空调器制冷系统原理和零部件介绍

空调器的制冷制热基本原理几个重要概念：

焓：用于流体，指特定温度作为起点时物质所含的热量。1标准大气压，0℃的焓值为0.焓随流体的状态、温度和压力等参数变化，当对流体加热或加给外功时，焓就增大；反之，流体被冷却或蒸汽膨胀向外作功，焓就减少。

熵：是一个导出的热力状态参数，当制冷剂吸收热量时，熵值必须增加，反之放热时，熵值减少；熵值的变化，可以判断制冷剂与外界之间热流的变化。

节流：指流体通过狭小截面时压力降低，不作外功，而且节流前后一定距离处的速度不变的过程。如果制冷剂通过的电子膨胀阀，由于冷媒流速较大，通过阀门截面的时间短，冷媒基本来不及与外界进行热交换，这种情况当作绝热节流处理。

临界状态：在饱和状态中，液态和气态两相共存。但当饱和温度继续升高，到达某一温度时，物质的液相和气相的区别就会消失，这时液相不再存在，此时对应状态点为临界点。

显热和潜热：显热是指物体被加热或冷却时只有温度变化而无相变（或形态变化）时所得到或放出的热量；潜热是指物体相变而温度不变时吸收或放出的热量。

空调器的制冷循环流程

进行制冷运行时，来自室内机蒸发器的低压低温制冷剂气体被压缩机吸入压缩成高压高温气体，排入室外机冷凝器，通过轴流风扇的作用，与室外的空气进行热交换而成为中温高压的制冷剂液体，经过毛细管的节流降压、降温后进入蒸发器，在室内机的风扇作用下，与室内需调节的空气进行热交换而成为低压低温的制冷剂气体，如此周而复始地循环而达到制冷的目的。

空调器的工作原理流程图(制冷)

空调器的制热循环

当进行制热运行时，电磁四通换向阀动作，使制冷剂按照制冷过程的逆过程进行循环。制冷剂在室内机换热器中放出热量，在室外机换热器中吸收热量，进行热泵制热循环，从而达到制热的目的。

空调器的工作原理 (制热)

