炎炎夏日，凉爽的空调房成了大多数人的避暑胜地。
不开空调会使人热得心烦意乱，而长时间开空调又会带来高额的电费。去年冬季，不少居民就收到过“巨额”电费账单，夏季到来如何避免“巨额”电费，既凉快又省电地使用空调呢？
冬季“巨额”电费账单
图源：微博网友
俗话说“擒贼先擒王”，要想在酷热的夏季使用空调既舒服又省电，就要先了解家用空调夏季常用的功能及其工作原理，这样才能对症下药，一招制敌。
常用的空调功能是如何运作的？
在夏季，空调常用的功能有制冷、除湿和送风。家用空调一般采用的是蒸汽式压缩制冷，当制冷剂经过冷凝器时，根据冷凝放热的物理原理，热量随室外机的风扇吹出。冷凝剂经过蒸发器蒸发吸热，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风；同时，空气中的水分遇到冷的蒸发器会凝结成小水滴，还可以达到除湿的效果，因此空调的除湿原理和制冷原理是基本相同的。
空调制冷原理图
图源：
两者的区别在于：在制冷模式下，压缩机是全速运转的，风量很大，将冷空气吹进了房间，可以快速降低室内的温度，但是没有多余的冷空气来冷凝水蒸气；在除湿模式下，吹风机进入低速运转，带动压缩机的运转，风量很小，只有小部分的冷空气被吹进了房间，大部分被留在蒸发器上冷凝室内的水蒸气，更多的是依靠水蒸气蒸发来带走热量。
空调的送风功能，其实就是室内机的风扇在送风，与普通的风扇一样，主要作用是增加室内空气的流动性。
用实验寻找凉快又省电的开空调方法
为了找到夏季开空调凉快又省电的秘方，我们做了以下三组对比实验。
实验一：探究不同模式的制冷效果
在相同面积（约为39平方米）的两个房间内，空气湿度为78％，初始温度为29.1℃，一个房间内开制冷模式，一个房间内开除湿模式。经过一段时间后，得到房间内温度随时间变化的曲线。
空调处于制冷模式和除湿模式下温度随时间的变化
图源：作者自制
由图可知，在短时间内，制冷模式可以使房间内的温度迅速降低。由于该实验是在晚上且湿度较大的环境下进行的，所以在长时间内，开除湿模式可以使房间内的温度稍微较快地达到设定温度。
实验二：探究不同风速的制冷效果
在相同面积（约为40平方米）的三个房间内开制冷模式，初始温度为28.9℃，三个房间内的风速设置分别为高风速，中风速和低风速。经过一段时间后，得到房间内温度随时间变化的曲线。
空调处于制冷模式下，不同风速时温度随时间的变化
图源：作者自制
由图可知，在风速为高风速的房间内制冷效果最好。我们在刚打开空调时可以设置为高风速，使房间内快速降温，达到设定温度后降低风速，这样制冷效果好且耗电量低。
实验三：探究不同出风方向的制冷效果
在相同面积（约为39平方米）的两个房间内开制冷模式，初始温度为30℃，一个房间内空调叶片向上吹，另一个房间内空调叶片向下吹。经过一段时间后，得到房间内温度随时间变化的曲线。
空调处于制冷模式下，不同出风方向时温度随时间的变化
图源：作者自制
由图可知，在夏季，空调叶片向上吹，制冷效果最好。当室内压强相同时，热空气温度高，分子运动速度快，体积增大，密度降低，稀薄较冷空气相对来说轻，呈上升趋势；而冷空气则相反，呈下沉趋势。夏天空调吹出来的冷空气密度较大，会下沉，因此空调扇叶向上吹，会让冷空气由上而下对流，使房间更快整体变凉。
划重点！夏季开空调的省电秘诀
夏季开空调究竟应该选择什么模式呢？首先要判断自己所处的地域是南方还是北方。
南方的三伏天又热又潮湿，需要打开空调的除湿模式，保证室内湿度在45％-65％，能提升体表的舒适度且有利于人体健康。如果室内初始温度较高，可以先开制冷模式，待房间温度下降后再改为除湿模式，这样既能省电又能达到除湿制冷的效果。
北方的大部分城市夏季室内炎热但并不潮湿，应选择制冷模式。特别是在温度较高，例如将近40℃的高温天气下，开启除湿模式不但不能省电，反而会增加耗电量，而且降温太慢，影响舒适感。因此相对于除湿模式，制冷模式的降温效果会更好。
空调省钱又舒服的设置模式
图源：作者自制
除此以外，还有什么省电秘诀呢？
打开空调前要先通风，让热气散出去，冷气运转会更有效率。风扇配合空调降温是一个较为省电的办法，在开启空调的同时打开风扇，可以获得比空调设定温度低1-2度的感觉，帮助室内空气流通，让人呼吸舒畅。
白天开启自动控温模式，开启后空调会根据室温自动调整温度。晚上睡觉开启睡眠模式，空调会自动调高温度（一般是2小时升高1℃）。
对于阳光直晒的房间，拉上浅色遮光窗帘也可以一定程度上隔绝热量、降低室内温度。
人体在室内舒适的温度范围是25-28℃之间，一般情况下，只要自己觉得体感舒适，设置的温度跟室温差4-7℃左右都是比较省电的。在保证生活品质的前提下，合理使用空调，既是为自家节省电费开支，更是减少碳排放，保护环境的举手之劳。
作者：华东师范大学物理与电子科学学院硕士研究生 付梦瑶；华东师范大学物理与电子科学学院工程师 崔璐
编辑：rain
鸣谢：中国科学院大学博士，高级工程师 郭玮宏为本文提供科学指导
题图图源：sohu.com
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
如需转载请联系原公众号
来源：上海科技馆
编辑：扫地僧
