EVERYDAY PHYSICS · COMFORT
VOL. AC · 2026
How Air Conditioning Works · 空调

冷下来
靠搬走热量

空调确实吹出冷空气，但它靠制冷剂把室内的热搬到室外；用掉的电能，也最终成为室外排出的热。

12 pages·一场关于热 · 电 · 舒适的科普· 热不会消失，它只是换了地方·IEA · ASHRAE · UNEP
空调 · 冷下来靠搬走热量
— 2026 —
EVERYDAY PHYSICS · HOOK
Hook · 02 / 12
Where Heat Goes · 热的去向

房间变冷
因为热被搬走

出风口送来冷空气，房间也确实降温；背后的机制是蒸发器吸收室内热量，再由室外机把热排到室外。

冷气机其实是"热气机"：一头吸，一头排。
— 热不会消失，它只是换了地方
热从房间被搬运到室外的示意
热量的去向 · Heat Path
Page 02 · 一个每天都能验证的反差
EVERYDAY PHYSICS
ACT I · WHICH WAY
Act I · 03 / 12
Heat Only Flows One Way · 热的方向

热只想往
一个方向走

热力学第二定律说：热量自发地从高温处传向低温处。空调的全部工作，就是逆着这个方向，把热推回去。

Spontaneous · 自发方向

高温 → 低温

  • 热量从较热处传向较冷处
  • 不需要付出任何代价
  • 隔热能减慢房间向外散热
Air Conditioner · 空调方向

低温 → 高温

  • 把 26°C 房间里的热，送往 35°C 的室外
  • 必须持续消耗电能才能完成
  • 这就是空调插电的原因
你付的电费，买的是"逆流"的资格·ASHRAE Handbook · Fundamentals
Page 03 · 热力学第二定律
ACT I · WHICH WAY
ACT II · THE MACHINE
Act II · 04 / 12
Two Coils, One Pump · 两个盘管

两根盘管 一个泵

室内机吸热，室外机排热，中间靠一台压缩机和一条循环管，把它们连成一条热量传送带。

HEAT CONVEYOR · 热量传送带 · 按 → 逐步点亮
01
室内盘管吸热
风机把房间的热空气吹过冰凉的盘管
02
压缩机加压
把吸了热的制冷剂压缩成高温高压态
03
室外盘管排热
热量交给室外空气，就是你听到的热风
04
制冷剂回位
降温降压后重新回到室内侧
05
循环往复
每一轮，房间里的热都被搬走一批
Page 04 · 热量传送带
ACT II · THE MACHINE
ACT II · THE MACHINE
Act II · 05 / 12
Phase Change · 相变

制冷剂
是热搬运工

它在低压下蒸发吸热，在高压下冷凝放热。同一批分子，靠反复相变，把热从一头运到另一头。

Evaporator · 室内侧 · 低压

蒸发：吸热变成气体

  • 低沸点液体在盘管里迅速汽化
  • 汽化需要吸热，热来自房间空气
  • 这就是出风口变冷的直接原因
Condenser · 室外侧 · 高压

冷凝：放热变回液体

  • 压缩机把气体压成高温高压态
  • 室外空气带走冷凝释放的热
  • 同一批分子，接着开始下一轮
室外排热 = 室内吸热 + 输入电能·ASHRAE Handbook · Refrigeration
Page 05 · 相变搬运
ACT II · THE MACHINE
ACT II · COMFORT
Act II · 06 / 12
Humidity · 湿度

26 度也可能
比 30 度热

决定体感的不只是温度，还有湿度。汗越难蒸发，人越觉得热——空调除湿，有时比降温更重要。

Muggy · 闷热
26°C 高湿
汗蒸发受阻，体感依然难受
Dry · 干爽
30°C 低湿
蒸发顺畅，体感反而可以接受
Evaporation · 散热
高湿时
高温时蒸发是重要散热途径
降温与除湿，共同影响体感·ASHRAE Standard 55 · Thermal Comfort
Page 06 · 体感的两个变量
ACT II · COMFORT
ACT III · THE MYTH
Act III · 07 / 12
Not a Cold Fan · 误解

