空调制冷原理和基础

1、空调制冷原理和基础空调制冷原理和基础 制冷原理及空调的简单介绍 制冷的基本原理及基本方法 美的空调器介绍 空调器的发展方向 第一部分 制冷的基本原理 制冷原理 定义 制冷：从低于环境的物体中吸取热量，并 将其转移给环境介质的过程。 制冷机：完成制冷循环所必需的机器和设 备的总称。 制冷装置：将制冷机同使用冷量的设施结 合在一起的装置。如冰箱，空调机等。 制冷剂：除半导体制冷以外，制冷机都是 依靠内部循环流动的工作介质来实现制冷 过程，完成这种功能的工作介质，称为制 冷剂，也称制冷工质，俗称雪种。 制冷的基本原理 由于热量只能自动地从高温物体传给低 温物体，因此实现制冷必须包括消耗能 量的补偿过

2、程。 制冷机的基本原理：利用某种工质的状 态变化，从较低温度的热源吸取一定的 热量Q0，通过一个消耗功W的补偿过程， 向较高温度的热源放出热量Qk,。在这一 过程中，由能量守恒得 Qk= Q0 + W。 制冷的基本方法 为了实现能量转移，首先必须有使制冷剂 能达到比低温环境介质更低的温度的过程， 并连续不断地从被冷却物体吸取热量，在制 冷技术的范围内，实现这一过程有下述几种 基本方法： 制冷的基本方法 相变制冷：利用液体在低温下的蒸发过程 或固体在低温下的熔化或升华过程向被冷 却物体吸取热量。普通空调器都是这种制冷方 法。 气体膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀后可 达到较低的温度，令低压气体复热即

3、可制 冷。 气体涡流制冷：高压气体经过涡流管膨胀 后即可分离为热、冷两股气流，利用冷气 流的复热过程即可制冷。 热电制冷：令直流电通过半导体热电堆， 即可在一端产生冷效应，在另一端产生热 效应。 单级压缩蒸气制冷循环 蒸气压缩式制冷机是目前应用最广泛的一 种制冷机，有单级、多级和复叠式之分。 单级压缩蒸气制冷机是指将制冷剂经过一 级压缩从蒸发压力压缩到冷凝压力的制冷机。 单级制冷机一般可用来制取-40以上的低温。 普通的空调器都是利用单级压缩蒸气制冷 机的原理制造的。 单级压缩蒸气制冷循环 单级压缩蒸气制冷机的由以下几个 基本组成部份： 压缩机 冷凝器 节流机构（毛细管） 蒸发器 制冷剂 单级

4、压缩蒸气制冷循环 单位制冷量：q0=h1-h6 单位冷凝热量：qk=h2-h5 单位消耗功：w=h2-h1 制冷系数：EER=q0/w A：压缩机 B：冷凝器 C：节流机构 D：蒸发器 单级压缩蒸气制冷机的流程图与lgP-h图 单级压缩蒸气制冷循环 压缩机：它的作用是将蒸发器中的低温低压制冷剂蒸 气吸入，并压缩到高温高压的过热蒸气，然后排到冷 凝器。 常用的压缩机有活塞式、转子式、涡旋式、螺杆式和 离心式等等。 压缩机有定速压缩机和变频压缩机。现在最新的有变 容量的压缩机，例如美的MDV用的谷轮“e-涡旋”压 缩机可以在10%-100%之间调节输出量，运用“TS”技 术可以使压缩机的能力输出实

5、现级量调节，在控制方 面比变频压缩机简单、可靠，更接近空调器的实际负 荷要求。 单级压缩蒸气制冷循环 冷凝器：它的作用是将来自压缩机的高温高压 制冷剂蒸气冷凝成过冷的液体，在冷凝过程中， 制冷剂蒸气放出热量，故要用水或空气来冷却。 不同制冷剂有不同的冷凝压力。普通家用空调 器冷凝器里面的制冷剂（R22）压力：标准制 冷工况下一般在18 19 bar左右，过负荷工况 下一般在2224bar左右。 单级压缩蒸气制冷循环 节流机构：普通空调常用的是毛细管，高档的 空调器用电子膨胀阀。制冷剂经过节流机构时， 压力由冷凝压力降到蒸发压力，一部份制冷剂 会在节流的过程中闪发成为气体。 节流过程中制冷剂的焓

6、值不变。 普通的家用空调器节流结束时大约有20%的制 冷剂会闪发成气体。制冷剂没有蒸发就闪发成 气体降低了空调器的性能。 单级压缩蒸气制冷循环 蒸发器：它的作用是使经节流机构后 的制冷剂液体蒸发成蒸气，以吸收被 冷却物体的热量。蒸发器是对外输出 冷量的设备。 普通家用空调器蒸发器里的制冷剂 （R22）的蒸发压力在5.5-6.5bar左右。 影响 EER、COP 的主要因素 逆卡诺循环的制冷系数 具有传热温差的外部不可逆卡诺循环的 制冷系数 循环效率（热力完善度） 空调器的EER、COP影响主要因素 逆卡诺循环的制冷系数 逆向循环是一种消耗功的循环，所有的 制冷机都是按逆向循环来工作的。 当高温

