第一章 空调器基本知识介绍

第一章空调器基本知识介绍

第一节空调器的基本功能

空调器是一种向密闭的空间、房间或区域直接提供经过处理的空气的设备。它的功能是使该空间、房间或区域内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速数保持在人体舒适的范围内。

空调器具有以下基本功能：

1.1.1温度调节：对室内空气温度进行调节。一般来说，房间的温度夏

天保持在25-27℃，冬天保持在18-20℃是比较适合的。

1.1.2湿度调节：对室内空气的湿度进行调节，即调节空气中水蒸汽的

含量，空气过于干燥或过于潮湿都会使人感到不舒服

1.1.3空气流速的调节：加快或减慢空气对流的速度，人处于适当的低

速流动的空气中比在同样温度下静止的空气中要感觉凉爽、舒适。

1.1.4空气质量调节：通过清除空气中尘埃，分解空气中的有害化学物

质，保证一定的氧气含量来达到改善室内环境空气的质量的目的，减少疾病传播，使人精神振奋、呼吸舒爽，减少疲劳，恢复体力。

第二节空调器的制冷原理

空调器的制冷系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和毛细管四个主要件组成，在空调器的制冷系统内，充灌一种制冷的工作介质，称为制冷剂。空调器通电运行时，蒸发器内的制冷剂吸收了室内空气传给它的热量而蒸发，形成压力和温度较低的蒸气，被压缩机吸入并压缩后，制冷剂的压力和温度均升高，然后排入冷凝器。在冷凝器内制冷剂蒸气将热量放给流过它的室外空气，蒸气冷凝成为压力较高的液体。然后，制冷剂液体流过毛细管时，压力和温度均降低，再进入蒸发器中蒸发，如此周而复始地循环工作，达到降低室内环境温度的目的。

单级蒸气压缩式制冷理论循环的压-焓图如下图所示:

第三节制冷剂

家用空调器常用的制冷剂是R-22，但R-22对大气臭氧层有一定的破坏作用，目前主要的替代制冷剂有R407C和R410A，三种制冷剂的性质对比如下表所示：

表1 R407C、R410A和R22的一般性质和理论冷冻循环特性对比表

|蒸发温度0℃

循环条件|冷凝温度50℃

|过冷、过热度0℃

第二章空调器制冷系统主要零部件

第一节换热器

换热器是蒸发器和冷凝器的统称，是空调器的核心部件之一。

2.1.1换热器（蒸发器、冷凝器）的工作原理

蒸发器是把来自毛细管减压后的液体制冷剂进行蒸发，吸收蒸发器周围的空气热量，风扇将这部分温度低的空气吹向室内，使室内温度降低，达到室内降温的目的。

冷凝器是将压缩机排出的高温高压气态的制冷剂，通过空气的对流，将其热量散发掉而凝结为高压液态的制冷剂，首先空气带走了压缩机送来的高温制冷剂气体的过热部分，使其成为干燥饱和蒸汽，然后在饱和温度不变的情况下进行液化，当空气温度低于冷凝温度时，将已液化的制冷剂进一步冷却到周围空气的过冷却作用。

2.1.2 换热器热传递能力的影响因素

2.1.2.1 换热器的换热表面积，表面积越大，换热效果越好。

2.1.2.2 换热介质空气与制冷剂蒸气之间的温度差，温差越大换热

越多。

2.1.2.3 制冷剂在管中的流动速度。速度越高热传递性越好，效率

越高。

2.1.2.4 换热介质空气通过换热器的流速。换热效果随气流速度的

增加而增强，也随气流的密度增大而增大。

2.1.2.5 换热器的材料以及翅片与铜管之间的胀紧程度，接触越紧

密，热阻越小，换热效果也越好。

2.1.2.6 热传递表面的清洁度。清洁度越高，换热效率也越高。

2.1.2.7 换热器的构造型式。以分体机蒸发器为例，多折换热器的

效果就比单板式的要好。

2.1.2.8 制冷剂蒸气中不凝性气体及含油对传热的影响。

蒸发器热传递能力除以上几点外，还与蒸发器上的霜层及空气的露点温度有关。

2.1.3 翅片、铜管、端板

2.1.

3.1我公司目前使用的翅片有三种，分别是波纹片、冲缝片、

桥片。换热性能和翅片模复杂程度依次提高。波纹片的强度较

好，不易倒片。

2.1.

