空调系统工作原理

空调技术研究所2013年10月空调系统工作原理简介一．系统原理二．系统零部件三．安全要求四．故障五．故障分析思路目录基本概念——空调系统1、自然现象与空调基本原理开水在锅中剧烈沸腾，是出现了蒸发现象，吸收了火苗的热量，其状态由液态变成了气态；当高温的气态水蒸气遇到温度较低的锅盖，由气态变成液态，出现凝结现象，并将热量传递给锅盖。空调基本原理，运用蒸发吸热、凝结放热的原理，通过各种零部件和控制手段使制冷剂连续不断的进行蒸发、凝结，实现空调的制冷、制热基本功能。2、家用空调的功能及调节目标功能：主要有制冷、制热、除湿、送风，以及空气净化等附加功能。调节目标：调节室内空气的温度、湿度、速度、洁净度，简称“四度”。3、在实际工程（工厂）中，空调系统具体指什么？狭义范围界定：与冷媒直接接触的所有零、部件组成的系统。如四大部件、管路等。广义范围界定：影响空调制冷/制热性能的所有零、部件组成的系统。它包括了四大部件、管路、风道系统、保护点控制等。基本概念——四大部件4、空调系统的四大核心部件及作用四大核心部件：压缩机、冷凝器、节流件、蒸发器；其作用如下：（1）压缩机：将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂；（2）冷凝器：将高温高压气态制冷剂冷凝成高温高压液态制冷剂；（3）节流件：将高温高压液态制冷剂节流成低温低压液态制冷剂；（4）蒸发器：将低温低压液态制冷剂蒸发成低温低压气态制冷剂；压缩机冷凝器蒸发器节流件基本概念——空调分类5、空调分类（1）按转速可分为：定速空调、变频空调。定速空调：压缩机转速固定，主要采用R22冷媒，控制元器件少，生产工艺成熟，出现问题的概率少。变频空调：压缩机转速一般可在0到100HZ变化，主要采用R410A冷媒，控制元器件多，管路系统复杂，生产工艺要求高，更容易出现问题。（2）按气候类型分为：T1、T2、T3三类。（3）按外在安装方式主要分为：整体式、分体式、一拖多等。（4）按主要功能分为：冷风型、热泵型、电热型等。（5）还有其他多种分类方式，如风冷、水冷等等。基本概念——标准6、家用空调系统方面需要满足的主要标准（1）性能：企标《家用空调性能试验标准》，编号JU521.04.045-年号；国标《房间空气调节器》，编号GB/T7725-年号；（2）能效：定速空调按国标《房间空气调节器能效限定值及能效等级》，编号GB12021.3-年号；变频空调按国标《转速可控型房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》，编号GB21455-年号；最新的能效等级为1级、2级、3级三个等级，能效依次降低，其中1级、2级为节能产品；定速空调采用制冷的能效作为判定指标，变频空调采用全年季节能效比作为判定指标。注：上市产品还需要同时满足其他安全、可靠性等标准。一．系统原理——系统压力蓝色为低压管路；红色为高压管路。大截止阀维修口，可接高、低压力表。安全生产要求：避免高温烫伤、低温冻伤，确保工装器具耐压合格；一．系统原理——压焓图理论循环：1-2-3-4实际循环：1’-2’-3’-4’饱和压力是饱和温度的函数：P=f(T)（两者一一对应，连续变化）参数单位制冷运行（室内27/19℃，室外35/24℃）制热运行（室内20/15℃，室外7/6℃）R410AR22R410AR22静态压力bar15±210±215±210±2排气压力bar26~2916~1829~3218~20吸气压力bar6~84~65~73~5过冷/热度℃4~55~81~21~2排气温度℃75~8083~8877~8285~90★上表中为标准工况下锁频状态稳定运行的测试值，随制冷/热负荷的增加而增大，反之亦然。★上表为普通能效等级空调的测试值，高能效空调的压力、温度参数略有偏差，但变化不大。★温度过高（超过100℃），会加速压缩机线圈老化、润滑油碳化；压力过大，加速压缩机机械磨损，产生杂质，出现脏堵、油堵。