制冷工作状态参数

（1）制冷系统正常低压在0.39～0.59MPa之间；制冷系统正常高压在1.57～2.16MPa之间。

（2）空调器出风口温度应为12℃～15℃之间，空调器进出风口温度差应在10℃左右。

注：以上参数与室内或室外环境温度有很大关系。

（3）全封闭活塞旋转式压缩机外壳温度在80℃左右。全封闭涡旋式压缩机外壳温度在60℃左右。

（4）低压管温度一般在12℃左右，正常时低压管应结露但不能结霜，如结霜说明系统缺氟或堵塞。

（5）压缩机排气管温度一般在80℃～90℃之间，如温度过低，说明系统缺氟或堵塞；如温度过高，说明系统内有空气或压缩机机械故障。

（6）可根据吸气管结露情况来加氟，氟未加够时，吸气管会出现结霜现象，当压缩机储液罐上半部结露时，说明此时加氟量基本适中（具体以低压标准压力为准）。

制热工作状态参数

（1）制冷系统正常低压应在0.29～0.39MPa之间，制冷系统正常高压应在1.47～2.16MPa之间。

（2）冬季加氟时，制冷系统低压以不超过0.39MPa为好。

（3）热泵型空调器出风口温度应在32℃～40℃之间，进出风口温度差应大于15℃。

注：以上参数与室内或室外环境温度有很大关系，检修时要具体进行分析。

（4）电热型空调器出风口温度一般应在30℃～45℃之间，其进出风口温度差应大于15℃以上。

（5）压缩机外壳温度应比制冷状态下低10℃左右。

（6）冬季加氟时，应将空调器置于制冷状态下，最好采用定量加注，如条件不允许，可通过测量系统高压来加氟，其高压一般不超过1.76MPa为好。

常见的几种保护

1、制冷模式下的常见保护功能

（1）蒸发器的低温保护---若连续3分钟T2≤2 ℃ ，则压缩机、室外风机关；当T2≥8 ℃ 时，退出保护；

（2）冷凝器的高温保护—若连续3秒钟T3 ≥ 62℃ ，则压缩机、室外风机关；当T3≤48 ℃ 时，退出保护

（3） 当T1≤TS－2时，压缩机及外风机关；当T1≥TS时，压缩机及外风机开。

2、制热模式下的常见保护功能

（1）防冷风保护—在压缩机开后5分钟内防冷风功能有效，T2 ≥ 25℃时，开低风， T2 ≥ 32℃ 时开高风， T2≤20 ℃ 时停风机；

（2）蒸发器高温保护—当T2 ≥ 56℃ 时，停室外风机，当T2≥ 62℃，停压缩机和室外风机；当 T2≤50℃ 时，恢复正常。

（3）当T1≤TS+4时，压缩机和外风机开；当T1≥TS+6时，压缩机和外风机关。压缩机每次启动之后，先无条件运行7分钟，之后才进行6.2.1中的温度控制。

3、室外机保护

（1）低压保护

当低压端压力低于0.5公斤时，系统出现保护，当压力恢复到1.5公斤时，系统恢复正常；

（2）高压保护

当系统压力超过34公斤时，系统出现保护；此时要防止系统发生爆炸；

（3）电流保护

当电流大于额定电流1.8倍时，如果持续维持3分钟，系统将出现保护；

当电流大于额定电流2倍时，如果持续维持2秒钟，系统将出现保护；

另外：挂机的四次过电流保护：

如果连续四次开压缩机5分钟内出现电流保护而关压缩机 ，压缩机正常运行时间超过5分钟则四次计数清零。

a.连续3秒大于额定电流2.8倍

b.连续5分钟大于额定电流2.2倍

（4）排气温度保护

当排气温度大于120 ℃ 时，系统出现保护，当排气温度恢复到90℃ 时，系统恢复正常；

（5）相序保护

（6）缺相保护

空调器的制冷零部件介绍

压缩机(旋转式、涡旋式、活塞式)

压缩机常见故障

1、堵转

（1）压缩机不动作，且发出“嗡嗡”声

原因：异物入，曲轴、活塞、气缸等运动部件卡死；高低压侧的压力不平衡；电机烧损；电压过低（单相低于187V，三相低于323V）；压缩机缺油或过负荷运行，机械部件严磨；机油劣化，机械部件严磨；低温制热时，压缩机附近温度过低（低于-15℃）；压缩机电容损坏或衰减，定转子间隙不良。

（2）压缩机可以动作，但在很短的时间内停止运行（排气压力低）

原因：压缩机吸入液体；冷凝器故障；保护器动作；管道阻力大；

（3）压缩机可以动作，但因电流逐渐增加而停机（排气压力高）

原因：保护器动作；吸气压力过高；压缩机的机械部分受到损伤；

（4）压缩机运转电流大

原因：两器故障；制冷系统堵塞；过载运行（冷媒量、电压）；风机马达转速（电容衰减、风机故障）；

2、噪音大

原因：

（1）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；

（2）管道振动声、马达和风叶声、钣金共振声；

（3）系统内有空气混入时，会有气流声；

（4）系统内有杂质或铜屑时，会发生金属撞击阀片声；

（5）定转子间隙不良；

(6)阀片与泵体间隙过小；

(7)泵磨损、压痕、螺钉损伤、阀片与活塞撞击、储液罐异声；

(8)缺少冷冻机油；

(9)液态冷媒进入压缩机，产生液压缩；

(10)当声音比正常高出许多或持续有异声时，可判为压缩机不合格。

3、无吸排气能力、高低压串气

原因：

（1）压缩机本身原因：阀片间隙大、卡死（转子式）；曲轴断，无转动；弹簧断；压缩机缺油、阀片磨耗过量；

（2）外部原因：异物进入压缩机气缸；四通阀串气；缺冷媒；三相电源，电源反相会造成压缩机反转；水分超标，产生冰堵现象；

4、绕组开路、绕组漏电、绕组匝间短路

原因：电机烧损，绕组开路、短路或与外壳击穿；氧化皮等异物附着在压缩机内部的接线端子上，使得绝缘不良；接线端子位置有杂质或水分，使得端子对地绝缘不良。主、副绕组接错，导致副绕组烧坏，阻值下降；环境湿气太重或有化学气体及灰尘飞舞；

5、绕组电流大

原因：系统其他部件（主要是电机、电控）工作是否正常；定子烧损（线圈短路、过负荷、缺相运行、冷媒泄漏、泵磨损引起的烧损）；冷媒充注量过多会造成功率高；系统是否有可能堵塞情况，导致高压过高，低压过低的情况发生；电容是否正常；环境温度过高；

6、过载保护器坏（外置式保护器）

原因：大电流使保护器产生不可恢复的熔断；环境恶劣，电源不良，长期高温过负荷的情况使得保护器太过频繁地通断；

压缩机爆炸的技术分析

1、现状：近年来，在维修空调的过程中，陆续出现了有关压缩机爆炸的事故。其维修操作过程，基本上是，在未连接室内机的情况下，将室外机进行抽真空处理，并在通电运行的情况下对室外机进行冷媒充注，但因系统低压侧存在泄露而吸入空气，从而导致了压缩机爆炸事故的发生。

