热泵空调这个词，从懂车帝冬测仰望U8使用就开始引起大家好奇。热泵是如何从零下几十度的空气中获取并搬运热量的。
这引起很多朋友好奇，外面零下几十度，这是怎么从这么冷的空气中“搬运”热量的呢？
奥迪e-tron系列热泵空调系统（热泵+PTC其实这并不是什么新技术，我们家里的空调制热时也是这个原理。只是用在汽车上是增加了一些技术，让低温时能效比更高些。我争取用最通俗易懂的方式给大家讲明白，也需要大家有点耐心。
明白了这个原理，家里的空调工作原理也就清楚了。
先打破冷媒携带热量交换的概念
空调需要有冷媒，我们生活中习惯叫它氟，就是它来完成搬运热量的。
但首先要打破冷媒利用自身热容量（专业名词比热容）携带热量进行热交换的认知，它是利用自身从气态到液态反复的变化来搬运热量，这点一定要突破才能够理解。
空调制热制冷主要是利用两个知识点，一是气体受到压缩会生热量。二是物质从气态变为液态会释放热量，从液态变为气态会吸收热量。
这种物质的液态、气态变换所产生的热量交换远大于液态或气态物质自身所能携带的热量。
气体被压缩会产生热量
按物理定律，压力及温度共同影响着一些物质的形态。
气体被压缩就会产生热量使温度升高，还记得我们初中物理课的一个实验吗？一个玻璃缸筒，里面放一个被乙醚浸湿的棉球，用个活塞压缩，乙醚被点燃。这是因为空气被压缩时产生热量，温度也就随之升高，直至达到点燃乙醚的温度。
柴油发动机就是利用了这个原理，它没有火花塞来点燃油气混合气，而是依靠空气被压缩后产生的热量升温，直至达到柴油混合气的燃点。
柴油机在零下几十度的温度下也能工作，也就是说进来的空气零下几十度，照样被压缩的温度升到几百度来点燃柴油混合气。
物质在液态到气态的变化过程伴随着热量的交换
物质从气态变为液态会产生热量，从液态变为气态会吸收热量。其实，这都是初高中物理课程里的知识点。
以水为例，你给它加热，它吸收了热量温度升高，到了沸点就会变成气态，叫做蒸发。水蒸气遇到比它温度低的物体，自身的热量被物体吸收走，它就会变回液态，这个过程叫做冷凝。
那我们就需要一种既容易气化又容易液化的物质，并且在零下几十度的温度下常态为气体，在十几个大气压下常温为液态，我们称之为制冷剂或冷媒。
考虑低温制热需要，冷媒不再是使用传统的Ra制冷剂，比如使用二氧化碳制冷剂。
物质的液态、气态变换所产生的热量交换远大于液态或气态物质自身所能携带的热量。
特斯拉的热泵模块
压缩冷媒释放热量
明白了以上两个概念，现在我们开始随着热泵来制热，假设现在外面零下15度。
热泵空调系统中的冷媒为气态，温度和外界一样大约零下15度左右。
这是空调制冷原理示意图，制冷及制热就是循环反过来
压缩机开始工作，从蒸发箱吸入气态的冷媒进行压缩，随着压力升高，冷媒的温度就会越来越高，温度可以升到七八十度。
高温高压的气态冷媒顺着管路被送入冷凝器，这时仍为气态。在冷凝器这里热量被气体或液体媒介吸收利用，于是就产生了热量。
高温高压的气态冷媒在失去热量后，如前面所讲物理定律，就会从气态变为液态，同时由于失去热量温度变为中温，这个过程叫冷凝。
形象比喻，等于给冷媒加压把冷媒中的热量给“压榨”出来。
液态变为气态会吸收热量
被压榨走热量的高压中温液态冷媒继续向前就到蒸发箱面前的这个膨胀阀，就是一个类似喷嘴的东西。
蒸发箱内压力比较低，高压的液态冷媒喷射进蒸发箱迅速雾化，从液态变为气态会吸收热量，于是冷媒温度就会急剧下降。
膨胀阀很小，但也是空调系统的四大部件当冷媒恢复到被吸入压缩机之前的低压气态后，它的温度会比环境温度（负15度）要低。为什么？这时你可以用能量守恒的概念去理解了，气态冷媒原来就是负15度，经过一圈物理过程下来，被“压榨”走了热量，再恢复到之前的低压气态，温度肯定要低于负15度了。
关键点来了，蒸发箱内的冷媒此时低于负15度，那外界负15度的空气是不是对它而言就是热的，是不是就可以给它“加热”了？所以会有个风扇对着蒸发箱吹以尽快“加热”冷媒使其恢复到负15度。
恢复到负10度的气态冷媒再次被压缩机吸入开始下一个循环，就这样不断的从低温空气中搬运热量给驾驶舱。当然，产生的热量还会分配一些热量给电池升温使用。
外界温度越低能效比越低
消耗的电主要是压缩机运行，通过压缩机来搬运热量。1kw的电量，可以搬运几千瓦的热量进来。
现在的低温热泵技术在外界温度5度左右时能效比一般可以做到3左右，就是1kw的电量，给车辆输送了3kw的热量。
但随着外界温度越来越低，蒸发器的内冷媒的温度与外界温度越来越接近，热交换效率就会变得越来越低，能效比也就越来越差。
直到外界温度与气态冷媒的温度基本一致时，外界空气也就无法给冷媒输送热量了，也就无法制热了。
这就是雷军讲的小米SU7的热泵空调在-15度时，无需额外加热（PTC）仍然可以满足制热需求，一般中型车的压缩机功率为5kw，升温时的热需求大约10kw比较理想。说明此时的能效比大约可以做到2。
在-20度时仍然可以从外部搬运热量，说明此时其能效仍然比大于1。
结束语
小米SU7雷军介绍的是双模制热，也就是热泵+PTC，当外界温度过低时会启动PTC辅热，其实就和我们家里的空调有个电辅热一个道理。
夏季制冷时，通过阀门控制，让这套系统反向运转，那就是制冷了。
循环管路转换阀，由ECU控制虽然很多建筑用的商用空调的低温制热效果比这个还好，但汽车上的空调还要考虑这套系统夏天制冷，这是一对矛盾，当更多的考虑低温制热效果时，制冷效率会相对降低。
如果您认为我讲明白了，就烦请点个赞表示一下！
再强调一下开头那句话，一定要突破物质携带热量的思维。如果有不清楚的地方大家可以留言提问。