一．系统原理——参数R22R410A压缩机专用压缩机、POE\PVE油冷凝器设计压力2.94MPa设计压力4.15MPa蒸发器压力校验节流装置毛细管内径大四通阀专用截止阀专用铜管确认耐压，和壁厚，1.6倍干燥过滤器分子筛XH-9分子筛XH-10或XH-11C高分子材料CR合成橡胶HNBR合成橡胶两器加工水分残留少，POE挥发油焊接工艺无氯离子助焊剂检漏新设备冷媒充注方式液态充入、压力变更蒸发压力(0℃)498KPa(绝对压力)804KPa(绝对压力)冷凝压力(50℃)1943KPa(绝对压力)3061KPa(绝对压力)冷媒充注设备新设备包装增加R410A标识一．系统原理——方案设计R22系统（定速）与R410A系统（变频）的加工工艺差异：二.系统零部件——整机系统内机阵容外机阵容二.系统零部件——整机系统室内机构造挂壁式落地式二.系统零部件——整机系统室外机构造压缩机：R410A专用，分单转子和双转子，有日立、美芝、华润、庆安等品牌；四通阀、单向阀、电磁阀：R410A专用，有三花、盾安等品牌；截止阀：R410A专用，有三花、盾安、岗山等品牌；节流部件：毛细管（挂机）、膨胀阀（柜机）；风扇电机：直/交流电机（抽头/PG），威灵、大洋、卧龙等品牌；换热器：高效内螺纹铜管+亲水铝箔；配管：全铜配管、铜铝配管；二.系统零部件——选型系统零部件选型：二.系统零部件——压缩机目前家空主要采用转子式。二.系统零部件——压缩机压缩机：用于压缩气态制冷剂。注意：压缩机接线、杂质、混空气等问题。二.系统零部件——四通阀R22专用R410A专用四通阀构造：用于制冷/制热模式切换。注意：管路外形尺寸、壁厚、杂质等问题。二.系统零部件——四通阀制冷动作图制热动作图注意：滑块可能因杂质、变形等原因产生卡死、串气、碰撞、低电压不启动等问题。二.系统零部件——电磁阀、单向阀电磁阀、单向阀：控制冷媒流路通、断。电磁阀单向阀注意：焊接组装时有方向要求。二.系统零部件——截止阀注意：R410A的与R22冷媒的截止阀不能混用。截止阀：控制冷媒流路通、断。异型样式标准样式二.系统零部件——节流部件节流部件主要有三大类：毛细管、节流短管、膨胀阀；用于冷媒降温、降压、节流。根据性能、成本等要求选用。毛细管：严禁混料节流短管：使用有方向要求。膨胀阀：控制复杂，成本较高，能效最好。二.系统零部件——风扇电机风扇电机：有PG、抽头之分；有交流、直流之分；塑封、铁壳之分。在系统中用于强化空气侧换热效果。根据能力、能效、成本等要求选用。挂机内机用PG电机。柜机内机用、或室外机用抽头电机。直流电机：效率高、控制复杂、成本高。内机：换热面积增大二.系统零部件——换热器换热器形式：换热器：根据结构、风道形式可以做成多种样式。在系统中实现制冷剂与空气的换热，达到制冷、或制热目的。二.系统零部件——翅片翅片：强化空气侧传热效果。W齿普通齿交叉齿齿形发展：二.系统零部件——内螺纹铜管内螺纹铜管：强化制冷剂侧换热效果。注意：加工齿形变化、脱脂彻底。换热器换热过程：制冷剂铜管翅片空气加工加工齿形片型二.系统零部件——制冷剂ClHCFC-22R-22BP-40.8℃BP-40.8℃FHHCFC-32BP-51.6℃FR-410AFFBP-51.6℃HCFC-125R-407CBP-48℃BP-43.6℃FFHFHCFC-134aBP-26.1℃FFHCFFHCCFHCHCCF制冷剂：实现相变换热。注意：严禁混用，控制杂质、水分。对比项目R22R410A成分HCFC-22（100%）HFC-32/125(50/50%)温度滑移单一冷媒（00C）类共沸混合冷媒（0.10C）沸点（℃）-40.8-51.5工作压力100％约160％理论循环冷凝压力（MPa）2.153.38蒸发压力（MPa）0.6250.997排气温度（℃）101.999.7压缩比（Pd/Ps）3.433.39单位能力容积100％68.5%功率100%107.7%COP（%）4.80(100%)4.46(92.9%)二.