3.2我公司目前使用的铜管有光身管和内螺纹管两种。内螺纹

管换热效果好，但价格较贵,设计时综合考虑换热效果和成本

因素进行选用。

2.1.

3.3翅片使用的材料有两种：预涂铝箔及普通铝箔，预涂铝箔

亲水性较好，有利于翅片上凝结水的排除，一般用在蒸发器和

冷暖机的冷凝器上，但价格相对较贵。

2.1.

3.4端板的作用，一是固定铜管，保证蒸发器本身安装尺寸的

统一。另外就是作为蒸发器和其他构件的安装基座。端板设计

中，注意紧孔的内径尺寸和公差，还有注意螺钉孔的位置要避

开铜管，保证上螺钉时不可打穿铜管。

我公司目前使用的翅片和端板的参数如表2和表3所示：

表2 翅片的参数 (单位:mm)

表3 端板的参数 (单位：mm)

注意：端板紧固孔数量应占全部U型管孔的1/3~1/2，且紧固孔与非紧固孔间隔排列。

2.1.4换热器设计一些注意事项

2.1.4.1冷凝器

2.1.4.1.1目前，冷凝器形状有平板型和折弯成“L”型，“L”型冷凝

器弯曲半径为69（一厂分体机）、70（二厂分体机）、100（柜机）。

2.1.4.1.2为避免冷凝器出口管与“U”管焊接处在搬运过程中被端板

割断，在出口管及与其相邻的“U”管之间焊一根工艺加强管。

2.1.4.1.3冷凝器的进、出口管在设计时，应在插入冷凝器端增加一

段12-18 mm长度的缩口，保证插入后缩口段深入到端板以下，

以增加进、出口管和冷凝器间的连接强度。

2.1.4.1.4 冷凝器管温感温套管的焊接位置根据具体机型的实验情况

而定，但建议最好布置在冷凝器出口管上，以保证除霜干净。

为了避免感温偏差太大，感温套管的焊接段长度应在10 mm以

上。

2.1.4.1.5 在冷凝器管路较长的情况下，可考虑将冷媒进出口分成几

路，以免压降太大，具体以试验为准。合理考虑压降、流速的

关系，尽量保证各路换热均匀。以实验中各路出口温度平均为

准。

2.1.4.1.6 翅片的翻边高度合理，翻边过高，造成翅片太梳，换热面

积小，影响换热性能，翻边过低，造成翅片太密，风阻过大，

风量减小，同样影响换热效果，也有可能造成化霜不利。

2.1.4.2 蒸发器

2.1.4.2.1现在两间分厂使用的蒸发器有三种形状，平板型（窗机、柜

机）、两折及三折蒸发器，折弯后蒸发器与垂直面的角度不能

太大，一般不超过35度，否则冷凝水排水不畅，甚至冷凝水

滴入风道，使室内送风带有水分。

2.1.4.2.2充分利用蒸发器面积，在面积较大情况下，可考虑分成几路

进出口，防止压降过大，但气流速度不能过低，否则影响回油，

降低蒸发器及压缩机的效率。

2.1.4.2.3 蒸发器进出口管应增加缩口，插入端板以下5-10mm。

2.1.4.2.4合理布置感温管位置，保证过冷保护和过热保护的合理操

作，既不造成误操作，又能正常进入保护程序。一般焊接位置

在一路的中间偏制冷出口方向。焊接位置和管口朝向要利于总

装时插入感温头并绑上扎带。感温管与“U”管焊接长度应在

10 mm以上

2.1.4.2.5翅片翻边高度的合理，翻边高度太小不利于冷凝水的排除，

太大又有换热面积不够的危险。

2.1.4.3 两器设计中的尺寸规范

在两器设计中，关于U形管的插入，扩口段伸出长度，及扩口尺寸，都有一定的设计规范，具体要求见后附简图。图中提供的尺寸为建议值，具体设计中可根据实际情况进行适当调整。总之确定参数有几个原则：焊接或安装的稳固；节省材料；正常加工过程中不会有干涉、损坏；节省空间，制件小型化。

