空调制冷系统工作原理.学习资料

楼宇自动化姚明亮

电子信息工程学院第一页，共33页。空调制冷系统工作(gōngzuò)原理制冷剂分类1压缩式制冷原理2吸入式制冷原理3热泵制热原理4第二页，共33页。最广泛使用的制冷机有压缩式和吸收式两种。1、制冷剂的种类按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟里昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。根据冷凝压力，制冷剂可分为三类：高温（低压(dīyā)）制冷剂、中温（中压）制冷剂和低温（高压）制冷剂。常用的氟里昂制冷剂有R12、R22、R502及R134a。1制冷剂分类(fēnlèi)第三页，共33页。（1）氟里昂12（CF2CL2，R12）是氟里昂制冷剂中应用较多的一种，主要以中、小型食品库、家用电冰箱以及水、路冷藏运输等制冷装置中被广泛采用。R12具有较好的热力学性能(xìngnéng)，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷凝压力约0.8～1.2KPa。R12的标准蒸发温度为-29℃，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机可获得-70℃的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80℃的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134a。1制冷剂分类(fēnlèi)第四页，共33页。（2）氟里昂22（CHF2CL，R22）是氟里昂制冷剂中应用较多的一种，主要以家用空调和低温冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标准气化温度为-40.8℃，通常冷凝压力不超过1.6MPa。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的单位(dānwèi)容积制冷量比比R12约高60%，其低温时单位(dānwèi)容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用R134a来代替。1制冷剂分类(fēnlèi)第五页，共33页。（3）氟里昂502（R502）R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6℃，正常工作压力(yālì)与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大，但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达-55℃。R502在冷藏柜中使用较多。1制冷剂分类(fēnlèi)第六页，共33页。（4）氟里昂134a（C2H2F4，R134a）是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5℃。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏(pòhuài)空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。1制冷剂分类(fēnlèi)第七页，共33页。环保型的制冷剂：（1）R134a（四氟乙烷）制冷剂R134a是目前国际公认的替代R12的主要制冷工质（热机中热能转变为机械能的一种媒介物质(wùzhì)(如燃气、蒸汽等)，依靠它在热机中的状态变化(如膨胀)才能获得功）之一，常用于车用空调，商业和工业用制冷系统，以及作为发泡剂用于硬塑料保温材料生产，也可以用来配置其他混合制冷剂，如R404A和R407C等。主要用途：主要替代R12用作制冷剂，大量用于汽车空调、冰箱制冷。产品包装：钢瓶包装，13.6kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷剂分类(fēnlèi)第八页，共33页。（2）R410A制冷剂物化特性：常温常压下，R410A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP（臭氧衰减指数）为0，因此R410A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R410A主要用于替代(tìdài)R22和R502，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、小型商用空调、户式中央空调等。产品包装：钢瓶包装，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷剂分类(fēnlèi)第九页，共33页。（3）R407C制冷剂物化特性：常温常压下，R407C是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R407C是不破坏大气臭氧层的环保(huánbǎo)制冷剂。