製冷空調原理與空調零部件系統詳述

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製冷：從低於環境的物體中吸取熱量，並將其轉移給環境介質的過程。

由於熱量只能自動地從高溫物體傳給低溫物體，因此實現製冷必須包括消耗能量的補償過程。

制冷機的基本原理：利用某種工質的狀態變化，從較低溫度的熱源吸取一定的熱量Q0，通過一個消耗功W的補償過程，向較高溫度的熱源放出熱量Qk。在這一過程中，由能量守恆得 Qk=Q0+W。

簡單理解為下圖：

壓縮機：將低溫低壓氣體壓縮成高溫高壓氣體。

四通閥：製冷、制熱時換向。

冷凝器：製冷時，向環境散熱，制熱時，從環境吸熱；

蒸發器：製冷時，從室內吸熱，制熱時，向室內散熱；

毛細管：節流元件。

氣液分離器：保護壓縮機。

空調主要零部件：

1、製冷系統主要零部件有：壓縮機、四通閥、壓力開關、電磁閥、節流部件、過濾器、截止閥、單向閥、油分離器、熱交換器、儲液筒、汽液分離器。

2、電氣系統主要零部件有：主板、風機、排氣溫控器、溫度感測器、冷凝水泵、水位開關、電容、變壓器、接觸器、繼電器、電抗器等。

壓縮機：

壓縮機是製冷裝置中最重要的組成部分，人們形象地稱之為製冷裝置的心臟。

它在電動機的帶動下，輸送和壓縮製冷蒸氣，使製冷劑在系統中進行製冷循環。

小型製冷壓縮機選型：選擇壓縮機的額定電壓、頻率、相數(1HP、3HP)以及額定能力值。

單冷機：空調器能力=壓縮機額定能力×90~95%。

冷暖機：空調器能力=壓縮機額定能力×85%

按驅動方式分為：定頻壓縮機、變頻壓縮機（交流變頻、直流變頻）；

按使用電源分為：單相壓縮機、三相壓縮機。

壓縮機接線方式：

壓縮機常見故障判斷方法：

1）單相電源不能啟動

a.檢查電氣連線是否正確，有無鬆脫;

b.檢測端子間電壓是否正常，用萬用表測量接線端子柱間C-R、C-S的電阻,RS=SC+RC（常見故障是主、副繞組接錯，導致副繞組燒壞，阻值下降；當內置過載保護器動作時為無窮大；溫度高時，阻值會上升）;

c.檢查運行電容是否損壞；

d.外置過載保護器時，用萬用表測量過載保護器是否導通；

2）三相電源不能啟動

a、檢測端子間電阻是否正常，用萬用表測量接線端子柱U、V、W間的電阻，正常時，三個阻值應一致（異常為短路、斷路或者阻值異常；當過載保護器動作時阻值為無窮大；溫度高時，阻值會上升）。

b、檢查輸入電源是否有缺相、欠壓、過壓等。

C、檢查壓縮機溫度是否過高，引起保護器斷開保護。

3）啟動(不壓縮)：

a.對於數碼壓縮機來說，要檢查卸載閥是否有動作，檢查高壓及低壓的壓力。

b.四通閥等其它製冷配件是否正常；

c.吸口端是否有堵，觀察吸、排氣是否正常（日立壓縮機)