第二节铜配管类

2.2.1 U型管

根据系统性能匹配需要，U型管可选择使用普通光管或内螺纹铜管。内螺纹铜管换热性能比普通光管好，但价格更贵。

表4 U型管参数表

2.2.2 弯头

目前，我公司使用的弯头（窄弯头）大致有七种，还有一部分跨接弯头或“C”型弯头，技术开发部已将弯头上升为通用件，在设计时应尽量选用已有的弯头，以利于弯头的整合，但根据布管的需要，可自己设计一些跨接弯头或“C”型弯头。

表5 部分弯头参数表

2.2.3 配管

为了方便管理及降低采购成本，在配管上推荐使用下列规格的铜管。

排气管： 6x0.75/TP2M、 8x0.75/TP2M、 9.53x0.75/TP2M、 12x0.75/TP2M。

回气管： 9.53x0.75/TP2M、 12x0.75/TP2M、 16x1.0/TP2M、 19x1.0/TP2M。

另外，对于一些特殊场合使用的配管如蒸发器连管、毛细管过渡管可采用 7x0.75/TP2M、 4.5x0.5/TP2M。

2.2.4毛细管

空调器中的毛细管是由紫铜管制成，我公司目前使用的毛细管共有三种规格，分别是 2.7x1.4/TP2M、 2.7x1.5/TP2M、 2.7x1.7/TP2M。它与整个制冷系统是否匹配，直接影响空调器的性能。制冷剂通过毛细管会产生压力降。压力降大小与毛细管的长度、管径、内表面光洁度有关。如长度过短或管径太大，则阻力过小而是液体流量大，反之则流量小，都会影响制冷效果。毛细管靠其流动阻力沿管长方向的压力变化来控制制冷剂的流量和保持蒸发器与冷凝器的压力。当一定过冷度的液体制冷剂进入毛细管后，会沿着流动方向发生压力状态变化，过冷液体随压力降低变成饱和液体称为液相段，其压力降基本成线形变化。从毛细管中出现第一个气泡至毛细管末端，称为气相段，其饱和蒸汽含量沿流动方向逐步增加而压力降呈非线形变化，越到毛细管末端，其单位长度的压力降越大。当压力降至低于其相应的饱和压力时，就产生闪发现象，使制冷剂自身温度降低。

为整合毛细管规格，今后在新产品设计中只能选用 2.7x1.4/TP2M、 2.7x1.7/TP2M两种规格。

2.2.5 三通

目前我公司使用的三通（分支管或分叉管）种类较多，有些三通划归通用件类，有的仍用专用件，技术开发部已将三通全上升为通用件，

在设计时应选用目前已有的三通（分支管或分叉管），尽量不设计新的三通，以利于三通的整合。表6和表7分别是部分三通（分支管或分叉管）和T型弯头参数表。

表6 三通（分支管或分叉管）参数表

表7 T型弯头参数表

2.2.6 室外体布管基本原则

由于室外体的振源来自于压缩机及风扇的振动，压缩机的振动通过压机脚，排气管和吸气管传递开去，因此，为减少室外体管路的振动，管路的最佳布置方案是：

2.2.6.1排气管、吸气管的引出方向处于压缩机的最小振动面内，使排

气管、吸气管传递的振动最少。

2.2.6.2排气管、吸气管具有良好的柔性，以减缓振动的传递。

2.2.6.3管路应采取单圆过渡并采用尽量大的弯曲半径。

2.2.6.4排气管或吸气管从压缩机排气口或吸气口引出来后，管路的趋

向尽量与引出端的平面垂直。

2.2.6.5尽可能避免管路共振。若发生共振，可采用以下方法加以改进：2.2.6.5.1将管路的U型部位适当加长。

2.2.6.5.2适当调整管路引出端的平面和U型面之间的角度。

2.2.6.5.3增加防震块以改变管路的固有频率。

2.2.6.6避免碰管，并考虑管路的装配、焊接工艺，使管路容易装配、

焊接，四通阀线圈便于安装。

2.2.6.7整机安装运行(冷暖机必须分别做制冷和制热运行)，以验证管

路的有效性,若排气管、吸气管的振动不明显，则该套管路可

行，否则按上述的原则重新布管，验证。

2.2.6.8在排气管和吸气管分别配上防震块，一般情况下，排气管选用

防震块A、B或C，可使用1~2块，吸气管选用防震块D、E、F、G，

可使用1~3块。防震块规格及适用范围如表8所示:

表8 防震块规格表

2.2.6.9从工艺性考虑，同一根管路上的各处弯位尽量采用相同的弯曲

半径。

第三节阀类

2.3.1单向阀

单向阀只允许制冷剂往一个方向流动，热泵型空调器在夏天制冷，冬天制热时，其功能完全不同，夏天和冬天温差很大，冷凝器、蒸发器使用的条件也完全不同，因此在热泵型空调器中仅仅靠电磁换向阀改换制冷剂流向是不能保证空调器安全有效运行，还必须增加一些辅助元件，单向阀正是起这样的调节作用。在制冷系统中，单向阀必须是弹簧式的，这样可以防止压缩机启动时的脉动所引起的噪声和震动问题。

目前，我公司使用的单向阀共七种，流量在3~8l/min之间。为规范阀类件的使用，对今后新产品开发中所用的单向阀型号作出了要求。

表9 单向阀参数表

2.3.1.1单向阀技术要求

2.3.1.1.1使用的冷媒类别及冷媒流动方向。

2.3.1.1.2使用冷媒的温度范围-30-120°C。

2.3.1.1.3气密试验压力: 2.94Mpa,耐压试验压力: 4.41Mpa。

2.3.1.1.4流量：l/min以上。（△P=9810Kpa）

2.3.1.1.5动作差压9810Kpa以下。

2.3.1.1.6阀泄漏量(0.51-1) l/min以下(△P=1.47Mpa)。

2.3.1.1.7耐久性试验100000次动作后，流量、压差、阀泄漏量仍满

足上述要求。

2.3.2截止阀

一般分体式空调器在室外机高低压管上各装有一只截止阀，以便安装及维修。

2.3.2.1二通阀（截止阀6、10）

我公司二通阀共有16种，目前仍在使用的有11种，用在分体机高压端，外接导管均为Φ6x0.75/TP2M或Φ8x0.75/TP2M，它们之间区别在于阀体安装孔位置不同以及外接导管形状、管端部管径的大小。

2.3.2.2三通阀（截止阀10、截止阀12、截止阀16、截止阀19）

我公司三通阀共有28种，目前仍在使用的有18种，截止阀10用在1P分体机低压端及5P以上柜机的高压端，截止阀12用在1.5P、2P分体机低压端，截止阀16用于2.5P、3P柜机低压端，截止阀19用于5P、6P柜机低压端。

2.3.2.3二、三通阀技术要求

2.3.2.3.1表面光洁，无气孔、沙眼、毛刺等。

2.3.2.3.2铜管弯曲部位圆度大于85%。

2.3.2.3.3阀体的密封性、水分、杂质应达到本公司技术协议要求。

2.3.2.3.4焊接时阀主体温度在120°C以下。

2.3.2.3.5阀主体上M12x1.25 (M16X1.5 M18X1.5 M22X1.5 M27X2)的外

径端部有2.2x45°倒角。

2.3.2.3.6阀体表面进行喷砂处理。

2.3.2.3.7阀芯采用内六角型式。

2.3.2.3.8接头螺母、阀帽处螺纹副公差均为6H/6g.

2.3.2.3.9如制冷系统使用环保冷媒，在阀体安装板上打上冷媒类别。

表10 二通阀部件各部分的标准扭矩和最大扭矩为：（单位N.m）

表11三通阀部件各部分的标准扭矩和最大扭矩为：（单位N.m）

为了降低产品成本，同时为通用化工作打下良好的基础，技术部拟对今后新产品开发中阀类件使用进行整合，具体使用情况如表12所示：表12 二、三通阀在产品上的使用种类

2.3.3四通阀

四通阀又称电磁换向阀，它是热泵型空调器中自动换向实现制冷、制热的一个部件。它主要由控制阀和换向阀两大部件组成，中间有毛细管相连。我公司目前使用的四通阀共有四种，详见表13。

表13 四通阀参数表

2.3.3.1四通阀工作原理

如图所示，当电磁线圈处于断电状态，先导滑阀2在弹簧3驱动下左移，高压气体进入毛细管1后进入活塞腔4，另一方面，活塞腔5的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀6左移，使E、S接管相通，D、C接管相通，于是形成制冷循环。