主要用途：R407C主要用于替代R22，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于家用空调、中小型中央空调。产品包装：钢瓶包装，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷剂分类(fēnlèi)第十页，共33页。（4）R417A制冷剂物化特性：常温常压下，R417A是一种不含氯的氟代烷非共沸混合制冷剂，无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R417A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R417A主要用于替代(tìdài)R22，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，用于热泵（OEM初装替换R22）和空调（售后替换R22）等。产品包装：钢瓶包装，11.3kg/瓶，400kg/瓶，1000kg/瓶，ISOTANK。1制冷剂分类(fēnlèi)第十一页，共33页。（5）R404A制冷剂物化特性：R404A是一种不含氯的非共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存(zhùcún)在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R404A是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R404A主要用于替代R22和R502，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于中低温冷冻系统。产品包装：钢瓶包装，10.9kg/瓶，1000kg/瓶。1制冷剂分类(fēnlèi)第十二页，共33页。（6）R507制冷剂物化特性：R507是一种不含氯的共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R507是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R507主要用于替代R22和R502，具有清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量(dàliàng)用于中低温冷冻系统。产品包装：钢瓶包装，11.3kg/瓶，400kg/瓶。1制冷剂分类(fēnlèi)第十三页，共33页。（7）R23（三氟甲烷）制冷剂物化性质：R23（三氟甲烷，FREON23），常压下沸点为-82.1℃，凝固点为-155.2℃，液体密度(25℃)为0.67kg/L，临界密度0.525kg/L，临界压力4.83MPa，消耗臭氧潜能值(ODP)为0，为环保型制冷剂。主要用途：三氟甲烷，又称HFC-23，是一种高压液化(yèhuà)汽，可用作制冷剂，替代CFC-13。同时又是哈龙1301理想替代品，具有清洁、低毒、灭火剂效果好等特点。产品包装：高压钢瓶包装，9.08kg/瓶，30kg/瓶。1制冷剂分类(fēnlèi)第十四页，共33页。（8）R508A制冷(zhìlěng)剂物化特性：R508A是一种不含氯的共沸混合制冷(zhìlěng)剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R508A是不破坏大气臭氧层的环保制冷(zhìlěng)剂。主要用途：R508A主要用于替代R13、R23、R503，具有清洁、低毒、不燃、制冷(zhìlěng)效果好等特点，大量用于超低温冷冻系统，比如医用制冷(zhìlěng)、科研制冷(zhìlěng)。产品包装：高压钢瓶包装，5kg/瓶，9.08kg/瓶。1制冷剂分类(fēnlèi)第十五页，共33页。（9）R508B制冷剂物化特性：R508B是一种不含氯的共沸混合制冷剂，常温常压下为无色气体，贮存在钢瓶内是被压缩的液化气体。其ODP为0，因此R508B是不破坏大气臭氧层的环保制冷剂。主要用途：R508B主要用于替代R13、R23、R503，具有(jùyǒu)清洁、低毒、不燃、制冷效果好等特点，大量用于超低温冷冻系统，比如医用制冷、科研制冷。产品包装：高压钢瓶包装，5kg/瓶，9.08kg/瓶。1制冷剂分类(fēnlèi)第十六页，共33页。（10）R152a（二氟乙烷）制冷剂物化性质：HFC-152a（1,1-二氟乙烷CH3CHF2），分子量66.1，沸点-24.7℃，临界温度(línjièwēndù)113.5℃，临界压力4.58MPa，可燃液化气体，破坏臭氧潜能值（ODP）为0。主要用途：主要用作制冷剂、发泡剂、气雾剂和清洗剂，同时也是混合工质的重要组分。产品包装：钢瓶包装，10kg/瓶，640kg/瓶。1制冷剂分类(fēnlèi)第十七页，共33页。2压缩(yāsuō)式制冷原理压缩式制冷(zhìlěng)原理示意图冷凝器蒸发器压缩机热力(rèlì)膨胀阀冷却水冷冻水高压蒸汽高压液体低压液体低压蒸汽放热吸热第十八页，共33页。