商用空调制冷原理

1、典型的中央空调系统典型的中央空调系统由空调冷水主机及空气处理末端设备组成。 典型的中央空调系统图： 螺杆式冷水机组的工作原理（一）双螺杆制冷压缩机(twin screw compressor) 双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。主要部件：双转子、机体、主轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置。容量15100%无级调节或二、三段式调节，采取油压活塞增减载方式。常规采用：径向和轴向均为滚动轴承；开启式设有油分离器、储油箱和油泵；封闭式为差压供油进行润滑、

2、喷油、冷却和驱动滑阀容量调节之活塞移动。双螺杆结构图： 压缩原理： 吸气过程：气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。压缩过程：转子旋转时，阴阳转子齿间容积连通（V型空间），由于齿的 互相啮合，容积逐步缩小，气体得到压缩。排气过程：压缩气体移到排气口，完成一个工作循环。（二）单螺杆制冷压缩机（single screw compressor） 利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。转子齿数为六，星轮为十一齿。主要部件为一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置。容量可以从10%-100%无级调节及三或四段式

3、调节。单螺杆结构图： 压缩原理：吸气过程：气体通过吸气口进入转子齿槽。随着转子的旋转，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体进入压缩腔（转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面 所形成的密闭空间）。压缩过程：随着转子旋转，压缩腔容积不断减小，气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气口。排气过程：压缩腔前沿转至排气口后开始排气，便完成一个工作循环。由于星轮对称布置，循环在每旋转一周时便发生两次压缩，排气量相应是上述一周循环排气量的两倍。空调压缩机的工作原理根据市场需求，目前各中央空调公司开发设计出的产品种类有：风冷式冷（热）水机组、风冷管道式分体空调机组、水冷柜式空调机组、组合式空气处理机组、水冷/风冷螺杆式冷

4、水机组、水冷离心式冷水机组。离心式制冷压缩机的基本工作原理：离心式压缩机一般是由电动机通过齿轮增速带动转子旋转。自蒸发器出来的制冷剂蒸汽经吸气室进入叶轮。叶轮高速旋转，叶轮上的叶片即驱动气体运动，并产生一定的离心力，将气体自叶轮中心向外周抛出。气体经过这一运动，速度增大，压力得以提高。显然，这是作用在叶轮上的机械能转化的结果。气体离开叶轮进入扩压器，由于扩压器通道面积逐渐增大，又使气体减速而增压，将其动能转变为压力能。为了使制冷剂蒸汽继续提高压力，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮，并重复上述压缩过程。被压缩的制冷蒸汽从最后一级扩压器流出后，又由蜗室将起汇集起来，进而通过排气管道输送至冷

5、凝器，这样就完成了对制冷剂蒸汽的压缩。压缩机系统图螺杆式制冷压缩机的工作原理：图中上部为吸气端，下部为排气端，在理想工作状态下它有三个工作过程，即吸气过程、压缩过程和排气过程。当转子上部一对齿槽和吸气口连通时，由于螺杆回转啮合空间容积不断扩大，来自蒸发器的制冷剂蒸汽由吸气口进入齿槽，即开始了进行吸气过程。随着螺杆的继续旋转，吸气端盖上的齿槽被齿的啮合所封闭，即完成了吸气过程。随着螺杆继续旋转，啮合空间的容积逐渐缩小，气体就进入压缩过程。当啮合空间和端盖上的排气口相通时，压缩过程结束。随着螺杆的继续旋转，啮合空间内的被压缩气体通过排气口将压缩后的制冷剂蒸汽排入至排气管道中，直至这一空间逐渐缩小为

