Chapter 2
第二章 空調(diào)器制冷系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié) 制冷系統(tǒng)工作原理

一、單冷型空調(diào)器制冷系統(tǒng)

1.制冷系統(tǒng)循環(huán)

單冷型空調(diào)器制冷循環(huán)原理圖見(jiàn)圖2-1，實(shí)物圖見(jiàn)圖2-2。

來(lái)自室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器的低溫低壓制冷劑氣體被壓縮機(jī)吸氣管吸入，壓縮成高溫高壓氣體，由排氣管排入室外機(jī)冷凝器，通過(guò)室外風(fēng)扇的作用，與室外的空氣進(jìn)行熱交換而成為低溫高壓的制冷劑液體，經(jīng)過(guò)毛細(xì)管的節(jié)流降壓、降溫后進(jìn)入蒸發(fā)器，在室內(nèi)風(fēng)扇的作用下，吸收房間內(nèi)的熱量（即降低房間內(nèi)的溫度）而成為低溫低壓的制冷劑氣體，再被壓縮機(jī)壓縮，制冷劑的流動(dòng)方向?yàn)棰佟凇邸堋荨蕖摺伲绱酥芏鴱?fù)始地循環(huán)以達(dá)到制冷的目的。制冷系統(tǒng)主要位置壓力和溫度見(jiàn)表2-1。

說(shuō)明：圖中紅線表示高溫管路，藍(lán)線表示低溫管路。

2.單冷型空調(diào)器制冷系統(tǒng)主要部件

單冷型空調(diào)器的制冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器組成，稱為制冷系統(tǒng)四大部件。

（1）壓縮機(jī)

壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，將低溫低壓氣體壓縮成為高溫高壓氣體。壓縮機(jī)由電機(jī)部分和壓縮部分組成。電機(jī)通電后運(yùn)行，帶動(dòng)壓縮部分工作，使吸氣管吸入的低溫低壓制冷劑氣體變?yōu)楦邷馗邏簹怏w。

壓縮機(jī)常見(jiàn)形式有3種：活塞式、旋轉(zhuǎn)式、渦旋式，實(shí)物外形見(jiàn)圖2-3。活塞式壓縮機(jī)常見(jiàn)于老式柜式空調(diào)器中，通常為三相供電，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用；旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)大量使用在1～3P的掛式或柜式空調(diào)器中，通常使用單相供電，是目前最常見(jiàn)的壓縮機(jī)；渦旋式壓縮機(jī)通常使用在3P及以上柜式空調(diào)器中，通常使用三相供電，由于不能反向運(yùn)行，使用此類(lèi)壓縮機(jī)的空調(diào)器室外機(jī)設(shè)有相序保護(hù)電路。

（2）冷凝器

冷凝器實(shí)物外形見(jiàn)圖2-4，其作用是將壓縮機(jī)排氣管排出的高溫高壓氣體變?yōu)榈蜏馗邏阂后w。壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣體進(jìn)入冷凝器后，吸收外界的冷量，此時(shí)室外風(fēng)機(jī)運(yùn)行，將冷凝器表面的高溫排向外界，從而將高溫高壓氣體冷凝為低溫高壓液體。

常見(jiàn)形式：常見(jiàn)外觀形狀有單片式、雙片式或更多。

（3）毛細(xì)管

毛細(xì)管由于價(jià)格低及性能穩(wěn)定，在定頻空調(diào)器和變頻空調(diào)器中都有大量使用，安裝位置和實(shí)物外形見(jiàn)圖2-5，目前部分變頻空調(diào)器使用電子膨脹閥代替毛細(xì)管作為節(jié)流元件。

毛細(xì)管的作用是將低溫高壓液體變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w。從冷凝器排出的低溫高壓液體進(jìn)入毛細(xì)管后，由于管徑突然變小并且較長(zhǎng)，因此從毛細(xì)管排出的液體的壓力已經(jīng)很低，由于壓力與溫度成正比，此時(shí)制冷劑的溫度也較低。

（4）蒸發(fā)器

蒸發(fā)器實(shí)物外形見(jiàn)圖2-6，其作用是吸收房間內(nèi)的熱量，降低房間溫度。工作時(shí)毛細(xì)管排出的液體進(jìn)入蒸發(fā)器后，低溫低壓液體蒸發(fā)吸熱，使蒸發(fā)器表面溫度很低，室內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，將冷量輸送至室內(nèi)，降低房間溫度。

常見(jiàn)形式：根據(jù)外觀不同，常見(jiàn)有直板式、二折式、三折式或更多。

二、冷暖型空調(diào)器制冷系統(tǒng)

在單冷型空調(diào)器的制冷系統(tǒng)中增加四通閥，即可組成冷暖型空調(diào)器的制冷系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)既可以制冷，又可以制熱。但在實(shí)際應(yīng)用中，為提高制熱效果，又增加了過(guò)冷管組（單向閥和輔助毛細(xì)管）。

