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2009年7月30日 (木)

エアコンの原理:冷暖房

ここまで、エアコンの原理で、冷房と暖房の原理を別々に述べた。

 

エアコンは、これらが一つの機械としてまとまっている。

 

冷房の場合、室内の熱交換器(室内の熱を熱伝導でエアコンの中に移動させる装置:ラジエターや放熱板)の中の冷媒を強制的にポンプで減圧することにより、気化熱を室内から奪う。

 

減圧によって、液体の冷媒から気化した気体は減圧ポンプから室外機の加圧ポンプに送られ、室外機内で圧縮され液体に凝縮する。このとき熱が発生するので、その熱を室外機の熱交換器によって放熱し、液体を冷却する。このときに室外機から熱風が放出されるのである。

 

冷却された(といってもせいぜい室外の温度までではあるが)液体は再び室内の熱交換器に送られて、気化するときに室内から熱を奪う。

 

この繰り返しで室内の冷房が行われる。

 

 

暖房はこの逆を行えば良い。

 

冷房で用いた減圧ポンプを逆に回すと加圧ポンプに出来る。

あるいは、減圧ポンプの入り口と出口をバルブなどで入れ替えれば、加圧ポンプになる。

 

室内の熱交換器内の気体を圧縮して液化することにより、凝縮熱が発生し、熱交換器を通して、室内に熱が供給される。

 

凝縮した液体は室外の熱交換器に送られ、そこで減圧ポンプによって強制的に気化して、気体を加圧ポンプに送る。このとき、室外機では、外から熱を奪うため、室外機の周りは寒くなる。

 

加圧ポンプに送られた気体は、室内の熱交換器内で圧縮され、凝縮して液体になる。

このときに熱を発生して、室内を暖房する。

 

この繰り返しで、室内の暖房が行われる。

 

すなわち、エアコンでは、冷房と暖房を同じ装置で、冷媒の気化と凝縮を反転させるだけで行える。

ところで、エアコンはエコ(6月20日&6月24日)のところで述べたように、

冷暖房に必要な電力は室内の温度と外気の温度の差に比例している。

暖房の場合は、外気の温度は氷点下10℃から10℃の範囲にあり、室温は20℃に設定することが多い。

したがって、室温と外気温との差は10℃から30℃(正確には10Kから30K)である。

一方、冷房の場合は外気温が30℃から35℃、室温は28℃に設定するので、

差は2℃から7℃(2Kから7K)である。

ということは、冷房のほうが暖房よりも電力を食わないということになる。

夏の冷房よりも、冬の暖房のほうがエアコンとしては、電力を消費している。

設定温度を夏は高く、冬は低くすれば更にエコになる。

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