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空调为什么要抽真空？抽真空要注意哪些问题？

发布于：2024-09-10 10:52:10 来自：暖通空调/暖通资料库 [复制转发]

空调抽真空是制冷系统安装调试中至关重要的一环 , 其目的是排除系统内的空气、水汽等非冷凝性气体 , 为制冷剂的安全高效运行创造条件。然而在实际操作中 , 抽真空常常被忽视或应付了事 , 尤其是变频空调蓬勃发展后 , 抽真空不彻底引发的故障层出不穷。本文就一起来谈下这个问题。

一、引言

空调制冷系统是一个密闭回路,其内部充注了制冷剂,依靠蒸发吸热、压缩升温、冷凝放热、节流降压等循环过程来实现制冷[1]。然而系统在安装过程中不可避免地混入空气、水汽等非冷凝性气体,这些杂质会影响系统传热,降低制冷效率,甚至引发压缩机等主要部件的损坏。

AHRI《制冷剂管路设计与施工规范》明确规定: 所有新安装、检修过的空调系统,投入运行前必须进行抽真空处理[2]。 抽真空就是利用真空泵产生负压,强制抽除系统内的空气和水分,为纯净制冷剂填充创造条件。然而,由于种种主客观因素,抽真空工艺常常得不到有效执行,尤其对尺寸更加紧凑、结构更为复杂的变频空调,如何适应其特点做好抽真空更需要系统研究。

二、空调抽真空的必要性分析

(一)空调为什么要抽真空?
与其他生活电器不同,空调通过制冷剂在密闭管路中相变流动来传递热量,其高效运行的前提是系统高度真空,不能有空气等非冷凝气体存在[3]。一方面,空气会破坏制冷剂的相变环境,使其冷凝温度升高,蒸发温度降低,循环焓差减小,制冷效果下降。另一方面,空气会在高温高压下发生氧化,生成酸性物质腐蚀管壁,造成制冷剂泄漏。最重要的是,空气会在压缩机吸气罩囊聚积成气囊,压缩后体积骤增,引起压缩机气蚀、过热,加剧活塞、阀片的磨损,甚至卡死电机[4]。因此,彻底抽除空调系统内的空气是制冷剂高效稳定运行的基础。

(二)不抽真空有何危害?
如果空调系统混有空气、水汽,其危害涉及方方面面[5]:
1.空气会抑制制冷剂蒸发,使蒸发压力降低,蒸发温度偏低,供冷不足,压缩机耗电量增加。
2.空气会恶化传热效果,使冷凝压力升高,冷凝温度偏高,散热不畅,压缩机负荷加重。
3.空气与制冷剂油混合,使润滑油粘度下降,润滑效果变差,加速压缩机零部件磨损。
4.空气中的氧气在高温下氧化制冷剂,生成酸性物质腐蚀金属材料,造成管路泄漏。
5.混入的水汽在低温下结霜,阻塞毛细管,降低节流能力,影响系统平衡。
6.水汽还会水解制冷剂,生成游离酸腐蚀绝缘漆,导致电机烧毁。

三、抽真空与外气排空法对比

为去除空调系统内的空气等非冷凝气体,业界除了规范的抽真空工艺,还流行一种简易的"外气排空法"。那么二者到底有何区别呢?

(一)工艺原理
抽真空法是在系统中接入专用真空泵,利用泵的抽吸作用,在泵前制造负压,强制抽除管路内的空气、水汽等,使系统压力低于大气压,直至达到规定的真空度[6]。由于空气在负压下剧烈膨胀,体积显著增大,更易被抽吸,而水汽在低压环境下沸点降低,极易汽化被带走,因此抽真空不但能有效去除空气,还能脱除管壁吸附的水分。
外气排空法是利用制冷剂在常压下的气液二相流动将空气等非冷凝气体从系统排出[7]。具体做法是,先用氮气或干燥空气将系统吹扫至洁净,然后充注适量液态制冷剂,打开压缩机吸排气阀,在常压下短时运转,使气态制冷剂高速流过,带走管内残留空气,再迅速关闭吸排气阀,如此反复几次,直到排出的气体中不再有空气成分。

(二)方法优劣
相比之下,抽真空法的效果显然更加彻底,具有如下优点[8]:
1.抽真空能创造负压环境,使混入的空气充分膨胀,易于排净;
2.抽真空过程水汽沸点降低,管壁水分解吸附汽化被带走,确保系统干燥;
3.抽真空能将系统压力降至规定值,为制冷剂安全充注提供依据;
4.真空泵可连续运行,操作方便,几乎能抽除所有非冷凝气体。

