空调除湿原理(详解空调除湿的原理及各品牌优缺点)

空调除湿原理

最近几天晚上睡觉很不安稳,翻来覆去睡不着,房间里温度其实也不高,测得室温也就26度左右,但是浑身黏糊糊的,就跟浸在水桶里一样。“三日雨不止,蚯蚓上我堂。湿菌生枯篱,润气醭素裳”,没错,让吃货们又爱又恨的梅雨季节还是来了。

梅雨季节嘛,自然湿度很大,我们感觉很难受,很大程度是因为湿度对我们身体的影响,那么湿度是怎么影响我们的感知呢?我们首先来了解一下环境温度和体感温度。

环境温度:环境温度是表示环境冷热程度的物理量,测量方法有干球温度法、湿球温度法、黑球温度法。我们一般指的环境温度为干球温度,即温度计直接暴露在空气中测出来的温度。

体感温度:体感温度(或叫感觉温度、舒适度)是指人体感觉到的环境温度高低,人们的体感温度往往与实际气温感觉上不一样。体感温度实际上就是人通过皮肤与外界环境接触时在身体上或精神上所获得的一种感受,受温度、湿度、风和太阳辐射等影响。

环境温度与体感温度对照表

由上表可以看出,同样的环境温度下,湿度越高,体感温度越高。

这个不难理解,在高温、低压、高湿的环境条件下,人体汗液不易排出,出汗后不易被蒸发掉,体感温度就会远高于环境温度,因而会使人产生烦躁、疲倦、食欲不振等生理现象。

根据美国采暖、制冷与空调工程师学会专业报告,人体最舒适的温湿度范围为相对湿度控制在20%—70%,温度控制在23℃—28℃,温湿度与体感关系如下图:

所以说,要想达到最舒适的效果,必然考虑温湿度的平衡,在冬季干燥的情况下考虑加湿,在春夏湿度较高时进行除湿。下面我们来聊一聊空调除湿那些事。

目前市面上的空调都有除湿的功能,空调除湿原理基本都一样,都是制冷除湿。空调开启制冷模式,其实就是一个持续的除湿过程,只不过除湿和制冷两个模式下控制逻辑有所不同。那空调怎么除湿的呢?打一个简单比方,刚从冰柜里拿出的冷饮,表面是干燥的,几十秒钟之后,表面上就布满了水珠。潮湿的空气经过温度较低的空调蒸发器时,里面的水汽以冷凝水的形式析出,凝结在蒸发器的翅片上,然后汇入排水管引到室外排掉,室内空气中的水分就这样不断被“抽”掉了,以达到室内凉爽而舒适的目的。

从人体的舒适度出发,部分一线空调品牌有自己独特的除湿手段,目前从大体上来讲,除湿方式主要有两种:

第一, 单换热器形式,控制逻辑为湿度优先控制,全制冷除湿。

这种除湿方式简单直接,只需要在空调运行的控制逻辑上进行设计,因此挂壁机,柜机以及大部分家用中央空调均采用这种除湿方式。在实际使用过程中,经常会出现湿冷的感觉,并伴随忽冷忽热的现象产生,这个与除湿的控制逻辑有关,除湿运转逻辑下空调运行情况如下:

图表看起来有点头疼,来举一个简单的例子:当开启除湿模式时的房间温度t=25℃,则除湿运转范围在22.5℃~25℃范围内,当室内温度达到22.5℃时室内机停止除湿,之后当温度达到24.5℃或者持续10分钟温度保持在23℃时,机器开启再次除湿,这样往复运转。

所以在除湿功能下,室内温度变化如下图:

由于是间歇性除湿,因此在给人体带来不舒适的感觉外,还存在除湿量不大的情况,无法实现温度和湿度恒定的舒适体感。

第二,再热除湿技术

再热除湿顾名思义,就是将除湿后的冷空气加热后再送入室内,以降低除湿后的低温空气对室内温度造成影响,所以室内机内部存在两块换热器,一块换热器进行制冷除湿,另一块换热器进行加热。

再热除湿一方面可以保持室内温度相对稳定,另一方面可以持续除湿。

目前再热除湿技术有两种形式,一种是三菱电机AHJ系列挂壁机采用的再热段和除湿段串联形式的除湿技术,另一种是大金全效家中温湿平衡型室内机采用的再热段和除湿段并联形式的除湿技术。

三菱电机AHJ系列挂壁机采用的再热技术类似于现在市场上除湿机的技术,示意图如下:

从压缩机出来的高温高压气态冷媒,不经过室外机蒸发器,直接传送至再热盘管进行散热,经电子膨胀阀节流后进入除湿盘管进行制冷除湿。

大金全效家中的温湿平衡型室内机采用的除湿技术示意图如下:

大金全效家中采用的是三管制技术,从室外机出来一共三根铜管,分别是高压管,低压管以及高低压管,从压缩机出来后分为两部分冷媒,一部分冷媒按照通过高压管进入室外机换热器散热,另一部分冷媒通过高低压管,进入再热盘管进行加热,散热后的冷媒与第一部分冷媒混合后通过电子膨胀阀,再进入除湿盘管进行制冷除湿。

不好意思,前面这些文字有点技术控,罗里吧嗦的,但是不把原理说清楚心里就不痛快,下面说点非专业人士能懂的。

三菱电机和大金的除湿再热原理简单来说就是并联和串联的区别,读者可以参照自己熟知的家庭电路,除湿盘管和再热盘管类似于电路中的两个电器,串联电路中两个电器必须同时使用,如果一个电器关闭就会导致整个电路停电。并联电路则不会出现这种情况,两个电器可以根据使用需求独立开关。所以大金的并联设计可以做到温度和湿度独立控制,以达到最舒适的空调效果,而三菱电机则无法实现。

再热除湿和全制冷除湿室温变化如下图:

总结:从人体的舒适度来说,大金和三菱电机的再热除湿技术的效果要远远高于普通的全制冷除湿,更加贴近人体的需求,避免湿冷空气以及室内温度忽高忽低对人体带来的不舒适的感觉。而在再热除湿技术上,大金的全效家中技术明显更胜一筹。

额外放送:

文章前面提到制冷其实也是一个除湿的过程,只不过制冷功能和除湿功能在控制逻辑上有所差别。我们在这里不聊大金和三菱电机的再热除湿,只来说一说比较简单的变频挂壁机的制冷和除湿。

制冷的控制依据是室内空气温度是否达到了设定温度。只要没达到就一直工作,直到到达到为止,所以说在制冷过程中,压缩机和室内机风扇一般处于高速运转,当温度接近设定温度时,才会降低压缩机和室内机风扇转速。
而空调的除湿模式则不一样,空调除湿的时候只管除湿,而不管湿度到底是多大。除湿的控制逻辑主要考虑两点,第一,达到最大的除湿效果;第二,系统要最省电。为达到这两个目的,在除湿过程中,室内机风扇转速会很慢,以保证湿空气可以跟换热器充分接触,由于除湿会降低空气温度,因此在除湿状态下,压缩机不是持续高速工作(具体控制逻辑详见本文除湿方式第一部分)。这也是很多老司机会说开启除湿功能比制冷更省电的原因,当然这个说法很片面,并不是很准确,如果有兴趣我们可以后面讨论。