制冷原理、空调关键零部件系统设计、匹配原则及注意事项

空调器制冷原理

循环示意图解

制冷剂循环过程的状态变化

空调制冷基本原理

无论是制冷还是制热运行，压缩机吸入的均为低温低压的过热气体，制冷剂经过压缩成高温高压的过热气体，在冷凝器中被冷却，在冷却过程中，制冷剂的温度在变化，制冷剂以气体状态存在；而在冷凝过程中，制冷剂的温度基本不变化，制冷剂以气液两相状态存在，并逐步冷凝成液体；在冷凝器制冷剂压力保持不变。当制冷剂以单相液体状态继续冷却，温度会继续下降。

在节流前将制冷剂液体温度降低到饱和温度以下，其差值称为过冷度。

制冷剂在经过毛细管节流后，进入两相区，温度和压力均降低，但焓值不变。制冷剂在两相区蒸发，温度和压力基本没有变化，待完全汽化后温度才会上升。压缩机吸入前的制冷剂温度高于制冷剂饱和温度时，其差值称为过热度。

液击

压缩机的“液击”是由于制冷剂在蒸发器内没能很好的蒸发，导致大量制冷剂或液体由吸气管进入压缩机汽缸内，结果活塞所压缩的不是制冷剂气体，而是液体，在这种情况下，由于活塞所压缩的液体的冲击，使阀片被击坏，并产生“锵锵”的声音，压缩机设计时本身是作为压缩气体而设计的机构，连续大量液体冷媒进入，会导致压缩机阀片的损坏。

液击

为防止液体进入压缩机吸气缸，设置了气液分流器，回气管吸入口在分离器上端，本身具有防液击功能。

当压缩机气液分离器容量不足时,则在系统上需要增加气液分离辅助装置。

回油

气液分离器具有储液的同时，也储存了油，油不能及时回压缩机，会影响压缩机的润滑效果，因此在回气管有一小孔，油可以从小孔进入压缩机。

空调器关键零部件

压缩机

过载保护器：内置、外置（压缩机温度和电流保护)。

电气接线：C 共用端子 R 主线圈端子 S 副线圈端子

R、S端子之间的电阻是C、S与C、R两组端子之间的电阻的和。

高低压平衡

当系统高低压压差过大→启动不良（压缩机处于堵转状态）→引起保护器频繁动作→压缩机烧毁。

一般而言，压缩机停机后，须3分钟后再启动。

注：一般情况下家用空调器采用转子压缩机。

冷凝器

对于换热器而言，在换热面积不变的条件下，温差越大，换热能力越强；

对于冷凝器而言，冷凝温度越高换热能力越强；

对于蒸发器而言，蒸发温度越低换热能力越强；

对于压缩机能力的发挥而言，与换热器正好相反，即冷凝温度越高，蒸发温度越低，压缩机能力和能效比越差；

换热器和压缩机能力之间需要寻找最佳平衡点。

作用：在机组风系统（或其它冷却介质）的配合下，带走制冷剂从蒸发器中吸取的热量和压缩机消耗的功所转化的热量，使压缩机出来的高温高压的制冷剂（过热气态）在一定压力（冷凝压力）下冷凝并形成过冷液体。