7、热源与低温热源的温度不变时， 具有两个可逆的等温过程和两个等熵过 程的逆向循环称为逆卡诺循环。 逆卡诺循环的制冷系数 如图所示的逆卡诺循环T-s图， 制冷剂放热时的温度与高温热 源的温度均为T2，制冷剂吸 热时的温度与低温热源的温度 均为T1。 放出的热量为：q2=T2(s1-s4) 吸取的热量为：q1=T1(s1-s4) 消耗功为：w=q2-q1=(T2-T1)(s1-s4) 制冷系数为：EER0=q1/w=T1/(T2-T1) 结论：逆卡诺循环的制冷系数只与高温热源与 低温热源的温度有关，T2升高与T1降低都会使 制冷系数下降，而T1下降对其影响更为显著。 不可逆卡诺循环的制冷系数 如图所

8、示的不可逆卡诺循环T-s图， 制冷剂放热时的温度为Tk，高温 热源的温度为T2，制冷剂吸热时 的温度为T0，低温热源的温度为 T1。则制冷系数为： EER1=T0/(Tk-T0)T1/(T2-T1) 任何一个不可逆循环的制冷系数总 是小于相同热源温度时的逆卡诺循 环的制冷系数 所有的实际的制冷循环都是不可逆 循环。 循环效率（热力完善度） 循环效率是表示实际循环的完善性接近可逆卡 诺循环的程度，定义为： =EER1 / EER0 在两个热源温度不变的情况下，提高或 EER1的方法有： 降低Tk温度 升高T0温度 同时降低Tk温度和升高T0温度 循环效率（热力完善度）曲线图 *高温热源：35，低

9、温热源：27 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 354045505560 冷凝温度（） 热力完善度（%） 161412108 蒸发温度（） 如何提高空调器的EER 从制冷系统上说，降低冷凝温度Tk和升高蒸发温度T0 都可以使EER上升 采用高效的压缩机 适当加大冷凝器、加大室外机的风量，使Tk下降 适当加大蒸发器、加大室内机的风量，使T0上升 利用高效的换热器，例如用内螺纹管代替光管、全铝换热 器 从整机上说 采用高效的直流电机代替交流电机 采用直流变频压缩机代替普通定速压缩机或交流变频压缩 机 冷媒充注量尽量少 采用排量较大的变频压缩机

10、代替排量较小的变频压缩机， 以压缩机的额定频率来做制冷的主频 加大内外机风量的同时要考虑风机功率的增加，从整机上 说，不一定是风量越大EER越高 制冷系统要匹配到一个最佳状态 第二部分 美的空调器介绍 美的空调器介绍 美的生产的空调器 空调器基础知识 空调部分硬件知识 美的生产的空调器 美的主要生产制造和销售家用房间空调 器和商用空调。 空调器的定义： 一种向密闭空间、房间或区域直接提供 经过处理的空气的设备。它主要包括制冷和 除湿用的制冷系统以及空气循环和净化装置， 还可包括加热和通风装置，（它们可被组装 在一个箱壳内或被设计成一起使用的组件系 统），以下简称空调器。 空调器的分类 空调器按

11、使用气候环境（最高温度）分为：空调器按使用气候环境（最高温度）分为： 类型 T1 T2 T3 气候环境 温带气候 低温气候 高温气候 最高温度 43 35 52 空调器按结构形式分为：空调器按结构形式分为： a.整体式； b.分体式 c.一拖多空调器 空调器按主要功能分为：空调器按主要功能分为： a.冷风型； b.热泵型； c.电热型 空调器按冷却方式分为：空调器按冷却方式分为： a.风冷式； b.水冷式 空调器按压缩机控制方式分为：空调器按压缩机控制方式分为： a.转速一定；b.转速可控；c.容量可控 空调器的使用范围：空调器的使用范围： a.家用空调； b.商用空调； c.中央空调 美的空

12、调的类型 整体式空调器中的 抽湿机； 主要作用是控制房 间空气的湿度，不 可以调节温度； 此机型主要是出口 美的空调的类型 整体式空调器中 的窗式空调器 优点是可靠性好、 移动方便； 缺点是能效比差、 不够美观； 主要是出口北美； 移动空调也属于 整体式 美的空调的类型 分体挂壁式空 调器 优点体积小、 美观、能效比 高、噪音低 使用比较普遍 有定频机和变 频机 美的空调的类型 分体落地式空调 器 优点 制冷量大、 比较美观 缺点 体积较大 使用的国家主要 是中国和韩国 美的空调的类型 美的MDV（家庭 中央空调） 可以实现集中控 制、控制比较方 便、外观比较好 美的有变频一拖 多、数码变频、

