制冷空调原理与空调零部件系统详述

制冷：从低于环境的物体中吸取热量，并将其转移给环境介质的过程。

由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体，因此实现制冷必须包括消耗能量的补偿过程。

制冷机的基本原理：利用某种工质的状态变化，从较低温度的热源吸取一定的热量Q0，通过一个消耗功W的补偿过程，向较高温度的热源放出热量Qk。在这一过程中，由能量守恒得Qk=Q0+W。

简单理解为下图：

压缩机：将低温低压气体压缩成高温高压气体。

四通阀：制冷、制热时换向。

冷凝器：制冷时，向环境散热，制热时，从环境吸热；

蒸发器：制冷时，从室内吸热，制热时，向室内散热；

毛细管：节流元件。

气液分离器：保护压缩机。

空调主要零部件：

1、制冷系统主要零部件有：压缩机、四通阀、压力开关、电磁阀、节流部件、过滤器、截止阀、单向阀、油分离器、热交换器、储液筒、汽液分离器。

2、电气系统主要零部件有：主板、风机、排气温控器、温度传感器、冷凝水泵、水位开关、电容、变压器、接触器、继电器、电抗器等。

压缩机：

压缩机是制冷装置中最重要的组成部分，人们形象地称之为制冷装置的心脏。

它在电动机的带动下，输送和压缩制冷蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。

小型制冷压缩机选型：选择压缩机的额定电压、频率、相数(1HP、3HP)以及额定能力值。

单冷机：空调器能力=压缩机额定能力×90~95%。

冷暖机：空调器能力=压缩机额定能力×85%

按驱动方式分为：定频压缩机、变频压缩机(交流变频、直流变频)；

按使用电源分为：单相压缩机、三相压缩机。

压缩机接线方式：

压缩机常见故障判断方法：

1)单相电源不能启动

a.检查电气连线是否正确，有无松脱;

b.检测端子间电压是否正常，用万用表测量接线端子柱间C-R、C-S的电阻,RS=SC+RC(常见故障是主、副绕组接错，导致副绕组烧坏，阻值下降；当内置过载保护器动作时为无穷大；温度高时，阻值会上升);

c.检查运行电容是否损坏；

d.外置过载保护器时，用万用表测量过载保护器是否导通；

2)三相电源不能启动

a、检测端子间电阻是否正常，用万用表测量接线端子柱U、V、W间的电阻，正常时，三个阻值应一致(异常为短路、断路或者阻值异常；当过载保护器动作时阻值为无穷大；温度高时，阻值会上升)。

b、检查输入电源是否有缺相、欠压、过压等。

C、检查压缩机温度是否过高，引起保护器断开保护。

3)启动(不压缩)：

a.对于数码压缩机来说，要检查卸载阀是否有动作，检查高压及低压的压力。

b.四通阀等其它制冷配件是否正常；

c.吸口端是否有堵，观察吸、排气是否正常(日立压缩机)