6、零，压缩气体全部排出，排气过程结束。随着螺杆的不断旋转，上述过程将连续、重复地进行，制冷剂蒸汽就连续不断地从螺杆式制冷压缩机的一端吸入，从另一端排出。压缩剖面往复式压缩机之基本运转原理：利用活塞在汽缸内上下往复运动，低压阀片控制进气，高压阀片控制排气，以容积变化产生压缩使低压低温气体冷媒压缩成高压高温。压缩机剖面目冷水机组的分类及优、缺点冷水机组的分类：分类方式种  类分类方式种  类按压缩机形式分活塞式 螺杆式 离心式按燃料种类燃油型（柴油、重油） 燃气型（煤油、天然气）按冷凝器冷却方式水冷式 风冷式按能量利用形式单冷型 热泵型 热回收型 单冷、冰蓄冷双功能型按冷水出水温

7、度空调型（7度、10度、13度、15度） 低温型（-5度-30度）按密封方式开式 半封闭式 全封闭式按载冷剂分水 盐水 乙二醇按能量补偿不同分电力补偿（压缩式） 热能补偿（吸收式）按制冷剂分R-22、 R-123、 R-134a按热源不同（吸收式）热水型 蒸汽型 直燃型各种冷水机组的优缺点名  称优  点缺  点活塞式 冷水机组1.用材简单，可用一般金属材料，加工容易，造价低 2.系统装置简单，润滑容易，不需要排气装置 3.采用多机头，高速多缸，性能可得到改善1.零部件多，易损件多，维修复杂，频繁，维护费用高 2.压缩比低，单机制冷量小 3.单机头部分负荷下调节性

8、能差，卸缸调节，不能无级调节 4.属上下往复运动，振动较大 5.单位制冷量重量指标较大螺杆式 冷水机组1.结构简单，运动部件少，易损件少，仅是活塞式的1/10，故障率低，寿命长 2.圆周运动平稳，低负荷运转时无“喘振”现象，噪音低，振动小 3.压缩比可高达20，EER值高 4.调节方便，可在10%100%范围内无级调节，部分负荷时效率高，节电显著 5.体积小，重量轻，可做成立式全封闭大容量机组 6.对湿冲程不敏感 7.属正压运行，不存在外气侵入腐蚀问题1.价格比活塞式高 2.单机容量比离心式小，转速比离心式低 3.润滑油系统较复杂，耗油量大 4.大容量机组噪声比离心式高 5.要求加工精度和装配

9、精度高离心式 冷水机组1.叶轮转速高，输气量大，单机容量大 2.易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低 3.单位制冷量重量指标小 4.制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好 5.EER值高，理论值可达6.99 6.调节方便，在10%100%内可无级调节1.单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳 2.对材料强度，加工精度和制造质量要求严格 3.当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快 4.离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险模块化 冷水机组1. 系活塞式和螺杆式的改良型，它是由多个冷水单元组合而成

10、 2. 机组体积小，重量轻，高度低，占地小 3. 安装简单，无需预留安装孔洞，现场组合方便，特别适用于改造工程1.价格较贵 2.模块片数一般不宜超过8片水源 热泵机组1.节约能源，在冬季运行时，可回收热量 2.无需冷冻机房，不要大的通风管道和循环水管，可不保温，降低造价3.便于计量 4.安装便利，维修费低 5.应用灵活，调节方便1.在过度季节不能最大限度利用新风 2.机组噪声较大 3.机组多数暗装于吊顶内，给维修带来一定难度溴化锂吸收式冷水机组（蒸汽，热水和直燃型）1.运动部件少，故障率低，运动平稳，振动小，噪声低 2.加工简单，操作方便，可实现10%100%无级调节 3.溴化锂溶液无毒，对臭

11、氧层无破坏作用 4.可利用余热。废热及其他低品位热能 5.运行费用少，安全性好6.以热能为动力，电能耗用少1.使用寿命比压缩式短 2.节电不节能，耗汽量大，热效率低 3.机组长期在真空下运行，外气容易侵入，若空气侵入，造成冷 量衰减，故要求严格密封，给制造和使用带来不便 4.机组排热负荷比压缩式大，对冷却水水质要求较高 5.溴化锂溶液对碳钢具有强烈的腐蚀性，影响机组寿命和性能冷水机组的维护保养制冷剂的管理制冷剂在未注入装冷装置前是采用钢瓶盛装的，由于制冷剂钢瓶属于液化气体压力容器，因此为保证装有冷剂的钢瓶在使用和贮存时的安全，必须严格遵守国家劳动总局颁布的：“压力容器安全监察规程”和“气瓶安全