组成：翅片（标准件） 、U型管（标准件）、侧板、弯头（标准件）。

分类：

外形：直排形、L折弯形

翅片表面处理：普通膜、亲水膜（包含金色铝箔）

翅片规格：平板片、百叶窗片（波纹片、桥片等）。

U型管规格：光管、内螺纹管（改变制冷剂流动状态和增大换热面积，因此换热效果比前者好 ）

外径9.52（管口中心距25.4）、外径7.94（管口中心距22 ）、外径7（管口中心距20. ）

冷凝器胀后片距：与翅片厚度、材料和冲孔直径有关；

生产工艺：高速冲床、自动弯管机、胀管机、烘干机、自动和手动焊接、检漏（水检、氦气检漏）。

节流元件

作用：利用节流效应降低制冷剂压力和温度，并控制系统中制冷剂的流量和过热(冷)度。

毛细管管的流量对于机组性能影响较大,一般生产过程中均采用了严格的控制方法,试验流量计测定毛细管的流量。

分类：膨胀阀（热力膨胀阀、电子膨胀阀）、毛细管等，属于绝热节流元件(焓值没有变化)。

毛细管规格：φ2.6×1.3、φ3.0×1.6、φ3.5×2.0、φ4.0×2.4、φ4.5×3.0

供应状态：Y 硬态 、Y2 半硬态 、M 软态。

设计及使用注意事项：

设计弯管半径（R9、R12.5、R15、R17、R17.5、R20、R22.5、R25）和旋向受工装限制；

两端直线段要考虑焊接单向阀和接管的工艺性。

蒸发器

作用：在机组风系统（或其它冷却介质）的配合下，使制冷剂（过冷两相态）在一定压力（蒸发压力）下蒸发，从环境中吸取热量达到降温、除湿的目的。

组成：翅片（标准件 、U型管（标准件）、侧板、弯头（标准件）

分类：外形：两折到五折（异形切）

翅片表面处理：普通膜、亲水膜

翅片规格：平板片、百叶窗片（波纹片、桥片等）。

分类：

U型管规格：光管、内螺纹管（改变制冷剂流动状态和增大换热面积，因此换热效果比前者好）。

外径9.52（管口中心距25.4）、外径7.94（管口中心距22 ）、外径7（管口中心距20.5或21）。

蒸发器胀后片距：与翅片厚度、材料和冲孔直径有关。

生产工艺：高速冲床（异形切）、自动弯管机、胀管机、烘干机、自动和手动焊接、检漏（水检、氦气检漏）。

换向阀

作用：在热泵空调中负责制冷剂流向的改变。

组成：先导阀、主阀、电磁线圈。

主要故障：阀芯卡死、内部串气、泄露等 ，导致空调性能下降和不制热等故障。

调试注意事项：

1、焊接时需采取水保护措施；

2、阀体上对应压缩机吸排气口和冷凝器进液管的接口不能混淆；

3、压缩机排出制冷剂通过阀体前后温差不得过大，否则就有串气、泄露的可能。

换向阀内部有塑料滑块，为避免滑块高温变形，焊接换向阀阀体应完全浸没在50℃以下水中（直观感觉是手能放进水中不感觉到烫）才能焊接接口；焊接完的阀体必须在水中停留3-5秒钟，确保阀体表面温度不高于120℃。以避免四通阀体内密封圈高温损坏。

焊接时须防止有水流进四通阀管路中。

换向阀工作原理：

换向阀必须在一定压力下才能正常工作。

如图一，先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移，高压气体进入毛细管后进入右端活塞腔，另一方面，左端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀左移，使排气管(S管)与室外机接管（C管）相通，另两根接管相通，形成制冷循环。

当电磁阀线圈处于通电状态，如图二，先导滑阀在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧的张力而右移，高压气体进入毛细管后进入左端活塞腔，另一方面，右端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀右移，使排气管(S管)与室内机接管（E管）相通，另两根接管相通，形成制热循环。

单向阀

作用：用于热泵型空调，利用其单向导通性和制冷剂在系统制冷、制热两种状态下流向相反的特性，保证系统在制冷和制热时毛细管长度不相同。

设计和使用注意事项：单向阀具有单向性，阀体上有箭头标识。

系统在标况下的状态参数

制冷

国标标准条件下（室内：27℃、19℃；室外：35℃、24℃）调试参数。

A、排气温度：目标值控制在80℃左右。

B、过冷度：应控制在6℃～12℃左右为目标值。

C、冷凝器出口温度不应低于37℃，否则冷凝器单位热交换面积效率低，造成浪费。

D、蒸发器中部温度一般在7℃～12℃之间，蒸发器出口与中部温差（即过热度）应控制在1℃～5℃左右为目标值。

E、蒸发器各分路出口温度应基本一致（一般不大于3度），直观的看，蒸发器U型管表面结露均匀，如出现某一路无结露，应为异常。

F、系统排气压力表压值尽量控制在1.6 ～1.95MPa之间，压力过高，过负荷时容易保护；压力过低，冷凝器有效使用率低，造成浪费。回气压力表压值一般在0.45～0.65MPa之间。