空调不是
一台冷风扇

空调确实吹冷风，关键在风为什么变冷：风扇加速人体散热，空调则持续把房间的热搬到室外。

Fan · 风扇

改变的是人的感受

  • 加速皮肤表面的汗液蒸发
  • 风扇本身不降低室内气温
  • 关掉之后，热感立刻回来
Air Conditioner · 空调

改变的是房间本身

  • 把热实际搬出房间
  • 顺带把水汽凝在蒸发器上排走
  • 温度计真的会往下走
风扇改变感受，空调改变房间·U.S. DOE · Cooling Tips
Page 07 · 一个好记但不准确的解释
ACT III · THE MYTH
ACT III · EFFICIENCY
Act III · 08 / 12
COP · 能效比

搬热比
造热便宜

以制冷性能系数 COP = 3–5 为例，每用 1 度电可从室内搬走 3–5 度电等量的热；数值随机型与工况变化。

Input · 消耗
1度电
压缩机的实际能量开销
Moved · 搬运
3–5度电的热
被搬出房间的热量（典型值）
Outdoor · 排热
4–6度电的热
室外排热还包含输入的电能
1 度电的功，撬动 3–5 度电的热·ASHRAE · COP 随工况变化，约值
Page 08 · 能效比
ACT III · EFFICIENCY
ACT IV · SCALE
Act IV · 09 / 12
Cooling Demand · 全球规模

16 亿台
到 56 亿台

IEA 在 2018 年基准情景中预测：全球空调存量从 2016 年约 16 亿台增至 2050 年约 56 亿台；这是情景预测，并非已发生的增长。

舒适不再奢侈，它被写进了电网的账单·IEA · The Future of Cooling · 2018
全球空调保有量增长：16亿到56亿台
Units · 2016 → 2050
Electricity · 用电
≈10%
制冷约占全球总用电（2016）
Page 09 · 制冷的全球规模
ACT IV · SCALE
ACT IV · TRADE-OFF
Act IV · 10 / 12
Refrigerants · 制冷剂

舒适的代价
藏在气体里

早期制冷剂氟氯烃曾破坏臭氧层，1987 年《蒙特利尔议定书》让它们退场。今天的新问题，是替代品的温室效应。

CFCs · 已淘汰

臭氧层的漏洞

  • 化学性质稳定、制冷高效
  • 但上升平流层后分解氯原子
  • 被《蒙特利尔议定书》全面淘汰
HFCs · 正在削减

新的温室难题

  • 不伤臭氧层，解决了上一代的问题
  • 但很多 HFC 的温室效应远强于 CO₂
  • 2016 年基加利修正案启动削减
每一代制冷剂，都是一次环境折衷·UNEP Ozone Secretariat · 1987 / 2016
Page 10 · 制冷剂的代价
ACT IV · TRADE-OFF
ACT IV · YOUR CHOICE
Act IV · 11 / 12
Setpoint · 设定温度

每降 1 度
都有账单

制冷耗电随设定温度明显变化：温度设得越低，压缩机工作时间越长。舒适与能耗之间，隔着一块温控面板。

26 度不比 20 度低级，它只是更诚实·日本环境省 · Cool Choice · 节电示例
设定温度与制冷耗电的关系
Setpoint ↓ · Energy ↑
+1 °C · 每上调 1 度
≈13%
制冷上调 1℃示例；效果随工况变化
Page 11 · 你的选择写进电网
ACT IV · YOUR CHOICE
THE TAKEAWAY · ANSWER
Act V · 12 / 12
Answer · 收束

空调真正卖的
是热的管理

电能驱动制冷剂循环，把热从房间搬到室外，顺便拧干空气里的水分。室内降温是结果，热量转移是机制。

热 → 盘管 → 制冷剂 → 压缩机 → 室外
冷是结果，搬运才是工作·IEA · ASHRAE · UNEP
空调 · Comfort, Engineered
— End —