转贴：对空调的能效比大于1的质疑

从一些空调标牌上可看到：输入功率1000W，制热量3500W, 效能比大1，为3 . 5 。人们就纳闷了，这多出来的2500W热量的能量是哪来的呢，许多教科书及业内人士从卡诺原理推出，并苦苦为多出来哪2500W的能量寻找来源，从室外搬入的“空气能”“热能”成了他们最好解释，上海交大研究所甚至出现了新一代“空气能”热水器的忽悠。或是国外产品早期打入市场时有意无意的商业骗局。
实际上，他们是错误地理解了卡诺原理，导致了他们的热力学及热泵理论的原则性错误。
首先确定讨论前题。
我的观点：
电泵空调的制热量的能量完全是从电泵消耗的电能而来，而不是部分从室外寒冷的空气中来。（为了简化讨论，只说冬天提高室温时）

我首先预感关键点及质疑点是：空调制出的1000W热量与输入电功率的1000W功率是完全等量的“能量”含义吗，如果不是，他们说热泵空调能效比大于1观点的根基必然动摇。
然而，不幸的是，我的质疑的正确性已被证实了。一些还是在另一贴别人批驳我的次要观点的时候证实了我的主要观点。
如 1元（美元）=8元（人民币）单位都是元，当你将1000美元非等价兑换成3500元人民币时，你会说你多赚了2500元人民币吗？虽然3500数字比1000大。
先复习概念
热现象：（略）
内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。
热量：在热传递过程中，传递的内能的多少叫做热量。
制热量：（电）热泵做功，通过媒介将低温体（室外）空气中的内能运往高温体（室内），逆向传递的内能的量。

分析：
热量相对于机械能的效价：
要想知道3500W热量的实际效能（俗称含金量），要看它能做多少机械功。
可根据卡诺热机原理来算：与温度有关。
当室外为0度室内为20度时，根据卡诺热机的效率（T1－T2）/T1，通过pipedream 资深前面的计算，为1/15. 约7%.既15W热量才能做1W功。
3500W×7%=245W（机械功）
计算1000W电能可做的机械功：
（查资料）电能转化为机械能效率为75%
1000W×75%=750W
结果：245／750=0.33＜1
结果令人吃惊吗，这台空调的实际能效比大大小于1，你还要苦苦为那多出来的能量寻找来源吗？
再之，根据热力学第二定律，不可逆过程
也由与此定律相关的定量表述“熵”热量转化后品质下降概念的引入，（其实就是做功能力变小）
这制出的热量是贬值了的能量。只是“热品位”提高了，我们感觉“很热”。

这3500W热量的能量全部是从输入功率1000W而来，没有从室外冷空气抽入可以做“功”的能量。因为它根本做不出比输入功率更多的机械功。从室外抽入的只是空气“内能”产生内能差而体现出“热量”的，而不是可以做功的能量。水也有“内能”，我们抽水产生体现水的“势能”可做功，但高位水分子本身的“内能”不能做功。
关键点：能做功的能量才是进入我们分析系统的能量。

那空调标牌的能效比又有何意义呢？那只是方便学习及与电能直接发热比较，
如直接发热能效为0.15，热泵法0.33，但永远小于1.


接着分析对另一贴中老顽童前辈的观点的质疑。
前几点略。

先谢老顽童前辈提出的探讨想路，没有他这思路我加重我分析的难度。
老顽童：3。空调制冷时，室内热量减少了，室外热量增加了。（这一条不准提出不同意见）

质疑：准确说应该是室内的内能”减少了，室外“内能”增加了。
分析：概念，在热传递过程中，传递的内能的多少叫做热量。如电泵抽水的例子。实质是产生的内能差的量，如水位差的量。但水位差用尺寸度量难混淆，而内能差的量直接用能量单位易混淆。总之，这里的热量是内能差而不是内能本身。也不是食物的热量概念。计算时虽相关，但不能两头都算。

老顽童4。根据能量守恒定律，
室外增加的热量＝室内减少的热量＋电能转换的热量。

质疑：准确说应该是
电能转换的热量=室外室内的内能移动量。
室外增加的内能＝室内减少的内能=电能转换的热量
符合能量守恒定律

分析：
室内减少的热量不能和电能转换的热量相加。因为那是室内“内能”的误写，室内内能不是我们的分析系统内的“热量”概念。

老顽童5。将室外机搬到室内、室内机搬到室外，根据第4。条，
室内增加的热量＝室外减少的热量＋电能转换的热量>电能转换的热量

质疑：错误。
前面第4不成立，第5点也推不出。
分析：同前。


今天暂分析到些，有错漏请大家指出。

[macroli 编辑于 2006-11-22 21:03]

[2006-11-24 09:53 补充如下]

小结：

如果人们争论：
空调高效的原因是有多出的能源从室外空气中来，
还是本身对输入电能的利用高，直热法低。

双方争论不下，怎么办，那不是都拿去做机械功对比一下吗？这就是本文的主要观点。就那么简单