13、 水冷机等一系列 的产品 美的空调的类型 分体机和MDV的室外机 空调器的作用 调节控制房间空气的温度制冷制热模式 调节控制房间空气的湿度抽湿加湿模式 调节控制房间空气的流动送风模式 辅助功能有：除尘、杀菌、换气、负氧、加 氧、电加热等功能 空调器基础知识 家用空调器的命名方式 K- / 一拖多产品代号（用阿拉伯数字表示，一拖三 以上允许用“d”表示，一拖一代号省略） 产品代号（房间空气调节器） 气候类型代号（T1型代号省略） 结构形式代号 功能代号 冷却方式代号（风冷代号省略） 规格代号：（额定制冷量，用阿拉伯数字表 示，其值取制冷量百位数或百位以上数） 整体式结构分类代号或分体式室内机组结

14、构分 类代号 室外机组结构代号 工厂设计序号和（或）特殊功能代号等，允许 用汉语拼音字母和（或）阿拉伯数字表示 空调器基础知识 命名举例： 例1 KFR-50LW/H1DY,表示T1气候类型，是分 体落地式（包括内机和外机机组），冷暖电加 热型，制冷量为5000W，有遥控，工厂序号为 H1； 例2 KT3CD-32/E2,是窗式空调器，电加热型， T3工况，制冷量3200W，工厂序号E2； 例3：KFR-50W/Bp ，表示T1气候类型、分体热 泵型落地式变频房间空气调节器（室外机）， 额定制冷量为5000W。 空调器基础知识 命名中一些字母的意思命名中一些字母的意思： 结构形式：F 分体式

15、C整体式 功能代号: R热泵型 D电加热型 内机结构：L落地式 G挂壁式 外机结构：W外机 特殊符合: N1N2N3新冷媒 S三相 Y 遥控 Bp变频 Br变容 D有电加热 CE、AU、GE、SA、UL、HK等代表出口 的地区和商家 空调器基础知识 空调器的一些关键参数：空调器的一些关键参数： 制冷（热）量制冷（热）量：空调器在额定工况和规定条件 下进行制冷（制热）运行时，单位时间内从 （向）密闭空间、房间或区域内除去（加入） 的热量总和，单位：W。 消耗功率：空调器在额定工况和规定条件下进 行制冷（热）运行时，所输入的总功率，单位： W。 能效比（EER）性能系数（COP） ：制冷（热） 量

16、与有效输入功率之比，其值用W/W表示 。 噪声噪声 ：表示空调器运转时声音的大小和异声， 其值用dB(A)表示。 空调器部分硬件知识 空调器的系统划分：空调器的系统划分： 制冷系统 结构系统 风机、风道 电控、电器系统 制冷系统 压缩机 冷凝器 蒸发器 毛细管 制冷剂 制冷系统 压缩机： 美的主要用的压缩 机有活塞式、转子式、 e涡旋压缩机； 主要的厂家有美芝、 松下、日立、LG、古 轮、大金等厂家； 变频压缩机主要是 转子式压缩机，分为交 流变频和直流变频； 新冷媒压缩机应用 也比较广泛。 制冷系统 冷凝器分为风冷和水冷两种， 家用空调器采用的是风冷冷 凝器； 图中的冷凝器是风冷串片式 冷凝

17、器，冷凝器由长U管和 铝箔串成； 铜管的管经有6.35、7、 9.53mm三种，铜管又分为 光管和内螺纹铜管； 铝箔的厚度一般为0.115和 0.110mm，也分为亲水铝箔 和非亲水铝箔（普通铝箔）， 片型分为平片、冲缝片、波 纹片等。 制冷系统 蒸发器，在不同的机 型上是不同的，左上 图中是分体机蒸发器， 下图为窗机蒸发器； 蒸发器也是串片式结 构，铜管、铝箔和冷 凝器基本相同； 分体机蒸发器为多折 蒸发器，2折到4折； 制冷系统 左图为柜机的蒸发器； 柜机和窗机的蒸发器 相似，没有折，一般 有2排或3排，结构比 较简单，但流路比较 复杂； 蒸发器多为亲水冲缝 铝箔，有利于排水和 换热，防止

18、氧化铝 （白粉）吹出。 制冷系统 节流装置有毛细管、电子膨 胀阀、热力膨胀阀； 常规机大部分用毛细管，部 分变频机用电子膨胀阀； 毛细管以内径和长度形状来 控制冷媒流量，从而提供压 差； 毛细管标称如下： 2.51.51000mm； 毛细管还具有分流作用、旁 通、回油、压力传递等作用； 制冷系统 四通阀的主要作用是改 变冷媒的流向，转换空 调器的制冷和制热； 四通阀在冷暖机中应用， 在单冷和电加热型中没 有； 制冷系统 冷媒(制冷剂、雪种)： 空调器常用的冷媒有R22、R407C 、R410A、R134a等； R22现有的大部分空调器在应用； R407C的成分为HFC32/125/134a比例为 23/25/52, R410A的成分为HFC32/125比例为 50/50,它两个被称为新冷媒，具有环保效应， 可以减小温室效应和对臭氧的破坏； R134a主要用于抽湿机。 结构系统 板金件（如室外机的底盘、电机支 架、隔板等） 塑料件（分体机的底盘、面筐、出 风筐等） 包装件（泡沫、纸箱、塑料袋等） 海绵 （聚乙烯海绵、聚氨脂海绵等） 配管 （外机的配管、室内外机连接 管