1.四通閥安裝位置和作用

四通閥安裝在室外機(jī)制冷系統(tǒng)中，作用是轉(zhuǎn)換制冷劑流量的方向，從而將空調(diào)器轉(zhuǎn)換為制冷或制熱模式，見(jiàn)圖2-7左圖，四通閥組件包括四通閥和線圈。

見(jiàn)圖2-7右圖，四通閥連接管道共有4根，D口連接壓縮機(jī)排氣管，S口連接壓縮機(jī)吸氣管，C口連接冷凝器，E口連接三通閥經(jīng)管道至室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器。

2.四通閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖2-8，四通閥可細(xì)分為換向閥（閥體）、電磁導(dǎo)向閥、連接管道共3部分。

（1）換向閥

將四通閥翻到背面，并割開(kāi)閥體表面銅殼，見(jiàn)圖2-9，可看到換向閥內(nèi)部器件，主要由閥塊、左右2個(gè)活塞、連桿、彈簧組成。

活塞和連桿固定在一起，閥塊安裝在連桿上面，當(dāng)活塞受到壓力變化時(shí)其帶動(dòng)連桿左右移動(dòng)，從而帶動(dòng)閥塊左右移動(dòng)。

見(jiàn)圖2-10左圖，當(dāng)閥塊移動(dòng)至某一位置時(shí)使S-E管口相通，則D-C管口相通，壓縮機(jī)排氣管D排出高溫高壓氣體經(jīng)C管口至冷凝器，三通閥E連接壓縮機(jī)吸氣管S，空調(diào)器處于制冷狀態(tài)。

見(jiàn)圖2-10右圖，當(dāng)閥塊移動(dòng)至某一位置時(shí)使S-C管口相通，則D-E管口相通，壓縮機(jī)排氣管D排出的高溫高壓氣體經(jīng)E管口至三通閥連接室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器，冷凝器C連接壓縮機(jī)吸氣管S，空調(diào)器處于制熱狀態(tài)。

（2）電磁導(dǎo)向閥

電磁導(dǎo)向閥由導(dǎo)向毛細(xì)管和導(dǎo)向閥本體組成，見(jiàn)圖2-11。導(dǎo)向毛細(xì)管共有4根，分別連接壓縮機(jī)排氣管D管口、壓縮機(jī)吸氣管S管口、換向閥左側(cè)A管和換向閥右側(cè)B管。導(dǎo)向閥本體安裝在四通閥表面，內(nèi)部由小閥塊、銜鐵、彈簧、堵頭（設(shè)有四通閥線圈的固定螺釘）組成。

見(jiàn)圖2-12，導(dǎo)向閥連接4根導(dǎo)向毛細(xì)管，其內(nèi)部設(shè)有4個(gè)管口，布局和換向閥類(lèi)似，小閥塊安裝在銜鐵上面，銜鐵移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)小閥塊移動(dòng)，從而接通或斷開(kāi)導(dǎo)向閥內(nèi)部下方3個(gè)管口。銜鐵移動(dòng)方向受四通閥線圈產(chǎn)生的電磁力控制，導(dǎo)向閥內(nèi)部的閥塊之所以稱為“小閥塊”，是為了和換向閥內(nèi)部的閥塊進(jìn)行區(qū)分，2個(gè)閥塊所起的作用基本相同。

3.制冷和制熱模式轉(zhuǎn)換原理

（1）制冷模式

當(dāng)室內(nèi)機(jī)主板未向四通閥線圈供電時(shí)，即希望空調(diào)器運(yùn)行在制冷模式。

室外機(jī)四通閥因線圈電壓為交流0V，見(jiàn)圖2-13，電磁導(dǎo)向閥內(nèi)部銜鐵在彈簧的作用下向左側(cè)移動(dòng)，使得D口和B側(cè)的導(dǎo)向毛細(xì)管相通，S口和A側(cè)的導(dǎo)向毛細(xì)管相通，因D口連接壓縮機(jī)排氣管，S口連接壓縮機(jī)吸氣管，因此換向閥B側(cè)壓力高、A側(cè)壓力低。

見(jiàn)圖2-14和圖2-15，因換向閥B側(cè)壓力高于A側(cè)，推動(dòng)活塞向A側(cè)移動(dòng)，從而帶動(dòng)閥塊使S-E管口相通，同時(shí)D-C管口相通，即壓縮機(jī)排氣管D和冷凝器C相通，壓縮機(jī)吸氣管S和連接室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器的三通閥E相通，制冷劑流動(dòng)方向?yàn)棰佟鶧→C→②→③→④→⑤→⑥→E→S→⑦→①，系統(tǒng)工作在制冷模式。制冷模式下系統(tǒng)主要位置壓力和溫度見(jiàn)表2-1。