当电磁线圈处于通电状态，先导滑阀2在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧3的张力而右移，高压气体进入毛细管1后进入活塞腔5，另一方面，活塞腔4的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀6右移，使C、S接管相通，D、E接管相通，于是形成制热循环。

2.3.3.2四通阀技术要求

2.3.3.2.1技术规格如表14所示

表14 四通阀技术规格表

2.3.3.2.2在1.5倍最大工作压力的液体下保持3min不应有外渗漏及异常变形。

2.3.3.2.3在气密性试验压力下，保持1min不应有气泡外逸。

2.3.3.2.4在最大工作压差及85%额定电压下能可靠换向。

2.3.3.2.5焊接时，阀体温度控制在120 C以下。

2.3.3.2四通阀不换向的原因

2.3.3.2.1电磁线圈烧毁。切断电源，用万用表RX1欧姆测量电磁线圈的直流电阻值和通断情况，正常约700欧姆（20°C）。

2.3.3.2.2电磁换向阀活塞上泄气孔被堵，电磁换向阀活塞上泄气孔直径只有0.3mm，很容易被堵，遇到这种情况可反复接通、切断电磁线圈的电路，使换向阀连续换向，以便冲除污物。

2.3.3.2.3电磁换向阀活塞碗泄露。

2.3.3.2.4电磁换向阀控制阀右气孔关不严密。

2.3.3.2.5制冷剂泄漏，使高低压差减小，换向困难。

2.3.3.2.6电磁换向阀上毛细管阻塞。

第四节系统辅助零件

2.4.1 过滤器（干燥过滤器）

由于制冷系统中的两器及配管要经过切、弯、胀等工序，铜屑等机械杂质不可避免带入制冷系统内，因此在毛细管（节流阀）前必须安装过滤器，以免杂质进入毛细管引起毛细管堵塞，以及压缩机的非正常磨损。一般在单冷机中加一只过滤器，在冷暖机中，如有制热毛细管，在制热毛细管前同样要加装过滤器。

2.4.1.1过滤器技术要求

2.4.1.1.1管内残留杂质小于60mg/m2,残留水分小于120mg/m2 。

2.4.1.1.2根据管径不同，配管插入深度在8-20mm之间，为了避免管子插入过深将过滤网插破，过滤器管口应增加止位凹点。

2.4.1.1.3过滤时，在冷媒流动方向用0.7Mpa的压力过滤网不会移动，过滤网目数为80-120目，一般采用斜纹。

2.4.1.1.4过滤器两端口按0.2-0.3x45°倒角。

2.4.1.1.5加工完密封包装，以免杂质、水分进入。

另外，新冷媒制冷系统（如R407C、R410A）对水分要求非常严格，因R407C、R410A采用的压缩机使用酯类油，酯类油易吸水，水解后产生酸及盐类物质易造成毛细管堵塞，使整机性能下降或不能制冷、制热。为避免这种情况发生，往往在系统内加装一干燥过滤器，用以滤去制冷系统中的污物和吸附制冷系统中残留的少量水分。干燥过滤器两端滤网一般采用斜纹，过滤网目数为80-120目，干燥剂是分子筛，可制成不同的孔径，用以吸附不同分子直径的物质，当湿度很低或温度很高时仍有较大的吸附能力，而且动态吸附速度快，分子筛吸水后不会变质，可长期装在制冷系统中，吸水饱和后可以通过加热活化，恢复原来的吸附能力。要求干燥过滤器两端套胶塞后用铝箔抽真空单个包装。

2.4.2 消声器

消声器一般装在压缩机的高压排气管上，使空调器在使用过程中不受噪音的干扰，因为压缩机排出的制冷高压蒸气流速很高，一般在10-25m/s之间，其压力也有波动，往往会产生噪音，如在压缩机的高压出气管上装一个中空容器，其作用是利用管径的突然变大，将噪音反射回压缩机。消声器一般安装在压缩机排气口与冷凝器之间。

2.4.3储液器

储液器是为了防止液态制冷剂流入压缩机，在蒸发器和压缩机之间安装的气液分离器，一般压缩机本身都有一只储液器，制冷系统无需再加储液器，但在一些较大的制冷系统（如5P、6P）系统冷媒灌注量较大，为避免在低温制热工况以及其它非正常工况压缩机出现液击现象，还会