12、监察规程”的规定。一、 钢瓶的使用要求1、 启闭钢瓶阀门时，应站在阀的侧面缓慢启闭；2、 瓶阀冻结时，应把钢瓶移到较暖的地方，或者用洁净的温水解冻，严禁用火烘烤；3、 从钢瓶向制冷装置充加制冷剂时，必须经过减压装置；4、 瓶中气体不得用尽，必须留有一定的剩余压力；5、 使用中要防止立瓶跌倒，禁止敲击和碰撞。二、 往钢瓶中充装制冷剂的要求制冷装置在进行制冷剂非故障性排放时，一般应排进制冷剂钢瓶内，这样一方面可留待以后充入制冷装置中使用，避免浪费；另一方面也可避免排入大气中污染环境。1、 用于充装的钢瓶除了颜色、标识等要与拟充装的制冷剂一致外，还要求在安全有效使用期内，外观不得有缺陷，安全阀件必须

13、完好无损；2、 制冷剂的充装量不得超过钢瓶的规定值；3、 充装时所用的称量衡器必须准确，而且最大称量范围应为使用称量值的1.53倍；4、 填写充装记录并贴于钢瓶上，主要内容包括：充装时间、充装量、充状者、钢瓶编号等。三、 制冷剂的贮存要求 1、 用钢瓶贮存制冷剂的房间禁止有明火或供暖设备，且自然通风应良好或设置有机械通风装置；2、 钢瓶立放时应旋紧瓶帽，放置整齐；卧放时应头部朝同一方向，堆放不超过五层并要妥善固定，防止滚动。润滑油的管理润滑油的管理包括润滑油在制冷系统中应用时的监控、品质判别、更换与贮存管理。一、 制冷系统内的润滑油管理1、 制冷系统内的润滑油应定期取样化验分析或作色泽相位对比

14、检查，发现油质变化，要及时查找原因，并按规定要求处理；2、 制冷系统内的润滑油最好每年全部更换一次，更换前用新油将残留在系统内的旧油全部洗净；3、 换油时，应设法排出油冷却器的寸油。应对油箱和抽气回收装置内的沉淀积物和铁锈彻底清除，并对油泵和油过滤器进行拆卸检查，保证更换后的润滑油清洁纯净，畅流无阻；4、 不能将制冷系统内原有的油与新油混合使用，这样会破坏新油的各项性能指标，影响机组的使用寿命； 5、 更换新油的牌号有所变化时，应将系统认真冲洗干净，否则难以得到好的使用效果。最好不要轻易改变机组使用的冷冻机油牌号；6、 机组停机期间，只要是润滑油与制冷剂共存的情况，就应该使油加热器通电，将油温

15、控制在规定的范围；7、 在冬季，经检查系统确实无泄露的情况下，制冷剂和润滑油在系统内过冬时，离心式冷水机组（特别是R11离心式冷水机组）应保持电加热器为通电状态，保证油温稳定在规定的范围，而螺杆和活塞式冷水机组可以不对油加热器通电，但在开机前12h24h必须开始对油进行加热；8、 禁止使用一般的机油代替冷冻机油，一般机油性能不适合低温条件下工作，强行使用容易损坏机组。二、 润滑油品质变化的判别由于润滑油长期在制冷系统内循环，经受各种热力过程的温度、压力变化与制冷剂、水及其他物质（如不凝性气体，密封圈、有机绝缘材料、金属机件等）的相互作用，品质容易发生变化，使油中出现悬浮有机酸、聚合物、酯和金属