（2）制熱模式

當(dāng)室內(nèi)機(jī)主板向四通閥線圈供電時(shí)，即希望空調(diào)器處于制熱模式。

見(jiàn)圖2-16，室外機(jī)四通閥線圈電壓為交流220V，產(chǎn)生電磁力，使電磁導(dǎo)向閥內(nèi)部銜鐵克服彈簧的阻力向右側(cè)移動(dòng)，使得D口和A側(cè)的導(dǎo)向毛細(xì)管相通，S口和B側(cè)的導(dǎo)向毛細(xì)管相通，因此換向閥A側(cè)壓力高、B側(cè)壓力低。

見(jiàn)圖2-17和圖2-18，因換向閥A側(cè)壓力高于B側(cè)壓力，推動(dòng)活塞向B側(cè)移動(dòng)，從而帶動(dòng)閥塊使S-C管口相通，同時(shí)D-E管口相通，即壓縮機(jī)排氣管D和連接室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器的三通閥E相通，壓縮機(jī)吸氣管S和冷凝器C相通，制冷劑流動(dòng)方向?yàn)棰佟鶧→E→⑥→⑤→④→③→②→C→S→⑦→①，系統(tǒng)工作在制熱模式。制熱模式下系統(tǒng)主要位置壓力和溫度見(jiàn)表2-2。

4.單向閥與輔助毛細(xì)管（過(guò)冷管組）

過(guò)冷管組實(shí)物外形見(jiàn)圖2-19，作用是在制熱模式下延長(zhǎng)毛細(xì)管的長(zhǎng)度，降低蒸發(fā)壓力，蒸發(fā)溫度也相應(yīng)降低，能夠從室外吸收更多的熱量，從而增加制熱效果。

辨認(rèn)方法：輔助毛細(xì)管和單向閥并聯(lián)，單向閥具有方向之分，帶有箭頭的一端接二通閥銅管。

單向閥具有單向?qū)ㄌ匦裕评淠Ｊ较轮苯訉?dǎo)通，輔助毛細(xì)管不起作用；制熱模式下單向閥截止，制冷劑從輔助毛細(xì)管通過(guò)，延長(zhǎng)毛細(xì)管的總長(zhǎng)度，從而提高制熱效果。

（1）制冷模式（見(jiàn)圖2-20左圖）

制冷劑流動(dòng)方向?yàn)椋簤嚎s機(jī)排氣管→四通閥→冷凝器（①）→單向閥（②）→毛細(xì)管（④）→過(guò)濾器（⑤）→二通閥（⑥）→連接管道→蒸發(fā)器→三通閥→四通閥→壓縮機(jī)吸氣管，完成循環(huán)過(guò)程。

此時(shí)單向閥方向標(biāo)識(shí)和制冷劑流通方向一致，單向閥導(dǎo)通，短路輔助毛細(xì)管，輔助毛細(xì)管不起作用，由毛細(xì)管獨(dú)自節(jié)流。

（2）制熱模式（見(jiàn)圖2-20右圖）

制冷劑流動(dòng)方向?yàn)椋簤嚎s機(jī)排氣管→四通閥→三通閥→蒸發(fā)器（相當(dāng)于冷凝器）→連接管道→二通閥（⑥）→過(guò)濾器（⑤）→毛細(xì)管（④）→輔助毛細(xì)管（③）→冷凝器出口（①）（相當(dāng)于蒸發(fā)器進(jìn)口）→四通閥→壓縮機(jī)吸氣管，完成循環(huán)過(guò)程。

此時(shí)單向閥方向標(biāo)識(shí)和制冷劑流通方向相反，單向閥截止，制冷劑從輔助毛細(xì)管流過(guò)，由毛細(xì)管和輔助毛細(xì)管共同節(jié)流，延長(zhǎng)了毛細(xì)管的總長(zhǎng)度，降低了蒸發(fā)壓力，蒸發(fā)溫度也相應(yīng)下降，此時(shí)室外機(jī)冷凝器可以從室外吸收到更多的熱量，從而提高制熱效果。

舉個(gè)例子說(shuō)，假如毛細(xì)管節(jié)流后對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)壓力為0，那么這臺(tái)空調(diào)器室外溫度在0℃以上時(shí)，制熱效果還可以，但在0℃以下，制熱效果則會(huì)明顯變差；如果毛細(xì)管和輔助毛細(xì)管共同節(jié)流，延長(zhǎng)毛細(xì)管的總長(zhǎng)度后，假如對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度為-5℃，那么這臺(tái)空調(diào)器室外溫度在0℃以上時(shí)，由于蒸發(fā)溫度低，溫度差較大，因而可以吸收更多的熱量，從而提高制熱效果，如果室外溫度在-5℃，制熱效果和不帶輔助毛細(xì)管的空調(diào)器在0℃時(shí)基本相同，這說(shuō)明輔助毛細(xì)管工作后減少了空調(diào)器對(duì)溫度的限制范圍。