d.三相电源，电源反相会造成压机反转。

e、有无充制冷剂

e.绝对禁止在空气中运转。

4)有异声、噪音大

a、压缩机启动时，3至5分钟内，由于系统不稳定，会有声音偏大现象；

b.是否为管道振动声、风叶声、钣金振动声；

c.系统内有空气混入时，会有气流声；

d.压缩机回气有液体冷媒

e.系统内有杂质或铜屑时，会发生金属击撞阀片声

5)压缩机启动后马上跳闸

a.压缩机绕组短路

b.压缩机漏电

c.压缩机缺相

d.对于变频空调来说，变频模块对发生故障也会产生跳闸现象。

冷凝器、蒸发器：

蒸发器的换热：对流为主，从环境吸收热量；

冷凝器的换热：对流为主，向环境释放热量。

两器—铜管：

两器铜管直径：Φ7mm、Φ7.94mm、Φ9.52mm。

两器铜管种类：光管、普通内螺纹管、高效内螺纹管。

从管内换热效果来看：内螺纹管是光管的1.3倍左右。

高效内螺纹铜管：交叉齿、瘦高齿、M型齿等。

两器—翅片(铝箔)：

翅片按材料分为亲水与非亲水铝箔两种，亲水铝薄的优势在于有冷凝水时可使水尽快沿翅片流走，不堵塞风道，不影响换热效果。

原则上，蒸发器选用亲水铝薄，冷暖机冷凝器选用亲水铝薄，单冷机冷凝器必须选用非亲水铝薄。

翅片的片距一般在1.3-2.0mm之间。

翅片的片形分为光片、弧形冲缝片、方形冲缝片。弧形冲缝片的换热效果最好，据实验表明，弧形冲缝片换热效果较方形冲缝片好2%-8%左右。

两器—分配器：

冷媒分配器应优先选用具有收缩混合室的结构形式以便气液两相制冷剂能均匀地进入各路分液管，选用带垫片的分配器；

分配器的位置：冷凝器中分配器的位置尽量往下布置。

分配器的布置：垂直布置。

为分流均匀，分流毛细管内径尽量小为好；为降低冷媒噪声，分流毛细管内径尽量大些为好。

干式和满液式蒸发器的优缺点：

满液式壳管蒸发器在管内走水，制冷剂在管簇外面蒸发，所以传热面基本上都与液体制冷剂接触。一般壳体内充注的制冷剂量约为筒体有效容积的55%~65%，制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部的液体分离器，回入压缩机。操作管理方便，传热系数较高。

其缺点是：

①制冷系统蒸发温度低于0℃时，管内水易冻结，破坏蒸发管；

②制冷剂充灌量大；

③受制冷剂液柱高度影响，筒体底部的蒸发温度偏高，会减小传热温差；

④蒸发器筒体下部会积油，必须有可靠的回油措施，否则影响系统的安全运行。

干式壳管式即非满液式蒸发器的制冷剂在管内流动，水在管簇外流动。制冷剂流动通常有几个流程，由于制冷剂液体的逐渐气化，通常越向上，其流程管数越多。为了增加水侧换热，在筒体传热管的外侧设有若干个折流板，使水多次横掠管簇流动。

其优点是：

①润滑油随制冷剂进入压缩机，一般不存在积油问题

②充灌的制冷剂少，一般只有满液式的1/3左右；

③t0在0℃附近时，水不会冻结。

但使用这种蒸发器必须注意：

①制冷剂有多个流程，在端盖转弯处如处理不好会产生积液，从而使进入下一个流程的液体分配不均匀，影响传热效果；

②水侧存在泄漏问题，由于折流板外缘与壳体间一般有1~3mm间隙，与传热管之间有2mm左右的间隙，因而会引起水的泄漏。实践证明，水的泄漏会引起水侧换热系数降低20%~30%，总的传热系数降低5%~15%。

主要注意事项介绍：(主要针对水冷式)

a.进水口要安装水过滤器，以防杂物进入蒸发器造成堵塞，同时要经常清洗过滤器，以保证水流正常。

b.长期停机且放水后，否则会将空调系统换热器冻坏。

c.系统的结垢处理：结垢后其进出水压差会逐步增加，换热性能逐步变差，必须进行水处理，对于有机物结垢(藻类)，可用含碱的溶掖(苏打水、NAOH)，必要时还可添加一些活性洗涤剂，用水泵进行循环，。对于无机化合物结垢，溶解它们的试剂主要是酸，但酸也会溶解不锈钢、铜等，所以一般采用有机酸(磷酸、甲酸、醋酸)。清洗完后必须用清水冲洗管路。

