一、制冷的四種基本方法
1、相變制冷:利用液體在低溫下的蒸發過程或固體在低溫下的熔化或升華過程向被冷卻物體吸取熱量。普通空調器都是這種制冷方法。
2、氣體膨脹制冷:高壓氣體經絕熱膨脹后可達到較低的溫度,令低壓氣體復熱即可制冷。
3、氣體渦流制冷:高壓氣體經過渦流管膨脹后即可分離為熱、冷兩股氣流,利用冷氣流的復熱過程即可制冷。
4、熱電制冷:令直流電通過半導體熱電堆,即可在一端產生冷效應,在另一端產生熱效應。
二、空調器制冷基本原理
壓縮機將氣態的氟利昂壓縮為高溫高壓的氣態氟利昂,然后送到冷凝器(室外機)散熱后成為常溫高壓的液態氟利昂,所以室外機吹出來的是熱風。液態的氟利昂經毛細管,進入蒸發器(室內機),空間突然增大,壓力減小,液態的氟利昂就會汽化,變成氣態低溫的氟利昂,從而吸收大量的熱量,蒸發器就會變冷,室內機的風扇將室內的空氣從蒸發器中吹過,所以室內機吹出來的就是冷風;空氣中的水蒸汽遇到冷的蒸發器后就會凝結成水滴,順著水管流出去,這就是空調會出水的原因。然后氣態的氟利昂回到壓縮機繼續壓縮,繼續循環。制熱的時候有一個叫四通閥的部件,使氟利昂在冷凝器與蒸發器的流動方向與制冷時相反,所以制熱的時候室外吹的是冷風,室內機吹的是熱風。其實就是用的初中物理里學到的液化(由氣體變為液態)時要排出熱量和汽化(由液體變為氣體)時要吸收熱量的原理。
溴化鋰空調制冷原理這里要特別提出的溴化鋰空調制冷原理,與壓縮式空調不同,吸收式制冷使用的工質通常是一種二元溶液,由沸點不同的兩種物質所組成。其中低沸點的物質為制冷劑,高沸點的物質為吸收劑。因此,二元溶液又稱為制冷劑——吸收劑工質對。所謂二元溶液,是指兩種互不起化學作用的物質組成的混合物。這種均勻混合物的各種物理性質(如壓力、溫度、濃度等)在整個混合物中各處都完全一致,不能用純機械的沉淀或離心方式將它們分離成原組成物質。
其制冷原理分為兩部分
1、二元溶液在發生器內被熱源加熱沸騰,產生出制冷劑蒸汽在冷凝器中被冷凝為冷劑液體。液態冷劑經U形管節流后進入蒸發器,經蒸發器在低壓條件下噴淋,液態冷劑蒸發,吸收冷媒熱量,產生制冷效果。
2、發生器流出的濃溶液,經熱交換器降溫、降壓后自流進入吸收器,與吸收器原溶液混合成為中間濃度的濃溶液。中間濃度溶液被吸收器泵輸送并噴淋,吸收從蒸發器出來的制冷劑蒸汽變為稀溶液。稀溶液由發生器泵送達發生器,重新被熱源產生制冷劑蒸汽再次形成濃溶液,進入下一個循環周期。
綜合所述任何制冷設備都有四大部分組成(壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置),制冷劑在制冷機內通過物理狀態變化從而吸收或釋放熱量達到制冷或制熱的效果。
三、系統匹配
一般來說,新匹配一臺空調器都有一個參考機型
新匹配機的性能指標對壓縮機、冷凝器、蒸發器的選擇有很大關系。
室外機、室內機的電機轉速-風量-噪音是首先要摸底搞清楚的。
1、選壓縮機
根據實際情況選擇壓縮機型式:活塞式、轉子式、渦旋式及其電源規格
一般來說,家用空調器中活塞式用得比較少,T3型空調器一般會選擇活塞式壓縮機。
目前3P以下的家用空調器大多數都是轉子式壓縮機。轉子壓縮機又分單轉子與雙轉子壓縮機。
3P以上的家用空調器一般會使用渦旋式壓縮機。
根據空調器的制冷量大小來選擇壓縮機的大小,一般來說按空調器的額定制冷量是壓縮機的單體能力的90%來選擇。
壓縮機每一個排量(1cc)的能力約為175W。
2、選冷凝器
長U管管徑,內螺紋管還是光管
在正常的范圍內,管徑越小,換熱系數越大,耐壓也越大,但流動阻力也越大。
內螺紋管比光管換熱系數高,不同形式的內螺紋管換熱系數也不一樣
小管徑冷凝器及新型的內螺紋管的研究是一個重要的方向。
選擇非親水鋁箔(普通鋁箔)還是親水鋁箔,選擇片型是平片、沖縫片還是波紋片,選擇片距
選擇其它型式的冷凝器
高效的冷凝器有全鋁冷凝器、全銅冷凝器等等
3、選蒸發器
長U管管徑,內螺紋管還是光管
一般來說蒸發器的長U管徑可以選擇小管徑的。
選擇親水鋁箔
一般選擇沖縫片,最小片距可達1.3mm。
4、估算制冷劑充注量
參考機型的制冷劑充注量
一臺空調正常狀態下約有60%的制冷劑會在室外側的冷凝器里,約40%的制冷劑在室內側的蒸發器里。
以參考機型為基礎,算出冷凝器和蒸發器內容積增大(或減少)的比例,估算出大概的制冷劑充注量。
比如說:參考機型充注量為1000g,內機不變,室外機冷凝器由單排變為1.5排:側估算充注量為:
1000*0.6*1.5+1000*0.4=1300(g)
一般來說,估算的充注量要比最后的要稍多。這個只能靠經驗掌握。估算的只能提供一個大概。
四、匹配制冷系統
以下各點是對一般情況而言的,以下數據做一個參考。
*制冷工況匹配,以下對策中的“增加冷媒”僅作為最后的手段,此方法應該盡量避免。
在標準制冷工況下匹配的目標:
1)排氣溫度目標值:85-90℃
高于目標值,則應該減短毛細管,加大室外機風量或追加冷媒。
低于目標值,則加長毛細管,減少冷媒。
如果是特別匹配的高效制冷系統,排氣溫度較低,一般在70-80℃。
2)冷凝器中部溫度目標值:45-50℃左右,過冷度目標值在5-10℃左右
冷凝器出口最低在37-38℃,若過低則與環境35℃溫差太小,換熱量很少
冷凝器中部溫度高于目標值,則應該減短毛細管,加大室外機風量或加大冷凝器。
冷凝器中部溫度低于目標值,則應該加長毛細管,追加冷媒。
3)蒸發器中部溫度目標值:8-12℃左右,過熱度目標值在0-1℃左右
蒸發器中部溫度值高于目標值則加長毛細管。
蒸發器中部溫度值低于目標值則減短毛細管,加大室內機風量或加大蒸發器。
蒸發器過熱度值高于目標值則減短毛細管,增加冷媒。
蒸發器過熱度值低于目標值則加長毛細管,加大室內機風量,減少冷媒或加大蒸發器。
4)壓縮機回氣溫度比蒸發器出口溫度可高出1-2℃左右。
若回氣溫度高出出口溫度較大,比如出口為10℃,而壓縮機回氣有20℃,這個是壓縮機排氣溫度上升的原因,應該減短毛細管或增加冷媒。
若回氣溫度低于出口溫度很多,比如出口為10℃,而壓縮機回氣有5℃,這個是壓縮機排氣溫度下降的原因,這時候冷媒在蒸發器中不能充分蒸發而導致能力不足,應該加長毛細管或減少冷媒。
5)制冷過負荷工況下。
若OLP動作,則應該加大外側風量,冷媒增多壓縮機負荷加大,如果可能的話可減短毛細管,并減少冷媒,或加大冷凝器。
保證高壓側壓力不超過26.5bar,26.5bar對應冷凝器中部溫度65℃左右。
壓縮機排氣溫度一般要在115℃以下,不要超過125℃,壓縮機電機的線圈溫度比排氣溫度高10℃左右,溫度過高的話可能燒線圈。排氣溫度過高時可減短毛細管或加大冷凝器或增加冷媒(注意減短毛細管時可能會使標準工況下能力下降)
5)過載保護器OLP(OverLoadProtector)動作
過載保護器是由電流與溫度共同控制的。
OLP曲線圖有兩種表示型式。如下圖,分三個區域或兩個區域。
如圖所示的OLP曲線,當電流為I1時只要壓縮機溫度小于t1壓縮機的OLP是不會動作的。或者,當壓縮機溫度是t1時,壓縮機的電流小于I1時,OLP不會動作。
5)最小制冷工況下。
蒸發器溫度不能低于0℃,到0℃以下時,蒸發器上附著的除濕水份會開始凍結,不能制冷,當冰成塊掉下來的時候會打壞風輪。
空調器的防凍結功能,當檢測到蒸發器的溫度T2連續一段時間低于某溫度值時,壓縮機停止工作,等到T2上升到某溫度時才開始工作。如美的分體機:T2連續5分鐘低于2℃則停壓縮機,內風機轉速不變,T2上升到8℃后再開壓縮機。
確保壓縮機殼體底部溫度高于冷凝器中部溫度5℃以上。若不能保證,壓縮機油會被冷媒稀釋,潤滑油會失去機能,這樣壓縮機滑動部分開始磨損,最終造成不能運轉。
6)匹配性能時
調節毛細管和冷媒量的組合,可得出對應的出風溫度
選擇出風溫度最低的毛細管和冷媒量的組合測試能力
針對測試結果作一些微調節,把空調各參數到匹配到一個最佳組合。
7)不合格項目微調與整改
能力不足:
壓縮機是否過小?
毛細管與冷媒量是否是最佳組合?
室內側與室外側風量是否合理?
兩器大小是否合理?
功率過高與最大制冷跳停:
外側風量是否合理?
冷凝器大小是否合理?冷凝器制作是否有問題(沒有脹緊、疊片、倒片、片距不對)
是否冷媒過多或者毛細管過長?
冷凝器流路設計不合理造成嚴重復熱,或流路半堵,降低冷凝器性能?
凝露工況不合格
低風風速是否定得過低?(風速過高會造成吹水)
室內機是否漏風?是否流路不均,嚴重偏流?
冷媒是否不足,造成缺液蒸發?
室外機有冷媒流動聲
毛細管組件用防振膠包住
在兩個管徑變化大的地方加過渡管
在過渡管處包防振膠
異聲或噪音超標
如果是風道的異聲,則要改變風輪轉速、安裝位置或換風輪
如果是制冷系統的異聲,則在固頻不合格處加配重塊或防振膠改變其固頻
在配管振動大的地方貼防振膠
在壓縮機排氣管上加消聲器
壓縮機包隔音棉
鈑金件上貼隔音棉
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