d.三相電源，電源反相會造成壓機反轉。

e、有無充製冷劑

e.絕對禁止在空氣中運轉。

4）有異聲、噪音大

a、壓縮機啟動時，3至5分鐘內，由於系統不穩定，會有聲音偏大現象；

b.是否為管道振動聲、風葉聲、鈑金振動聲；

c.系統內有空氣混入時，會有氣流聲；

d.壓縮機回氣有液體冷媒

e.系統內有雜質或銅屑時，會發生金屬擊撞閥片聲

5）壓縮機啟動後馬上跳閘

a.壓縮機繞組短路

b.壓縮機漏電

c.壓縮機缺相

d.對於變頻空調來說，變頻模塊對發生故障也會產生跳閘現象。

冷凝器、蒸發器：

蒸發器的換熱：對流為主，從環境吸收熱量；

冷凝器的換熱：對流為主，向環境釋放熱量。

兩器—銅管：

兩器銅管直徑：Φ7mm、Φ7.94mm、Φ9.52mm。

兩器銅管種類：光管、普通內螺紋管、高效內螺紋管。

從管內換熱效果來看：內螺紋管是光管的1.3 倍左右。

高效內螺紋銅管：交叉齒、瘦高齒、M型齒等。

兩器—翅片(鋁箔)：

翅片按材料分為親水與非親水鋁箔兩種，親水鋁薄的優勢在於有冷凝水時可使水儘快沿翅片流走，不堵塞風道，不影響換熱效果。

原則上，蒸發器選用親水鋁薄，冷暖機冷凝器選用親水鋁薄，單冷機冷凝器必須選用非親水鋁薄。

翅片的片距一般在1.3-2.0mm之間。

翅片的片形分為光片、弧形沖縫片、方形沖縫片。弧形沖縫片的換熱效果最好，據實驗表明，弧形沖縫片換熱效果較方形沖縫片好2%-8%左右。

兩器—分配器：

冷媒分配器應優先選用具有收縮混合室的結構形式以便氣液兩相製冷劑能均勻地進入各路分液管，選用帶墊片的分配器；

分配器的位置：冷凝器中分配器的位置盡量往下布置。

分配器的布置：垂直布置。

為分流均勻，分流毛細管內徑盡量小為好；為降低冷媒雜訊，分流毛細管內徑盡量大些為好。

乾式和滿液式蒸發器的優缺點：

滿液式殼管蒸發器在管內走水，製冷劑在管簇外面蒸發，所以傳熱面基本上都與液體製冷劑接觸。一般殼體內充注的製冷劑量約為筒體有效容積的55%~65%，製冷劑液體吸熱氣化後經筒體頂部的液體分離器，回入壓縮機。操作管理方便，傳熱係數較高。

其缺點是：

①製冷系統蒸發溫度低於0℃時，管內水易凍結，破壞蒸發管；

②製冷劑充灌量大；

③受製冷劑液柱高度影響，筒體底部的蒸發溫度偏高，會減小傳熱溫差；

④蒸發器筒體下部會積油，必須有可靠的回油措施，否則影響系統的安全運行。

乾式殼管式即非滿液式蒸發器的製冷劑在管內流動，水在管簇外流動。製冷劑流動通常有幾個流程，由於製冷劑液體的逐漸氣化，通常越向上，其流程管數越多。為了增加水側換熱，在筒體傳熱管的外側設有若干個折流板，使水多次橫掠管簇流動。

其優點是：

①潤滑油隨製冷劑進入壓縮機，一般不存在積油問題

②充灌的製冷劑少，一般只有滿液式的1/3左右；

③t0在0℃附近時，水不會凍結。

但使用這種蒸發器必須注意：

①製冷劑有多個流程，在端蓋轉彎處如處理不好會產生積液，從而使進入下一個流程的液體分配不均勻，影響傳熱效果；

②水側存在泄漏問題，由於折流板外緣與殼體間一般有1~3mm間隙，與傳熱管之間有2mm左右的間隙，因而會引起水的泄漏。實踐證明，水的泄漏會引起水側換熱係數降低20%~30%，總的傳熱係數降低5%~15%。

主要注意事項介紹：（主要針對水冷式）

a.進水口要安裝水過濾器，以防雜物進入蒸發器造成堵塞，同時要經常清洗過濾器，以保證水流正常。

b.長期停機且放水後，否則會將空調系統換熱器凍壞。

c.系統的結垢處理：結垢後其進出水壓差會逐步增加，換熱性能逐步變差，必須進行水處理，對於有機物結垢(藻類)，可用含鹼的溶掖（蘇打水、NAOH），必要時還可添加一些活性洗滌劑，用水泵進行循環，。對於無機化合物結垢，溶解它們的試劑主要是酸，但酸也會溶解不鏽鋼、銅等，所以一般採用有機酸(磷酸、甲酸、醋酸)。清洗完後必須用清水沖洗管路。

