家用空调的工作原理.docx

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家用空调的工作原理

家用空调的工作原理

1、空调制冷运行原理（以家用空调为例）

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空调在作制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室外换热器中放热（通过冷凝器冷凝）变成中温高压的液体（热量通过室外循环空气带走），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂在室内换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室内空气经过换热器表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的），低温低压的制冷剂气体再被压缩机吸入，如此循环。

2、空调制热运行原理（以家用空调为例）

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低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室内换热器中放热变成中温高压的液体（室内空气经过换热器表面被加热，达到使室内温度升高的目的），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体在换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室外空气经过换热器表面被冷却降温），低温低压的气体再被压缩机吸入，如此循环！

4、空调机组的分类

空调机组按空气处理的要求可分为：

⑴冷、热风机——仅实现对室内空气温度的调节和控制；

⑵除湿机——仅实现对室内空气的湿度调节；

⑶恒温恒湿机——实现对室内空气的温度和湿度同时进行调节和控制。

空调机组按规格和型式的不同，通常可分为：

⑴窗式空调器；

⑵柜式空调器；

⑶分体式空调器或空调机；

⑷集中式空调机。

空调机组按空气处理设备的集中程度可分为：

⑴集中式空调系统；

⑵半集中式空调系统；

⑶分散式空调系统。

5、简单介绍一下房间空调器

⑴、空调器的类型和特点：

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小型整体式（如窗式和移动式）和分体式空调器统称为房间空调器。

我国标准规定，房间空调器的制冷量在9000W以下的，使用全封闭式压缩机和风冷式冷凝器，电源可以是单相，也可以是三相。

它是局部式空调器中的一类，广泛用于家庭，办公室等场所，因此，又把他称为家用空调器。

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代号：

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房间空调器K

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整体式C（窗式）

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冷风型L（代号可省略）

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热泵型R

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电热型D

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热泵辅助电热型Rd

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分体式F

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冷风型L（代号可省略）

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热泵型R

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电热型D?

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热泵辅助电热型Rd?

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室内机组：

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吊顶式D?

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挂壁式G

落地式L

嵌入式Q

台式?

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T

室外机组：

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W?

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在低于—5度的室外环境下，热泵型空调器不再适用，而必须用电热型空调器制热。

⑵：

房间空调器的使用环境：

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空调器最高工作温度限制在43度以下，热泵式空调器的最低工作环境温度为—5度。

这是因为空调器的压缩机和电动机封闭在同一个壳体里，电动机的绝缘温度等级决定了对压缩机最高环境温度的限制。

如果环境温度过高，则压缩机工作时冷凝温度随之提高，使压缩机排气温度过热，造成压缩机超负荷工作，使过载保护器切断电源而停机。

另外，电动机的绝缘因承受不了过高温度而遭破坏，甚至使电动机烧毁。

对于热泵式空调器，如果环境温度过低，其蒸发器里的制冷剂得不到充分的蒸发，被吸入压缩机，产生液击事故，并导致机件磨损和老化。

对于电热式空调器，冬季工况下，压缩机不工作，只有电热器在工作，因此对最低环境温度无严格限制。

对于热泵型和热泵辅助电热型空调器，若不带除霜装置，则其使用的最低环境温度为5度，如果低于5度，则在室外的蒸发器就要结冰霜，使气流受阻，空调器就不能正常工作。

若带除霜装置，则使用的最低环境温度可以为—5度。

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电源：

可以是单相220V，也可以是三相380V。

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一些工作电源为60赫兹的空调器，可以运行于50赫兹的电压下。

但反之，禁止。

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60赫兹下运转的二级电动机同步转速为3500，在50赫兹下运转降为2900。

故随着电源频率下降，空调器的制冷量也同时减少，噪声也随之降低。

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国家标准规定名义制冷量的测试条件为：

室内干球温度为27度，湿球温度为19.5度；室外干球温度为35度，湿球温度为24度。

国家还规定，允许空调器的实际制冷量可比名义值低8%。

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空调器的性能系数（能效比）：

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性能系数，又叫能效比或制冷系数，它是指空调器制冷运行时，制冷量与所消耗总功率之比，其单位为W/W，即：

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ERR=实际制冷量/实际消耗总功率（W/W）

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=铭牌制冷量/铭牌输入功率?

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（W/W）

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性能系数的物理意义就是每消耗1W电能所能产生的冷量数，所以制冷系数高的空调器，产生同等冷量就比较省电。

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对空调器的噪音有一定的要求，一般要求低于60分贝。

6、变频式空调器的原理和特性

⑴、工作原理和特点：

变频式空调器的工作原理是压缩机由变频式电动机拖动，电源变频器输出频率变化的交流电给电动机，使电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化，最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制。

为了配合制冷量的连续变化，空调器制冷系统中采用了新颖的电子膨胀阀，由脉冲电动机开关阀芯，快速控制进入蒸发器的制冷剂流量。

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变频式空调器的制冷系统由压缩机，室内换热器。

室外换热器，电磁四通阀，电子膨胀阀，除霜二通阀，毛细管等部件组成，由微电脑控制电子膨胀阀的开度，保持适当的制冷剂流量。

在室外换热器除霜的短时间里，制冷剂通过除霜二通电磁阀进入室外换热器加热换热器除霜，结束后阀关闭，恢复正常的工况运行。

变频式空调器的制冷系统由压缩机，室内换热器。

室外换热器，电磁四通阀，电子膨胀阀，除霜二通阀，毛细管等部件组成，由微电脑控制电子膨胀阀的开度，保持适当的制冷剂流量。

在室外换热器除霜的短时间里，制冷剂通过除霜二通电磁阀进入室外换热器加热换热器除霜，结束后阀关闭，恢复正常的工况运行。

二、空调系统主要部件介绍

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空调系统有四大件，它们是压缩机、冷凝器、蒸发器和节流部件