系统零部件——制冷剂特性（1）R410A用压力表、压力软管量程：高压：-0.1～5.3MPa（-76cmHg～53kg/cm2）低压：-0.1～3.8MPa（-76cmHg～38kg/cm2）（3）R410A制冷剂罐（玫瑰红）（2）R410A用真空泵吸入口规格：UNF7/16-20；单向阀，防止润滑油回流。其他工具：扳手、内六角、十字螺丝刀、喇叭口扩管器、割管刀、焊接工具等可以与R22工具通用。二.系统零部件——工装工具①人体接触机组时，确保断电或用电安全；②人体接触机组时，需配戴手套，避免烫伤或冻伤；③焊接管路时需充氮气进行保护，减少氧化杂质；④严禁将水分、空气、杂质等带入系统；⑤分析变频系统故障时，必须在锁频状态下进行；⑥采用专用工具、部品部件，严禁混用R22的同类品；⑦冷媒充注方式：抽真空，液相充注冷媒；三.安全要求——注意事项1、按专业来源分：电控故障：如模块故障、通讯故障、电磁干扰等；结构故障：如漏水、摆叶开裂、风扇叶片损坏等；系统故障：如缺氟、排气温度高、结霜、杂质堵塞等；3、故障的复杂性2、按使用功能分：不制冷或效果差；不制热或效果差；不送风；不除湿；不除霜等。A.简单的故障比较容易判断。如传感器故障？可以根据故障代码F1-F5的指示直接修复，难度小。B.复杂的故障往往是几个原因同时引起，难以判断，多用排除法、置换对比法来查找根本原因。如制冷效果差？可能的原因有电压低、模块保护、缺氟、扇叶损坏、风道堵塞、系统堵塞、房间热负荷、软件保护、传感器安装位置不正确等等。因此需要仔细分析、逐个排除来查找原因。四.故障——复杂性4、常用故障分析方法：A.排除法：列出所有可能引起故障的原因，针对每个可能原因逐个排查，从而找到最终原因。B.置换对比法：通过置换故障机器与正常机器的对应内外机、部件、零件等，让后做对比测试，逐步缩小发生故障的范围，从而找到最终的原因。注：此方法一般采用由大部件到小元件的排除方式，逐步缩小范围。一般情况，将以上两种方法配合使用，就能较快的查找到故障原因，找到解决问题的方法。四.故障——分析方法一看二听三触故障代码、保护代码、温度、电流、频率、压力等；遥控器设定模式、温度、风速等；管路、换热器结霜，凝结水多少、排水是否通畅；管路振动、结构件连接好坏；内机摆叶、羽根，滤网、内外机风道是否畅通；截止阀是否全开；看门窗漏热、空调安装位置；电源、接地是否正常。听电机、压缩机等运转部件声音；听冷媒流动声、风声、电磁声、低频高频声。触摸管路、内外机外壳振动；触摸管路零部件、弯头、换热器各流路温度。（注意：带手套，避免烫伤）四.故障——分析方法五．故障分析思路常见的五类空调系统故障及可能的原因：漏：制冷剂外泄漏（铜管开裂、焊点开裂，螺纹或螺母开裂等）；制冷剂内泄漏（四通阀窜气、压缩机窜气、单向阀内泄漏等）。堵：分为杂质脏堵、水份冰堵两大类，主要出现在管路系统中小管径部位（如主毛细管、辅助毛细管、分配器、眼镜管等处）。混空气：抽真空的压力未达到要求、系统运行吸入空气。元件坏：电机烧坏、结构件损坏、压缩机退磁等等。装配错误：电源线接错、传感器接错、压缩机线接错等。现象故障分析检修方法不制冷、制冷效果差房间热负荷大、发热源多减少热源或更换为大功率的空调。室内温度传感器靠近翅片，压缩机降频，制冷效果差正确安装室内温度传感器，降低设定温度外室温与外盘传感器位置装反更换两个传感器的安装位置设定风速过“低”，风量不足提高设定风速室内机进风口堵清除室内机进风口覆盖物，清洗过滤网缺氟按铭牌标称参数充氟室外机进风口（出风口）堵清除室外机进/出风口覆盖物，清洁翅片截止阀没有全开将其完全打开四通阀窜气，制冷效果差更换四通阀毛细管（半）堵，单向阀堵更换毛细管、单向阀压缩机坏更换压缩机五．故障分析思路现象故障分析检修方法不制热、制热效果差房间冷负荷大、门窗散热快减少房间冷负荷或更换为大功率的空调。室内温度传感器靠近翅片，压缩机降频，效果差正确安装室内温度传感器，增加设定温度。设定风速过“低”，风量不足提高设定风速室内机进风口堵清除室内机进