節流元件：

各種節流元件的對比：

毛細管是製冷系統中的節流部件，主要起節流和降壓作用。

毛細管越細越長：阻力越大，蒸發溫度越低，製冷達到的溫度就越低；通過的冷媒量就越少，總製冷量就越低。

電磁四通閥：

四通閥換向工作原理圖：

作用：熱泵型空調是通過四通換向閥來改變製冷劑的流向，以使其夏天能製冷，冬天能制熱。

電磁四通閥常見故障斷送及分析方法

1、四通閥串氣的判別：

啟動壓縮機並使四通閥換向，用手同時摸四通閥E、S、C三條接管，若三條接管均發熱，證明四通閥換向未到位。

2、四通閥不能正常換向的故障

①電磁線圈損壞，先導閥不起作用；

②四通閥內閥滑被系統內部的贓物（氧化皮、雜物、劣化油脂）等卡住或粘住，一部分可用木棒或膠棒輕擊四通閥閥體解決；

③閥體受外力衝擊損壞（閥體凹）造成滑閥不能換向，從外觀可判斷；

④由於系統內部的液擊使閥滑導向架斷裂、端蓋損壞變形，無法換向；

⑤四通閥內部間隙過大，閥座焊接時輕微燒壞泄漏量超標，造成串氣，使滑閥兩端壓力平衡，無法推動滑閥換向；

⑥系統壓力帶來四通閥主滑塊破碎，導致主滑塊不能換向；

⑦先導閥內腔臟堵，導致先導閥不能工作；

⑧因系統原因，開機時主滑塊就處在閥體中間，通電時兩端壓差無法建立起來，導致不能換向；這種故障有一部分通過敲擊閥體和加充冷媒可以解決；

⑨系統有慢漏，冷媒較少，不能建立換向需要的壓力差；

⑩ 四通閥閥體、毛細管或焊點有泄漏冷媒的一般的閥體表面有很多油脂,在閥體表面塗上肥皂水,如果有氣泡產生,說明泄漏冷媒,如果在閥體、毛細管或毛細管焊接處有氣泡,需要更換四通閥,如果在E、S、C或D管擴口處有氣泡產生,可通過補焊解決；