16、块等腐蚀产物，导致油的表面张力下降，腐蚀性增强，性能变坏。表现为油的透明度变差，颜色由微红变为红褐色。出现上述情况必须更换新油。在有分析化验能力的条件下，可根据润滑油制造厂家提供的油变质判断检查项目及参数值对所使用的润滑油进行检查分析和比较，凡超过指标标准的应立即更换新油。由于润滑油中含有、酸或其他物质，大部分沉积在贮油装置（曲轴箱或油箱）的底部，所以化验分析取样的样品应从贮油装置底部抽取。根据测定油质参数来确定是否换油不太方便，而且分析化验的程序复杂，绝大多数机组使用单位不具备这样的检查分析手段，而机组制造厂往往根据丰富的经验来拟订机组换油时间。一般推荐全年运行的空调机组，每年应换油一次。但

17、这种处理方法带有较强的经验判断性质，在正确反映润滑油质量方面存在着较大误差。一种直观而且科学、易行的判断油质的方法是利用油在使用中颜色由黄逐渐变为红褐色，油质由好逐渐变坏的特点，编制出的油在不同品质情况下的色泽图谱。该图谱分为米黄、橘黄、土黄、朱红、大红、深红，土红等色泽相位等级。检查时，只要将取样油与图谱上的色泽相位对照，样油与图谱中哪个相位的色泽最接近，则那个相位的油质量等级就是取样油的品质等级。三、 润滑油的贮存管理1、 润滑油必须贮存在干净密封的容器内，容器外应注明油的名称及牌号，并分类存放；2、 贮油容器必须存放在清净、干燥、阴凉、通风的房间内；3、 分油使用的工具和容器应保持干净、

18、无水分；不同牌号油的配油工具不应交替使用，必须交替使用时，应将原来使用或沾染的油用汽油清洗、吹干后方可用于其他牌号的油； 4、 不同牌号的油严禁混装在一个容器内贮存，混合油易发生化学变化，加快油变质的进程。螺杆式冷水机组的发展历史及趋势螺杆式制冷压缩机是一种容积型回转式压缩机，由于其高效、耐久、结构紧凑和对负载进行平稳调节的特点，兼有了活塞式压缩机和离心式压缩机二者的优点，从而逐渐在活塞式和离心式之间找到自己的位置，并在一定冷量范围内有加速取代活塞式和离心式制冷压缩机的趋势，在食品冷冻、冷藏、制冰、民用及商用空调、工业制冷等领域广泛得到应用。螺杆式制冷压缩机从压缩机原理上可分为：双螺杆（twi

19、n screw）和单螺杆(single screw)。螺杆式制冷压缩机从型式上可分为：开启式、半封闭式、全封闭式三种。历史及背景同离心式制冷机组相比，螺杆式压缩机组的发展较晚。1934年瑞典皇家工学院教授Lysholm(里斯曼)发明第一台双螺杆式气体压缩机。从60年代开始，喷油双螺杆机组应用于制冷机组。瑞典SRM公司（双螺杆）首先发明双边不对称型线螺杆，使螺杆机效率大大提高。1960年法国人Zimmern(辛麦恩)（单螺杆）发明单螺杆的新结构。1962年试制出第一台样机。70年代初，荷兰GRASSO(格拉索)制成第一台单螺杆制冷压缩机。1972年，日本开始生产单螺杆空气压缩机。1982年，开始

20、生产单螺杆制冷压缩机。螺杆机在中国的发展情况： 1975年，由上海第一冷冻机厂完成我国第一台氨喷油双螺杆制冷压缩机制造。 1976年，大连冷冻机厂成功设计制造我国第一台单机双级螺杆式制冷压缩机。1986年，武汉冷冻机厂开发了XBY齿型的新型单边不对称圆弧齿型。进一步提高了国产螺杆制冷压缩机水平。90年开始，国外著名厂商进入我国，在螺杆机方面进行多家合资生产。其中有： 中美合资：上海一冷-开利 23XL系列空调用螺杆冷水机组中日合资：烟台荏原 螺杆模块式冷(热)水机组中美合资：烟台顿汉布什 空调用全封闭螺杆冷水机组中美合资：武汉麦克维尔 WHS系列R22，R134a单螺杆冷水机组中美合资：江阴特