1.压缩机

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压缩机是整个空调系统的核心，也是系统动力的源泉。

整个空调的动力，全部由压缩机来提供，压缩机就相当于把一个实物由低势位搬到高势位地方去，在空调中它的目的就是把低温的气体通过压缩机压缩成高温的气体，最后气体在换热器中和其他的介质进行换热。

所以说压缩机的好坏会直接影响到整个空调的效果。

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根据蒸气的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型。

容积型压缩机通过对运动机构作功，以减少压缩室容积，提高蒸气压力来完成压缩功能。

速度型压缩机则由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。

根据压缩方式，容积型压缩机可分为活塞式和回转式两大类。

回转式又可分为滚动活塞式、滑片式、单螺杆式、双螺杆式、涡旋式。

速度型压缩机有离心式。

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从压缩机结构上来看，又可将压缩机分为开启式、半封闭式和全封闭式。

开启式压缩机的主轴伸出机体外，通过传动装置（传动带或联轴节）与原动机相连接。

在伸出部分必须有轴封装置，使主轴和机体间密封来防止制冷剂泄露。

封闭式压缩机的结构是将电动机和压缩机连成整体，装在同一机体内，因而可以取消轴封装置，避免了泄漏制冷剂的可能。

这样，电动机便处于四周是制冷剂的环境中，称为内装式电动机。

封闭式压缩机又可分为半封闭和全封闭两种型式。

半封闭式的机体用螺栓连接，因此和开启式一样可以拆开维修。

全封闭式的机体则装在一个焊接起来的外壳中，无法拆开维修。

2.换热器

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根据在空调上的作用不同，可分为冷凝器和蒸发器。

现在就冷凝器和蒸发器的分类和区别述说一下。

（1）、冷凝器：

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冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂过热蒸汽冷却成液体或气液混合物。

制冷剂在冷凝器种放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。

冷凝器按其冷却介质和冷却的方式，可以分为水冷式、空气冷却式、水和空气混合冷却式三种类型。

①、水冷式冷凝器

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冷凝器中制冷剂的热量被冷却水带走。

冷却水可以一次流过，也可以循环使用。

当循环使用时，需设置冷却塔或冷却水池。

水冷式冷凝器分为壳管式、套管式、板式、螺旋板式等几种类型。

②、空气冷却式冷凝器

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冷凝器中制冷剂放出的热量被空气带走，制冷剂在管内冷凝。

这种冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。

通常，空气冷却式冷凝器也叫风冷冷凝器。

③、水和空气联合冷却式冷凝器

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冷凝器中制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走，冷却水在管外喷淋蒸发时，吸收气化潜热，使管内制冷剂冷却和冷凝，因此耗水量少。

这类冷凝器中有淋水式冷凝器和蒸发式冷凝器两种类型。

（2）、蒸发器：

蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。

蒸发器的种类：

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蒸发器按冷却介质的不同，分为冷却液体载冷剂、冷却空气或其他气体的两大类型。

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在冷却液体载冷剂的蒸发器中，有水箱式（沉浸式）蒸发器（包括立管式、螺旋管式、蛇型式）、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、壳管式蒸发器（包括卧式蒸发器、干式蒸发器）等。

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在冷却空气蒸发器中，有空调用翅片蒸发器、冷冻冷藏用空气空气冷却器（冷风机）及排管蒸发器等。

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小型别墅式及模块化风冷热泵冷热水机组的水侧换热器的型式有：

套管式，板式及立式盘管式。

整体式机组一般使用干式壳管式换热器。

套管式换热器的特点为结构简单，价格低，传热性能好，问题是阻力损失大，水垢不易清除，加工时特别注意不应使内管破裂或损伤，否则，水进入制冷系统，导致系统故障和压缩机损坏。

立式盘管式换热器结构简单，价格便宜，但要特别注意制冷时的回油问题。

板式换热器传热效率高，一般为壳管式的3倍，所以体积小，结构紧凑，使用中要注意的问题是，板间间隙小，容易结垢，对水质要求高，若水阻塞，会造成蒸发器温度下降，板间结冰，冻裂，由于板壁薄，也容易产生机械损伤，在水质差的地方，板实换热器的问题较多，其价格也比较高。

中大型整体式机组使用的干式壳管式换热器，管内走制冷剂，管外走水，夏季运行时水冻结的危险性小，结构紧凑，腐蚀缓慢，但冬季作为冷凝器使用时，制冷剂在管内冷凝，其传热系数比制冷剂在管外冷凝小。

热泵型冷水机组中的制冷剂一水换热器以采用波纹状的内螺纹管比较合适。

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各种水侧换热器各有其特点，对于套管式和立式盘管式换热器，要注意在设计与制造时要解决其主要问题，使用板式换热器还应使用户了解其特点，重视水质问题。

水侧换热器要有有效防冻保护。

3.节流部件

节流部件

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节流部件是制冷系统不可缺少的四大部件之一。

它的作用是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压（低温）下汽化吸热。

所以，它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。

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节流部件按形式，可分为毛细管和节流阀，前者，用在较小的制冷设备中，如电冰箱中装在冷凝器和蒸发器之间的毛细管即是节流机构的一种。

后者用在较大的制冷设备中。

在大、中型装置中应用的节流机构为节流阀，常用的节流阀有三种，即手动膨胀阀、浮球调节阀和热力膨胀阀，后两种为自动调节的节流阀。

膨胀阀按膨胀的类型可分为电磁膨胀阀和热力膨胀阀等。

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小型风冷型热泵冷水机组用一个热力膨胀阀，由4个单向阀控制制冷，制热走向，也有用毛细管做制热时辅助节流