截止閥：

截止閥在系統起到關斷截止冷媒的作用：

1）截止閥解剖圖

截止閥常見故障判斷及原因分析：

截止閥在市場的質量問題主要表現為泄漏、不能正常聯機等，造成此類故障主要原因有以下幾個方面：

①閥芯泄漏：有兩種情況，一種是閥芯關閉時漏、另一種是閥芯開啟時漏，市場反饋的漏一般為第二種情況；一般為焊接時沒有降溫保護、系統雜質多造成密封膠圈損壞。

②截止閥與「室內外連接管螺母」連接的螺紋滑絲；主要產生原因為安裝時操作不合理、用力過大造成；

③低壓閥氣門芯泄漏：一般由系統雜質多、焊接降溫不到位、閥體與氣門芯配合部位的直線段尺寸偏短，導致個別閥複位時卡及氣門芯本身質量問題等原因造成；

④銅管與閥體焊接漏及閥芯太緊打不開；為閥芯關閉造作過緊造成。

⑤銅螺母開裂，產生泄漏。

⑥截止閥使用扭矩規定。

單向閥：

注意問題：

1、方向不能焊反；

2、焊接時需要濕布包住，保證閥芯不被焊壞；

3、閥體泄漏量。

氟路配件：

氣液分離器：通常安裝在壓縮機的吸氣管上，可使返回壓縮機的製冷劑中的液體分離出來並儲存在其底部，防止壓縮機發生液擊現象。

儲液器：暫存儲存系統多餘的製冷劑，調節系統製冷劑量。

高低壓開關：高低壓開關是一種由壓力信號控制的電器開關，防止空調管路上的壓力過高或過低。

R22系統：

低壓開關：≤0.05Mpa+0.03時，斷開；≥0.15+0.05Mpa時，閉合；

高壓開關：壓力值≥3.20MPa±0.15時，斷開；壓力值≤2.6±0.2Mpa時，閉合。

R410A系統

低壓開關：≤0.15Mpa+0.03時，斷開；≥0.30+0.05Mpa時，閉合；

高壓開關：≥4.2Mpa±0.15時，斷開；≤3.0±0.2Mpa時，閉合；

高壓開關（T3工況）：≥4.5Mpa±0.15時，斷開；≤3.5±0.2Mpa時，閉合；

溫度開關：排氣溫度保護，斷開溫度為120±5℃，恢復溫度為80±15℃；

乾燥過濾器：用於過濾水分和雜質，保持製冷系統的乾燥和清潔，通常安裝再節流元件之前。

電磁閥：用於自動接通和切斷製冷系統的管路，是由電流通過電磁鐵產生電磁吸力來控制閥門的起閉。

視液鏡：當製冷系統管路內含有的水分過多時，視液鏡上的指針將指向黃色的表格，此時應停止系統的運轉。

風系統：

風機，常見的形式有軸流式和離心式。根據不同的風量、壓頭選擇使用，一般室外機使用軸流式的較多，離心式主要用在室內機中。

水系統：

1、微壓差開關：通過檢測換熱器進出水壓差並與動作流量的相應壓差值進行比較，輸出開關信號，從而準確控制水流量。

使用要求：

1.開關安裝位置應盡量靠近換熱器進出水口，且水平正置安裝（接線盒在上方）。

2.」+」接進水口，「-」接出水口。

3.開關銅體及連接管要加裝保溫層，以防凍裂。

4.嚴禁打開壓差開關銅體！

2、放氣閥

作用：水系統中有空氣混入時，通過放氣閥放掉空氣。

使用要求：放氣閥應安裝在系統水路最高點或局部最高點，帶延長管的注意保溫。水系統開啟後，要先通過放氣閥將系統內空氣放掉。

放氣閥有自動和手動兩種，如下圖：

3、水路安全閥

作用：當水系統壓力過高時自動打開，起保護作用。

安裝要求：

（1）安裝時閥口不能對著電控、電器部分防止泄壓時水進入電控內；

（2）安全閥頂部在安裝後必須朝上；

（3）安全閥的頂部不能有東西壓住。

使用要求：

（1）在使用過程中防止人為的轉動，同時應考慮水系統的氣密性試驗值應低於安全閥的設定值。

（2）安全閥的排口不能用東西堵塞。

4、水泵

作用：為水系統循環提供動力。

水泵選型要求：

1.噪音低、耐腐蝕和使用壽命長；

2.水流量與揚程符合要求；

3.密封性好。

水泵安裝要點：

1.水泵進出口方向不可以安裝反；

2.水泵進出口連接處密封要緊密；

3.水泵需要包保溫；

4.有排水口的需要加排水管。

5、靶流開關

原理：當流量變化時,水流對靶產生一個作用力,致使槓桿轉動,使永磁鐵產生一定的位移,從而使磁感應頭中的電路閉合或斷開而達到報警或自控的目的。

安裝注意點：

靶流垂直安裝在管路中閥體上箭頭應與水流方向一致；控制器前須有5-10（具體的產品有差別）倍管徑長度的導向管道。

為使開關能感應流量的變化，流向片不得與管道接觸，也不得與管道中任何節流裝置接觸。

靶流外部接線處需作「U」形彎防水處理。

6、膨脹罐

7.水壓表

8.補水閥

工作原理：

（1）當系統壓力小於設定壓力時，閥門自動打開向系統內補水。

（2）出口壓力可調：0.5-4bar，內置過濾器和止回閥。

安裝注意點：

補水閥的安裝便於調節與關斷，補水閥的補水壓力一般為可調數值，一般比機組水系統正常工作時的壓力稍低；水平與垂直安裝都可以但調節頭不能朝下，壓力錶盤至於易看處；

補水閥裝在機組水系統的進水管上，在使用過程中補水閥底部的關斷開關需全開；

補水閥需有維修更換空間。

說明：一般小型設備水系統均只配備水泵、膨脹罐、壓差開關或靶流開關、放氣閥等。其他零件如安全閥、補水閥、水壓表等為系統選配件；稍大型設備由於自身結構和零配件尺寸問題只配備進出水管介面，其他零配件均由工程上自己配備。