21、灵 RTHB系列螺杆冷水机组中美合资：无锡约克 YS、YCWS系列螺杆冷水机组中日合资：1998年 大冷-前川 单机双级双螺杆压缩机组中日合资：1998年 大金-三石 CUW系列单螺杆冷水机组中国台湾地区的复盛在上海设厂生产双螺杆制冷压缩机。螺杆机的技术发展趋势： 在经历了二十多年的从开发到发展的过程，螺杆机已取得相当的成就。螺杆式制冷压缩机由于没有进排气阀片、运动部件及易损件少，使它具有20,000到50,000小时的运转周期，甚至可达100,000小时。据瑞典STAL公司统计：螺杆式制冷压缩机的零件数只为活塞式的1/10；在3,000小时运转期间,活塞式的故障为螺杆式的10倍；在12,00

22、0小时运转期间，活塞式的故障为螺杆式的4倍；螺杆式的振幅为活塞式的1/5；螺杆式对压缩湿行程不敏感，安全可靠。目前在双、单螺杆压缩机技术发展上主要表现为： 1、中间补气的经济器系统的研究及推广应用； 2、压缩机内容积无级调节； 3、高效率新型线的开发应用。在制冷空调领域内，首先应用的是开启式螺杆压缩机，在经历了七十年代大发展时期后，由于制冷装置的应用普及和以改善部分负荷特性的多机组化的发展趋势，螺杆机在中、大型机保持稳步发展的同时，中、小型机尤其是半封闭式及全封闭式螺杆压缩机已得到了市场的广泛重视和青眯。我们认为，下一步螺杆机的发展走势将是在进一步发挥螺杆机的传统固有技术优势，积极开发和利用新

23、技术的基础上，扬长避短，从而在真正拥有广阔市场的往复机制冷容量范围内开拓中小型螺杆压缩机的销售市场。 (一)双螺杆压缩机以瑞典SRM型线系列为主导，先后经历SRM非对称型线、对称型线、又非对称型线、X、Sigma（5:7）、GHH（5:6）、SRM-D-a、b等型线，以后各公司又开发自己的专利型线。除上述所提及的新齿形的发展外，目前双螺杆主要发展趋势为：1、转子加工精度的提高和质量稳定性；2、开启式双螺杆机在结构和应用上的不足已引起厂家和市场的重视；3、重量级滚动轴承的应用，以提高主机运转寿命和为压缩机小型化、封闭化提供必要条件； 4、合成冷冻机油的应用；5、压缩机结构更趋合理和紧凑。目前大约

24、有37家公司生产双螺杆机，基本分布在亚洲（日、韩、中、台）、北美洲（美）和欧洲，主要制造厂家有Hitachi（日立），Dunham-Bush（顿汉-布什），Trane（特灵），York（约克国际Frick），Carrier（开利）、KOBELOO （神户制钢所）、Mycom（前川）、Bitzer（德国比策尔）、SABROE（丹麦萨布罗）、Refcomp（意大利莱富康）、Century（韩国庆元世纪）、Fusheng（台湾复盛）、Hanbell（台湾汉钟）等。 目前采取5:6齿数比的约有15家，采取5:7齿数比约有2家、采取6:8齿数比有1家、其余均为4:6齿数比。(二)1960年法国人辛麦恩（Zimmern）发明了单螺杆压缩机的基本原理，1962年试制出第一台空气压缩机样机，1972年法国别儒（Peugeot）汽车制造公司、美国芝加哥风动工具公司（Chicago pneumatic tool Co.）研制成单螺杆式空气压缩机。1975年荷兰格拉索（Grasso）公司制造了第一台单螺杆制冷压缩机MS10， 并在同年第14次国际制冷学会