夏天坐进暴晒后的汽车,车厢里就像一个被阳光加热的盒子一样。打开空调之后,出风口很快就吹出凉风来,车内温度慢慢地下降下来。因此把汽车空调当作制造冷气的机器来理解是错误的。
汽车空调真正完成的工作就是把车厢里的热量转移到车外去。
冷风并不是凭空产生的,而是通过制冷剂循环,在特定路径上将热量转移给另一侧。这套系统的主体部分一般会包含压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器这四个部件,它们相互配合起来就形成了一个不断重复的制冷过程。
压缩机可以看作是整个系统动力来源。它把低温低压状态的制冷剂压缩成高温高压气体后送往车头附近的冷凝器。冷凝器一般布置在散热器附近,依靠车辆行驶时产生的气流以及风扇将制冷剂中的热量释放到车外去。
当制冷剂被散热之后它的状态就会发生改变,在膨胀装置里它还会继续得到降温的过程。膨胀装置的主要作用就是让制冷剂的压力快速下降,与此同时温度也会随之而降低。此时再进入车厢空调箱里的蒸发器。
蒸发器是冷风形成的中心地带,空气经过蒸发器表面的时候会因为低温制冷剂的吸收而变冷,在鼓风机将冷却过的空气送入车内之后乘员所感觉到的就是空调吹出的凉风。
因此,空调出风口送出的是不是一种独立存在的“冷气”,而是已经降温过的车内空气。制冷剂本身也没有消失,在系统中不断地循环,持续地吸热、放热、状态改变。
这就解释了一个常见现象,汽车空调既可以降温也可以除湿。空气经过温度较低的蒸发器的时候,其中的水汽就会凝结成水滴,再通过排水结构排到车外去。夏天停车之后车底附近出现一些清水的情况一般会是空调运行过程中产生的冷凝水。
除湿功能在除雾时同样重要。车窗起雾的原因不只因为温度的变化,而且和空气中的水分有关联。空调系统降低空气湿度之后再配合暖风或者车外空气,可以帮着车窗恢复清晰。也就是说空调面板上的除雾模式并不是单纯的吹风,而是通过对温度、湿度进行调整来改善视线的。
到了冬天以后汽车空调的工作方式就会发生变化。传统的燃油车一般会依靠发动机工作时候产生出来的热量去冷却液把热送到暖风水箱内,之后用鼓风机将暖空气送入车厢里。此时出风口吹出的暖风主要是发动机余热所造成的,并不是夏季制冷循环的反向运行。
新能源车也会使用电加热或者热泵系统。热泵空调也是按照“搬运热量”的思路来工作的,只是它搬运的方向和系统的结构不同而已。它可以从车外环境中吸收一部分热量,再释放到车内。在低温环境下系统效率以及续航表现就会受到更多的关注,在此也形成了新能源汽车空调与传统燃油车空调之间的差异。
就这个而言,汽车空调本质不是简单地“吹冷风”或“吹热风”,而是对车厢内热量、湿度、空气流动进行管理。制冷时把热量散发出去,制热时把可利用的热量吸入进来,除雾的时候需要同时处理温度和水汽。
了解了这一点,也就知道了为什么空调系统需要压缩机、散热器、蒸发器和风扇一起工作。各个部件各司其职,任何一个环节的效率变化都会对最后得到体感产生影响。汽车空调看上去只是几个按钮而已,但是背后却是一套不断进行热量传递的系统。