其他相關：

壓縮機電容：

1）材料：金屬膜紙介電容（性能更加穩定，壽命長）一般用到CBB60/CBB61/*CBB65（渦旋壓縮機）

2）作用：使兩相電流產生相位差，形成旋轉磁場。

3）總結：隨著電容器容量的增大，勵磁電流就會越大，定子的旋轉磁場就會越強，一般來說轉速都會增加。

但當磁場達到一定程度後，定子就會出現磁飽和現象-溫升過高,產生震動和噪音，效率下降，電機壽命縮短，所以一般不亂配高容量電容。

熱保護器：

1）原理：兩種不同熱膨脹係數合金受熱後向一個方向彎曲，觸電離開，形成斷路。

2)在扎線工藝中必須緊貼著漆包線，確保及時感應到漆包線產生的熱量，一般與公共端串接。

3)絕緣等級為B級熱保護器作用溫度為130°，複位為90°，絕緣等級為F級熱保護器作用，溫度為145°，複位為105°。

單相非同步電動機的原理：

1)單相非同步電動機有兩個繞組，一個為主繞組（工作繞組），另一個是副繞組（起動繞組），當定子繞組接到單相交流電源以後產生n1轉速的旋轉磁場。

2)轉子導體在旋轉磁場中被磁力線切割產生感應電動勢。

3)自成閉路的轉子導體在磁場中將有電流流過，載流的轉子導體在旋轉磁場中受到電磁力。

4)電磁力作用於轉子將產生電磁轉矩 T，T驅動轉子以轉速n旋轉。

冷媒：

現大部分空調使用的冷媒有R22、R407C、R410A，下面對三種冷媒作簡單的介紹。

（1）三種冷媒在常溫下為無色、無味的氣體，加壓可液化為無色透明的液體 。　　　

（2）R22的成分：R22　100%，單一工質。

（3）R407C的成分，R32/R125/R134a，23/25/52%，非共沸混合工質，R407C系統與R22系統相比壓力使用範圍相同。由於R407C為非共沸混合工質，即在氣液共存時，氣相和液相的組分不同，在一定壓力下，其飽和蒸氣溫度與飽和液體溫度存在溫度差。由於R407C為三元混合工質，充注必須以液態進行 ，如需減少不能像R22直接排放，否則會改變系統內冷媒組分比 。（4）R410A的成分：R32/R125，50/50%，近共沸混合工質，R410A系統與R22系統一個最明顯特點就是壓力高 ，空調器在正常運行時工作壓力平均比R22系統高60%，系統各部件耐壓強度必須比R22系統加強，充注必須以液態進行 。

電控相關知識：

整流濾波電路介紹：

其實它就是一個線形整流濾波電路，只是在整流濾波電路前增加了一個濾波器和PTC保護電路及電抗器。

由於濾波電容的容量特別大，初次上電時，電路中接近短路，很容易造成跳閘。加上PTC後，流過PTC的電流過大，PTC過熱，電阻增大，使電流減小。約2秒後，電容充滿電，電控輸出使繼電器吸合，PTC失去作用。

1、完成電源由交流到直流的轉換（220V交流變為310V直流，380V交流變為540V直流）

2、室外電控盒中另外一個整流橋堆不做整流用，而是用做一對二極體，配合電抗器，用以提高整機功率因素。

主要要考慮幾項參數：最大整流電流、最大浪涌電流、最高反向工作電壓。

3、電抗器

作用：變頻空調室外控制器一般都有大電抗器，目的是為了提高整機的功率因素及通過諧波電流測試。為了符合3C標準，通過諧波電流測試。

檢測：電抗器直流電阻約120mΩ，直接用萬用表二極檔判斷其好壞。

4、濾波器

作用：為了通過EMC測試的干擾功率及干擾電壓測試而採用的一種一體化濾波器件。

檢測：單相濾波器輸入輸出電壓為交流220V，三相輸入輸出均為交流380V，可以用萬用表交流電壓檔檢測其好壞。

5、電解電容

作用：用做直流電源濾波，單相空調每套控制器使用3-6個（560uF/個），三相電源空調一般為2個（3300uF/個）。

檢測：從外觀及用萬用表判斷其好壞。

6、PTC熱敏電阻

作用：對於變頻電路中避免上電時對電網的衝擊。

檢測：流過PTC的電流過大，PTC過熱，電阻增大，使電流減小，其它阻值在25℃下約39Ω。

本文來源於互聯網，暖通南社整理編輯。