节流元件：

各种节流元件的对比：

毛细管是制冷系统中的节流部件，主要起节流和降压作用。

毛细管越细越长：阻力越大，蒸发温度越低，制冷达到的温度就越低；通过的冷媒量就越少，总制冷量就越低。

电磁四通阀：

四通阀换向工作原理图：

作用：热泵型空调是通过四通换向阀来改变制冷剂的流向，以使其夏天能制冷，冬天能制热。

电磁四通阀常见故障断送及分析方法

1、四通阀串气的判别：

启动压缩机并使四通阀换向，用手同时摸四通阀E、S、C三条接管，若三条接管均发热，证明四通阀换向未到位。

2、四通阀不能正常换向的故障

①电磁线圈损坏，先导阀不起作用；

②四通阀内阀滑被系统内部的赃物(氧化皮、杂物、劣化油脂)等卡住或粘住，一部分可用木棒或胶棒轻击四通阀阀体解决；

③阀体受外力冲击损坏(阀体凹)造成滑阀不能换向，从外观可判断；

④由于系统内部的液击使阀滑导向架断裂、端盖损坏变形，无法换向；

⑤四通阀内部间隙过大，阀座焊接时轻微烧坏泄漏量超标，造成串气，使滑阀两端压力平衡，无法推动滑阀换向；

⑥系统压力带来四通阀主滑块破碎，导致主滑块不能换向；

⑦先导阀内腔脏堵，导致先导阀不能工作；

⑧因系统原因，开机时主滑块就处在阀体中间，通电时两端压差无法建立起来，导致不能换向；这种故障有一部分通过敲击阀体和加充冷媒可以解决；

⑨系统有慢漏，冷媒较少，不能建立换向需要的压力差；

⑩四通阀阀体、毛细管或焊点有泄漏冷媒的一般的阀体表面有很多油脂,在阀体表面涂上肥皂水,如果有气泡产生,说明泄漏冷媒,如果在阀体、毛细管或毛细管焊接处有气泡,需要更换四通阀,如果在E、S、C或D管扩口处有气泡产生,可通过补焊解决；

