管道系統或空調系統本身的問題,這些問題可能需要專業幫助。
空調在現代生活中無處不在,美國超過 85% 的家庭配備了某種形式的空調。然而,儘管空調的使用非常普遍,但仍有很大一部分家庭(估計約為 30%)報告說遇到了與室內濕度相關的問題,例如不適、發霉氣味或可見的黴菌生長。這突顯了不僅要了解空調的冷卻功能,還要了解它們在除濕中的作用的重要性。
空調的未來可能會看到除濕技術的持續進步。我們可以期望看到更廣泛地採用變速系統、改進的盤管設計以及更智能的控制,這些控制可以根據實時條件優化冷卻和除濕。人們也越來越有興趣將空調系統與全屋除濕機和智能家居技術集成,以提供更精確和高效的濕度控制。此外,對環境影響較小的新型製冷劑的研究將繼續影響空調系統的設計和性能。