相比之下,外气排空法则存在明显不足:
1.排空过程在常压下进行,空气体积膨胀有限,不易彻底排出;
2.制冷剂气流对水汽携带能力差,系统内湿度较高,积水隐患大;
3.频繁充放气体不利于系统清洁,影响压缩机润滑;
4.无法准确控制系统压力,制冷剂充注缺乏定量依据。
5.多次重复冲洗费时费力,既浪费人力,又损耗制冷剂。

综上,虽然外气排空操作较简单,但无法从根本上去除水汽,不能准确把控终压,只适用于简单管路。而抽真空工艺虽然需要专门设备,但能全面脱水除尘、定量控压,是空调系统普遍适用的必要手段。

四、变频空调抽真空案例分析

随着变频技术的发展,变频空调以其舒适节能、温度恒定、噪音低等优点受到青睐。但变频空调内部结构更加复杂,抽真空不彻底极易引发故障。

某小区业主反映,新装的一台2匹变频挂机,制冷效果差,启动困难,噪音大。检查发现,虽然安装工在装机前对空调做了"排空"处理,但由于时间短、次数少,系统内残留大量空气。空气恶化了传热效果,使蒸发温度过低,供冷量不足;空气聚集在压缩机吸气罩囊,启动时体积骤增阻碍转子转动,运行时混入气缸加剧活塞磨损。同时,水汽未被彻底去除,在低温下结霜堵塞毛细管,影响节流降压,导致系统失衡。

针对这一问题,维修人员采取如下措施:

首先,拆下单向阀等部件,将系统连成通路。

其次,接入真空泵,设定目标真空度为-1.0bar,连续抽真空2小时以上。观察到系统压力稳定在-0.99bar,用气体检漏仪未发现空气残留,用干湿温度计显示管内露点低于-40℃,判断系统真空合格。

最后,在真空状态下充注定量制冷剂,测试机组各项性能指标均正常。

五、抽真空操作要点总结

通过以上分析,可以看出抽真空对变频空调安全高效运行至关重要。为确保抽真空质量,总结以下操作要点[9]:

(一)设备选择
1.选用旋片式真空泵,抽速不低于50L/s,极限真空度优于-1.0bar。
2.根据空调冷量大小,配置直径在Φ9.5mm以上的铜管作抽真空管路。
3.选用数字式真空表,量程应覆盖-1~0bar,分辨率达到1mbar。

(二)操作规范
1.连接抽真空管路前,彻底吹扫空调管道,去除焊接残渣、灰尘颗粒。
2.抽真空时,拆除单向阀、过滤器等单向部件,保证系统连通。
3.处理分歧较多的管路,宜对不同支管分别抽真空后再合并。
4.抽真空过程要缓慢,每次持续时间不少于2小时,避免汽蚀损坏真空泵。
5.边抽真空边检漏,发现真空度回升应及时查找原因,排除故障。
6.真空度达到-1.0bar后,用干湿温度计测露点,要求低于环境温度5℃以上。
7.合格后关闭真空泵,静置30分钟,真空度回升应小于0.05bar。

(三)注意事项
1.抽真空前,必须彻底清洗管路,确保内部无焊渣、切屑等固体颗粒。
2.连接抽真空管时,要用扭矩扳手拧紧,必要时做二次硬钎焊。
3.所有管件、管路、真空表都要符合抽真空标准,避免漏气影响真空度。
4.采用合格的真空泵油,定期检查油位、油质,及时排水、补油、换油。
5.抽真空合格后立即充注制冷剂,缩短系统暴露时间,减少水汽混入。
6.加注制冷剂后要进行试运行,检查空调各项性能指标。

参考文献:
[1]蒋大明,李玉祥.制冷空调原理与设备[M].北京:机械工业出版社,2016:96-108.
[2]AHRI.Refrigerant piping design and installation standard: IP-11996[S].Virginia: Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute, 1996.
[3]沙鹏, 周洪斌.空调器中抽真空的重要性分析[J].制冷与空调,2007(3):87-89.
[4]姚晓华,罗文豪.空调压缩机损坏原因分析[J].制冷与空调,2016,16(1):114-116.
[5]杨富荣,杜春雷.变频空调器抽真空工艺研究[J].制冷与空调,2010,10(6):112-114.
[6]雷平,陈学东.真空技术与设备[M].北京:机械工业出版社,2015:204-216.
[7]王洪恩,王哲.外气置换排空技术在空调安装中的应用[J].制冷与空调,2008(8):100-101.
[8]姜楠.空调器真空技术研究[D].合肥:合肥工业大学,2016.
[9]叶芳.变频空调器抽真空工艺优化方案[J].科技创新与应用,2013(33):109-110.
[10]中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范: GB 50736-2012[S].北京:中国计划出版社,2012.

空调真空

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