截止阀：

截止阀在系统起到关断截止冷媒的作用：

1)截止阀解剖图

截止阀常见故障判断及原因分析：

截止阀在市场的质量问题主要表现为泄漏、不能正常联机等，造成此类故障主要原因有以下几个方面：

①阀芯泄漏：有两种情况，一种是阀芯关闭时漏、另一种是阀芯开启时漏，市场反馈的漏一般为第二种情况；一般为焊接时没有降温保护、系统杂质多造成密封胶圈损坏。

②截止阀与“室内外连接管螺母”连接的螺纹滑丝；主要产生原因为安装时操作不合理、用力过大造成；

③低压阀气门芯泄漏：一般由系统杂质多、焊接降温不到位、阀体与气门芯配合部位的直线段尺寸偏短，导致个别阀复位时卡及气门芯本身质量问题等原因造成；

④铜管与阀体焊接漏及阀芯太紧打不开；为阀芯关闭造作过紧造成。

⑤铜螺母开裂，产生泄漏。

⑥截止阀使用扭矩规定。

单向阀：

注意问题：

1、方向不能焊反；

2、焊接时需要湿布包住，保证阀芯不被焊坏；

3、阀体泄漏量。

氟路配件：

气液分离器：通常安装在压缩机的吸气管上，可使返回压缩机的制冷剂中的液体分离出来并储存在其底部，防止压缩机发生液击现象。

储液器：暂存储存系统多余的制冷剂，调节系统制冷剂量。

高低压开关：高低压开关是一种由压力信号控制的电器开关，防止空调管路上的压力过高或过低。

R22系统：

低压开关：≤0.05Mpa+0.03时，断开；≥0.15+0.05Mpa时，闭合；

高压开关：压力值≥3.20MPa±0.15时，断开；压力值≤2.6±0.2Mpa时，闭合。

R410A系统

低压开关：≤0.15Mpa+0.03时，断开；≥0.30+0.05Mpa时，闭合；

高压开关：≥4.2Mpa±0.15时，断开；≤3.0±0.2Mpa时，闭合；

高压开关(T3工况)：≥4.5Mpa±0.15时，断开；≤3.5±0.2Mpa时，闭合；

温度开关：排气温度保护，断开温度为120±5℃，恢复温度为80±15℃；

干燥过滤器：用于过滤水分和杂质，保持制冷系统的干燥和清洁，通常安装再节流元件之前。

电磁阀：用于自动接通和切断制冷系统的管路，是由电流通过电磁铁产生电磁吸力来控制阀门的起闭。

视液镜：当制冷系统管路内含有的水分过多时，视液镜上的指针将指向黄色的表格，此时应停止系统的运转。

风系统：

风机，常见的形式有轴流式和离心式。根据不同的风量、压头选择使用，一般室外机使用轴流式的较多，离心式主要用在室内机中。

水系统：

1、微压差开关：通过检测换热器进出水压差并与动作流量的相应压差值进行比较，输出开关信号，从而准确控制水流量。

使用要求：

1.开关安装位置应尽量靠近换热器进出水口，且水平正置安装(接线盒在上方)。

2.”+”接进水口，“-”接出水口。

3.开关铜体及连接管要加装保温层，以防冻裂。

4.严禁打开压差开关铜体！

2、放气阀

作用：水系统中有空气混入时，通过放气阀放掉空气。

使用要求：放气阀应安装在系统水路最高点或局部最高点，带延长管的注意保温。水系统开启后，要先通过放气阀将系统内空气放掉。

放气阀有自动和手动两种，如下图：

3、水路安全阀

作用：当水系统压力过高时自动打开，起保护作用。

安装要求：

(1)安装时阀口不能对着电控、电器部分防止泄压时水进入电控内；

(2)安全阀顶部在安装后必须朝上；

(3)安全阀的顶部不能有东西压住。

使用要求：

(1)在使用过程中防止人为的转动，同时应考虑水系统的气密性试验值应低于安全阀的设定值。

(2)安全阀的排口不能用东西堵塞。

4、水泵

作用：为水系统循环提供动力。

水泵选型要求：

1.噪音低、耐腐蚀和使用寿命长；

2.水流量与扬程符合要求；

3.密封性好。

水泵安装要点：

1.水泵进出口方向不可以安装反；

2.水泵进出口连接处密封要紧密；

3.水泵需要包保温；

4.有排水口的需要加排水管。

5、靶流开关

原理：当流量变化时,水流对靶产生一个作用力,致使杠杆转动,使永磁铁产生一定的位移,从而使磁感应头中的电路闭合或断开而达到报警或自控的目的。

安装注意点：

靶流垂直安装在管路中阀体上箭头应与水流方向一致；控制器前须有5-10(具体的产品有差别)倍管径长度的导向管道。

为使开关能感应流量的变化，流向片不得与管道接触，也不得与管道中任何节流装置接触。

靶流外部接线处需作“U”形弯防水处理。

6、膨胀罐

7.水压表

8.补水阀

工作原理：

(1)当系统压力小于设定压力时，阀门自动打开向系统内补水。

(2)出口压力可调：0.5-4bar，内置过滤器和止回阀。

安装注意点：

补水阀的安装便于调节与关断，补水阀的补水压力一般为可调数值，一般比机组水系统正常工作时的压力稍低；水平与垂直安装都可以但调节头不能朝下，压力表盘至于易看处；

补水阀装在机组水系统的进水管上，在使用过程中补水阀底部的关断开关需全开；

补水阀需有维修更换空间。

说明：一般小型设备水系统均只配备水泵、膨胀罐、压差开关或靶流开关、放气阀等。其他零件如安全阀、补水阀、水压表等为系统选配件；稍大型设备由于自身结构和零配件尺寸问题只配备进出水管接口，其他零配件均由工程上自己配备。

其他相关：

压缩机电容：

1)材料：金属膜纸介电容(性能更加稳定，寿命长)一般用到CBB60/CBB61/*CBB65(涡旋压缩机)