2、爆炸现场照片：

3、压缩机爆炸发生的机理

(1)压缩机爆炸需同时满足以下三个必要条件：

a.系统高压侧堵塞（压缩机运行时产生异常高温、高压）

b.吸入空气压缩（助燃气体进入）

c.压缩机运行

(2)爆炸的原因分析：

压缩机吸入较多的空气，空气经气缸压缩，进入壳体，在排气侧有堵塞的情况下会短时间内导致压缩机壳体内异常高温、高压，使得矿质冷冻机油汽化；压缩机壳体内的冷冻机油、空气混合物在高温高压条件导致自燃发生爆炸。

4、相关情况说明

(1)据调查在日本、泰国、台湾及中国内地都曾经发生过因空气运行而发生爆炸的事例。

(2)空气运行发生环节多为商件检完毕回收冷媒时（因高压侧截止阀关闭，低压侧快速接头泄漏造成）或在对空调系统和压缩机进行故障调查、维修时（因排气侧焊都或高压阀关闭，吸气侧吸入大量空气造成）。

蒸发器

分体机蒸发器一般为2排，分为2折、3折和4折

柜机和窗机的蒸发器相似，没有折，一般有2排或3排，结构比较简单，但流路比较复杂；

蒸发器多为亲水冲缝铝箔，有利于排水和换热，防止氧化铝（白粉）吹出。

冷凝器

冷凝器分为风冷和水冷两种，家用空调器采用的是风冷冷凝器；

图中的冷凝器是由长U管和铝箔串成的风冷串片式冷凝器；

四通阀常见故障判断与分析方法

1、空调不能正确和正常地从制冷转换成制热或从制热转换成制冷，这种情况就是四通阀不能正常换向的故障，主要原因有以下几点：

（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；特别注意使用大金和三洋涡旋压缩机时产生液击的比例较大；

（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；

２、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；

四通阀维修注意事项

1、新四通阀使用前四个管口应是用塑料塞塞紧,防止杂志进入四通阀内;焊接前注意观看四通阀滑块位置在四通阀主阀体内部构造图的左边,如果在中间或在右边,轻敲阀体,将阀块敲到左边;

2、四通阀在烧焊前必须取下先导阀的线圈，以免焊接过程不当而烧坏线圈;

3、在焊下四通阀前，必须用湿布将四通阀包住，并将四通阀组件整个焊下，注意焊接时火焰的方向，不允许火焰对阀体进行加热;

4、将组件中的四通阀用湿布包住，为了控制四通阀组件管路件之间相对角度，可以采取拆下一根管路件重新装新阀焊接好后，再拆换其它管路件方法。更换过程中应保证新旧四通阀内部不被烧坏，确保新阀的焊接质量和旧阀退返后的分析效果；

5、焊接时要充氮保护，以免产生氧化皮

2、新冷媒特点（R410A)

（1）与R22相比，R410A系统有一个显著的优势：蒸发器的热传递高35%，冷凝器的热传递高5%，而R407C和R134a的热传递系数均低于R22。

（2）其循环工作压力比HCFC-22约高57%，单位容积制冷量比HCFC-22约大43%，制冷系数比HCFC-22约小7.7%，其余参数与HCFC-22基本接近。

（3）同等质量流量下，R410A的压降比较小，使其可以使用比R22或其他制冷剂更小的管路和阀门，从而可以降低材料的成本。

（4）与R410A相匹配的系统较之R22的系统，可以采用较小体积的冷凝器和蒸发器，成本更低，而且最高可达30%的制冷剂充注减少量。制冷剂充注量的减少不仅可以降低成本，而且还能提高整个系统的可靠性。

（5）由于压缩机在在压缩过程中的损耗更低，蒸发器和冷凝器具有更强的热传递性，整个系统内的压降更小，所以在相同冷量，相同冷凝温度的系统中，R410A系统的能效比（COP）比R22系统高出6%。高效的热传递和更小的压降使其在相同的运转条件下，冷凝温度更低，蒸发温度更高，这使压缩机在耗电更少，效率比更高的情况下，获得一个更好的运行范围。

3、新冷媒机器安装维修注意事项（必须使用R-410A专用工具以及材料）

（1）在操作中如有冷媒泄漏，请及时进行通风换气，如果冷媒泄漏在室内，一旦与电风扇、取暖炉、电炉等器具发出的电火花接触，将会形成有毒气体。

（2）在进行安装、移动空调时，请不要将R-410A冷媒以外的空气混入空调的冷媒循环管路中。如果混入空气等气体，将导致冷媒循环管路高压异常，造成循环管路破裂、裂纹的主要原因。

（3）请不要与其他的冷媒、冷冻机油进行混合。

（4）由于R-410A的压力比较高，所以将配管、工具等作为专用。

（5）由于R-410A是一种模拟共沸混合冷媒，在添加冷媒时，使用液体方式添加。（使用气体方式添加时，冷媒的组成成分会发生变化，导致空调的性能也发生变化）

（6）使用R-410A冷媒的家用空调，压力比传统的R-22冷媒的空调要大的多，所以，在选择材料方面，一定要与R-410A相适应。