制冷机循环系统(xúnhuánxìtǒng)原理图冷却水吸收(xīshōu)热量制冷剂释放(shìfàng)热量冷凝器冷却水循环冷却水供水32℃冷冻水释放热量制冷剂吸收热量蒸发器冷却水回水37℃压缩机减压阀制冷剂循环冷冻水循环高温高压气体常温高压液体低温低压气液共存低温低压气体冷冻水供水7℃冷冻水回水按负荷情况2压缩式制冷原理第十九页，共33页。2压缩式制冷(zhìlěng)原理蒸发器冷凝器压缩机毛细管吸热(xīrè)放热室内(shìnèi)室外过滤器气体液体空调器的能量转换第二十页，共33页。2压缩(yāsuō)式制冷原理第二十一页，共33页。工作原理(yuánlǐ)：压缩机将气态的氟利昂压缩为高温高压的气态氟利昂，然后送到冷凝器（室外机）散热后成为中温中压的液态氟利昂，所以室外机吹出来的是热风。液态的氟利昂经毛细管，进入蒸发器（室内机），空间突然增大，压力减小，液态的氟利昂就会汽化，（从液态到气态是个吸热的过程），吸收大量的热量，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴，顺着水管流出去，这就是空调会出水的原因。然后气态的氟利昂回到压缩机继续压缩，继续循环。制热的时候有一个叫四通阀的部件，使氟利昂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。2压缩式制冷(zhìlěng)原理第二十二页，共33页。干燥过滤器其外壳是用紫铜管收口成型，两端(liǎnɡduān)进出接口有同径和异径两种，进端为粗金属网，出端为细金属网，可以有效地过滤杂质。内装吸湿特性优良的分子筛作为干燥剂，以吸收制冷剂中的水分，以确保毛细管畅通和制冷系统正常工作。当干燥剂因吸收水过多而失效时，应该及时进行更换。2压缩式制冷(zhìlěng)原理第二十三页，共33页。感温包内充注的是处于气液平衡饱和状态的制冷剂，这部分制冷剂与系统内的制冷剂是不相通的。感温包是热力膨胀阀的组成之一，它一般绑在蒸发器出气管上，用来感受蒸发器出口的温度，并把温度信息转换成压力信息，传给阀体，从而起到调节流量(liúliàng)的作用。平衡管的一端接在蒸发器出口稍远离感温包的位置上，通过毛细管直接与阀体连接。作用是传递蒸发器出口的实际压力给阀体。阀体内有二膜片，膜片在压力作用下向上移动使通过膨胀阀的制冷剂流量(liúliàng)减小，在动态中寻求平衡。膨胀阀由阀体、感温包、平衡(pínghéng)管三大部分组成。2压缩式制冷(zhìlěng)原理第二十四页，共33页。2压缩式制冷(zhìlěng)原理毛细管工作原理：在制冷系统中，毛细管是4大组件之一，它是制冷系统中的节流装置，制冷剂的蒸发压力和冷凝压力、制冷剂的流量都依靠节流装置控制。在制冷系统中，冷凝器与蒸发器之间装上毛细管，将高温高压液体(yètǐ)制冷剂变为低温低压液体(yètǐ)，为制冷剂在蒸发器内沸腾提供条件。毛细管限制了制冷剂进入蒸发器的流量，使冷凝器中保持较稳定的压力，毛细管两端的压力差也保持稳定，这样使进入蒸发器的制冷剂降低压力，进行充分的蒸发吸热，以达到降温制冷的目的。第二十五页，共33页。2压缩式制冷(zhìlěng)原理空调(kōnɡdiào)制冷、制热实物系统流程图四通(sìtōnɡ)阀压缩机冷凝器蒸发器节流元件第二十六页，共33页。吸收式制冷使用的工质通常是一种二元溶液，由沸点不同的两种物质所组成。其中低沸点的物质为制冷剂，高沸点的物质为吸收剂。因此，二元溶液又称为制冷剂—吸收剂工质对。所谓二元溶液，是指两种互不起化学作用的物质组成的混合物。这种均匀混合物的各种物理性质（如压力、温度、浓度等）在整个混合物中各处都完全一致，不能用纯机械的沉淀或离心方式将它们分离成原组成物质。其制冷原理分为两部分：1、二元溶液在发生器内被热源加热沸腾，产生出制冷剂蒸汽在冷凝器中被冷凝为冷剂液体。液态冷剂经U形管节流后进入蒸发器，经蒸发器在低压条件下喷淋，液态冷剂蒸发，吸收冷媒热量，产生制冷效果(xiàoguǒ)。2、发生器流出的浓溶液，经热交换器降温、降压后自流进入吸收器，与吸收器原溶液混合成为中间浓度的浓溶液。中间浓度溶液被吸收器泵输送并喷淋，吸收从蒸发器出来的制冷剂蒸汽变为稀溶液。稀溶液由发生器泵送达发生器，重新被热源产生制冷剂蒸汽再次形成浓溶液，进入下一个循环周期。3吸入式制冷(zhìlěng)原理第二十七页，共33页。3吸入式制冷(zhìlěng)原理压缩式制冷以电为能源(néngyuán)，吸收式制冷是以热为能源(néngyuán)。在高层民用建筑空调制冷中，吸收式制冷所采用的制冷剂通常是溴化锂水溶液，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。吸入式制冷(zhìlěng)原理图第二十八页，共33页。4热泵(rèbènɡ)制热原理热泵制热是利用制冷(zhìlěng)系统的压缩机冷凝热来加热室内空气的，空调器在制冷(zhìlěng)工作时，低压、低温制冷(zhìlěng)剂液体在蒸发器内蒸发吸热，而高温、高压制冷(zhìlěng)剂气体在冷凝器内放热冷凝。热泵制热是通过电磁四通换向阀来改变制冷(zhìlěng)剂的循环方向的，原来制冷(zhìlěng)工作时作为蒸发器的室内盘管，变成制热时的冷凝器。实现制热的。由于热泵空调器是通过吸收室外热量来制热的，所以热泵制热能力随室外温度的变化而变化，一般室