2)作用：使两相电流产生相位差，形成旋转磁场。

3)总结：随着电容器容量的增大，励磁电流就会越大，定子的旋转磁场就会越强，一般来说转速都会增加。

但当磁场达到一定程度后，定子就会出现磁饱和现象-温升过高,产生震动和噪音，效率下降，电机寿命缩短，所以一般不乱配高容量电容。

热保护器：

1)原理：两种不同热膨胀系数合金受热后向一个方向弯曲，触电离开，形成断路。

2)在扎线工艺中必须紧贴着漆包线，确保及时感应到漆包线产生的热量，一般与公共端串接。

3)绝缘等级为B级热保护器作用温度为130°，复位为90°，绝缘等级为F级热保护器作用，温度为145°，复位为105°。

单相异步电动机的原理：

1)单相异步电动机有两个绕组，一个为主绕组(工作绕组)，另一个是副绕组(起动绕组)，当定子绕组接到单相交流电源以后产生n1转速的旋转磁场。

2)转子导体在旋转磁场中被磁力线切割产生感应电动势。

3)自成闭路的转子导体在磁场中将有电流流过，载流的转子导体在旋转磁场中受到电磁力。

4)电磁力作用于转子将产生电磁转矩T，T驱动转子以转速n旋转。

冷媒：

现大部分空调使用的冷媒有R22、R407C、R410A，下面对三种冷媒作简单的介绍。

(1)三种冷媒在常温下为无色、无味的气体，加压可液化为无色透明的液体。

(2)R22的成分：R22100%，单一工质。

(3)R407C的成分，R32/R125/R134a，23/25/52%，非共沸混合工质，R407C系统与R22系统相比压力使用范围相同。由于R407C为非共沸混合工质，即在气液共存时，气相和液相的组分不同，在一定压力下，其饱和蒸气温度与饱和液体温度存在温度差。由于R407C为三元混合工质，充注必须以液态进行，如需减少不能像R22直接排放，否则会改变系统内冷媒组分比。(4)R410A的成分：R32/R125，50/50%，近共沸混合工质，R410A系统与R22系统一个最明显特点就是压力高，空调器在正常运行时工作压力平均比R22系统高60%，系统各部件耐压强度必须比R22系统加强，充注必须以液态进行。

电控相关知识：

整流滤波电路介绍：

其实它就是一个线形整流滤波电路，只是在整流滤波电路前增加了一个滤波器和PTC保护电路及电抗器。

由于滤波电容的容量特别大，初次上电时，电路中接近短路，很容易造成跳闸。加上PTC后，流过PTC的电流过大，PTC过热，电阻增大，使电流减小。约2秒后，电容充满电，电控输出使继电器吸合，PTC失去作用。

1、完成电源由交流到直流的转换(220V交流变为310V直流，380V交流变为540V直流)

2、室外电控盒中另外一个整流桥堆不做整流用，而是用做一对二极管，配合电抗器，用以提高整机功率因素。

主要要考虑几项参数：最大整流电流、最大浪涌电流、最高反向工作电压。

3、电抗器

作用：变频空调室外控制器一般都有大电抗器，目的是为了提高整机的功率因素及通过谐波电流测试。为了符合3C标准，通过谐波电流测试。

检测：电抗器直流电阻约120mΩ，直接用万用表二极档判断其好坏。

4、滤波器

作用：为了通过EMC测试的干扰功率及干扰电压测试而采用的一种一体化滤波器件。

检测：单相滤波器输入输出电压为交流220V，三相输入输出均为交流380V，可以用万用表交流电压档检测其好坏。

5、电解电容

作用：用做直流电源滤波，单相空调每套控制器使用3-6个(560uF/个)，三相电源空调一般为2个(3300uF/个)。

检测：从外观及用万用表判断其好坏。

6、PTC热敏电阻

作用：对于变频电路中避免上电时对电网的冲击。

检测：流过PTC的电流过大，PTC过热，电阻增大，使电流减小，其它阻值在25℃下约39Ω。