制热国标标准条件下

（室内：20℃、15℃；室外： 7℃、6℃）调试参数

A、排气温度：目标值控制在75℃ 左右。

B、出口温度1℃左右 （高能效机换热面积大，出口温度会在3℃～7℃之间）

C、回气压力表压值一般在0.36 ～0.5MPa之间，低于0.36MPa容易结霜。

出现下面的情况需要调整室外换热器的分路

1、低温工况下机组表面结霜严重不均；

2、在一个化霜周期内不能将室外换热器表面的浮霜化净（化不净的霜在化霜结束转制热运行时会结成冰.由于冰不容易化去，会造成冰层累积）。

3、名义工况下机组表面结霜，制热量逐步下降，甚至出现名义工况下化霜的情况。

系统设计、匹配基本原则及注意事项

1、压缩机能力选型

根据性能要求及经济综合因素，对于4-5级能效热泵机产品，所选压缩机名义制冷能力应为所配空调器名义制冷能力的110%-115%；对于3级能效产品为100%-110% ，1、2级能效产品为90%-100%。

2、冷凝器面积确定、分路及冷媒走向

面积：一般通过试验确定，从性能可靠性和稳定性方面考虑，冷凝器面积必须保证一定的余量，过冷度至少在6℃以上。

分路：与管径、总管数、单根管长、冷媒循环量有主要关系。冷凝管路单路管长在6-12m，因此，1-1.5匹机9.52管分路为1-2路，7.0管分路为2-3路，2匹机9.52管分路为2-3路，7.0管分路为4-5路，3匹机9.52管分路为3-4路，7.0管分路为5-6路；

冷媒走向：温差场的均匀性原则，总体应与风向形成逆流，另外，根据冷凝器中冷媒温度的变化,进口在内侧，出口在外侧，可降低制冷剂出口温度。

3、蒸发器面积确定、分路、冷媒走向及调试注意事项

对于面积，一般试验确定。从性能可靠性、稳定性方面考虑，蒸发器面积必须保证一定的余量，过热度至少在1℃以上，但不要超过7 ℃，否则制热时压力和功率较低，制热量调不上去。

对于分路，与管径、总管数、单根管长、冷媒循环量有主要关系。蒸发管路单路管长一般在4-8m；

对于冷媒走向，蒸发过程前后排温差较小，按逆流设计对能力影响变化不大，一般单冷机型，蒸发器仍建议按逆流设计，有利于提高制冷量；但冷暖共用的蒸发器须按制热时为逆流设计，进出口位置应尽量错开，挂机室内蒸发器回气管在内侧，柜机正好相反，室内蒸发器回气管在外侧，原因：挂机为吸风式，柜机是吹风式。

对于全新蒸发器，需要通过试验验证分路是否均匀。建议使用分流毛细管，调节各路的流量，保证各路换热均匀。同时在选择分路毛细管管径时应避免室内机组出现异音。

关于系统真空度

抽真空：所谓抽真空就是用真空泵使系统与大气造成一个压力差，将空调系统中的空气排除；抽真空不仅是为了去除空调系统中的气体，更重要的是通过抽真空的方法去除系统中的水分。

抽真空就是为了不让系统中存在空气：

1、因为空气中含有水分，容易形成冰堵；

2、因为空气是不凝气体，会导致冷凝压力上升，换热性能的下降（制冷量降低和输入功率的上升）；排气温度上升，润滑油化劣，影响机组的使用寿命。

抽真空标准：

1、家用空调的真空度要求为20Pa,小于20Pa为合格。

2、当真空泵运行到加液台时，如果真空度达不到要求，则需要再继续跑一圈，合格则可以继续生产，不合格则需要对真空泵进行检查并修理。

3、当真空泵开始工作的时候，如果真空泵上方有白色的烟冒出，且一段时间不消失，则表示系统有漏的地方，则需要对连接处进行检查。

真空抽不动的原因：

1、快速接头、快带体坏或者没有安装好，有缝隙；

2、冷凝器筒管或者配管漏；

3、冷凝器中有水或着挥发油；

4、系统中有杂质，导致真空泵的传感器失灵，指针不准确；