本教程采用图文的形式讲解了空调器的结构和维修技巧。

第4章 空调器各系统的工作原理及电路分析

    任何空调器均由三大系统组成，包括制冷（热）系统、通风系统、电气系统。
    电气系统又包括若干个单元电路，如压缩机电路、内外风机电路、导风电机电路、四通换向阀电路、电加热电路、温度检测电路、显示操作电路、CPU及工作条件电路等。

4. 1制冷（热）系统
    空调器的制冷（热）系统由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器、干燥过滤器等首尾连接构成的封闭循环系统。系统中循环流动的工质是制冷剂。

1．制冷剂
    制冷剂又称为制冷工质、冷媒。制冷剂应具备易凝结，冷凝压力不要太高，蒸发压力不要太低，单位容积制冷量大，蒸发潜热大，比容小、水溶解度很小等特性。此外，还要求制冷剂在工作过程中，应具备不燃烧、不腐蚀等性能。空调器目前应用的制冷剂有三种：R22、R502、无氟制冷剂。

    制冷剂的压力单位有兆帕（MPa）、公斤力／厘米2 （kg/ cm2）。两者的换算公式如下：1 MPa≈10个标准大气压≈10kgf/cm2。

（1） R22制冷剂
    R22是氟里昂22的简称，又称F22，化学名称为二氟一氯甲烷，分子式是GHCIF2，分子量86.48，R22特性见表4－1。

（2） R502制冷剂
    R502制冷剂是混合工质制冷剂，属于共沸混合溶液，由48. 8％的R22，51. 2％的R115混合而成。其标准蒸发温度为－45. 6℃。
    在相同温度条件下，R502的单位容积制冷量比R22和R115两者高，并具有两者的优点。另外，R502的汽化潜热大，气体密度大，制冷剂循环量大，在较低的蒸发温度范围内可获得较高的制冷系数。

（3）无氟制冷剂
    空调器使用的无氟制冷剂型号有R407c等。无氟制冷剂R407，属于非共性混合工质，由R12，R125，R134a三种制冷剂组成，三种成分的比值为2300，2500，5200。标准蒸发温度为－43. 8℃ ，蒸发压力为6. 36kg/cm2，冷凝压力为232kg/cm2。

2．制冷工作原理
    空调器制冷是利用制冷剂在制冷系统中周期性地连续不断地形态变化，来达到制冷降温的目的。
　　　　　　　吸热　放热　
    即     液态→气态→液态
    这是利用制冷剂由液态变到气态时，会从周围空气中吸取热量。就如用酒精棉球擦过的皮肤，一定会有凉爽的感觉，事实上是酒精在蒸发的时候，夺取皮肤上热量的缘故。

    图4－1所示是空调器的机械压缩式制冷系统的工作原理，也是空调器的制冷基本工作原理。

    机械压缩式制冷系统，又称蒸气压缩制冷系统。它是由压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器四个基本部件组成。工作时，从毛细管节流后的低温低压液态制冷剂从蒸发器内不断地吸收室内空气热量而气化成为低温低压状态的气态制冷剂，从而达到降温除湿的目的。气态制冷剂经压缩机吸入及压缩后形成高温高压状态的气态制冷剂，排至冷凝器内与室外空气进行了热交换，将热量排至室外而冷凝成高温高压状态的液体制冷剂，接着流过孔径极小的毛细管后，到达蒸发器时又形成低压低温状态的液态制冷剂，至此便是整个制冷过程。制冷剂在制冷系统中以气相一液相一气相，如此不断反复地发生相变，最后达到降温去湿的效果。

3．单冷空调器制冷系统
    单冷型空调器又称冷风型空调器，单冷型空调器具有制冷、除湿、送风功能。
（1）单冷窗式空调器制冷系统
    如图4－2所示。单冷窗式空调器制冷系统由压缩机、冷凝器、过滤器、毛细管、蒸发器等组成。完成蒸气压缩机制冷循环的四个关键部件是：①压缩机；②冷凝器；③毛细管；④蒸发器。

    从图中可以看出，压缩机工作时，就会将系统内的制冷剂压缩为高温高压（100℃ ，20kg/cm2左右）蒸气，排送至冷凝器。在轴流风扇作用下，室外侧的空气会流过冷凝器肋片之间，将制冷剂放出的热量排出，使制冷剂降温冷凝成高压液态制冷剂。高压液态制冷剂经过滤器滤除有形脏物后，送毛细管节流，制冷剂压力降低至4.5～5. 5kg/cm2（其蒸发温度随之大幅度降低），进入蒸发器内蒸发，制冷剂蒸发所需的热量，是在离心风扇的作用下将室内侧的空气流过蒸发器肋片．把热量传给制冷剂，失一去热量的低温空气又吹至室内，不断循环，便达到给室．内降温的目的。然后，气态制冷剂又被压缩机吸入，不断重复上述的过程，进行制冷循环。

    当室内的湿热空气流经蒸发器的肋片之间时，空气中的水分有一部会在低温肋片表面凝结下来，从接盘排出。此过程反复进行，室内空气的水分逐渐减少，空气的湿度降低，就是空调器的除湿作用。

（2）单冷分体壁挂空调器冷系统
    如图4－3所示，由压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管、三通阀、二通阀、低压液体管（又称高压管、细连接管）、气体管（又称低压管，粗连接管）等组成。从图中可以看出，这种空调器较之窗式空调器增加三个器件，即二通阀、三通阀、室内外机连接粗细管。

    二通阀、三通阀用于室外机与室内侧的通／断控制，空调器出厂时二者均关闭，以保证工厂在室外机充注的制冷剂不被流失。空调器安装后，这两个阀门均被打开，以使室外侧与室内侧接通，实现制冷剂量的循环流通。

    当接通电源制冷开机时，压缩机开始运转，来自室内机蒸发器的低压制冷剂气体通过气体管、三通阀被压缩机吸入后，压缩成高温、高压气体，排入室外机冷凝器内，其热量与空气交换后排出室外，制冷剂被冷却后由气态冷凝成为液态，经过滤器送毛细管节流降压后，经二通阀、液体管喷入室内蒸发器时呈现低压，在相应低压下，制冷剂吸收外界热量气化制冷。经过蒸发器外部的空气得到冷却而降温，冷却后的空气由内风扇吹向室内，实现制冷。

（3）分体单冷柜式空调器制冷系统
图4－4，图4－5）所示是两种单冷柜式空调制冷系统，前者毛细管位于室外机，后者毛细管位于室内机。各部件的作用及制冷循环同于分体壁挂空调器。

（4）分体一施二空调器制冷系统
    如图4－6所示，由1个压缩机、1个冷凝器、2个二通阀、2个三通阀、2个电磁膨胀阀、2个蒸发器、两组粗／细连接管，组成两个制冷循环系统。

    制冷循环的节流工作由电磁膨胀阀进行。两个制冷循环工作如下：
    A室内机的制冷循环工作：压缩机排出的高温高压液态制冷剂、流经冷凝器降温冷凝为高压液态制冷剂→经分支管1→A电磁膨胀阀节流降压→A二通阀→A细连接管→流经A蒸发器吸热气化成气态制冷剂后→A粗连接管→A三通阀→分支管2→储液器→被压缩机吸入，进下一次的制冷循环。

    B室内机的制冷循环工作：压缩机排出的高温高压液态制冷剂→流经冷凝器降温冷凝为高压液态制冷剂→经分支管1→B电磁膨胀阀节流降压→B二通阀→B细连接管→流经B蒸发器蒸发气化成气态制冷剂后→B粗连接管→B三通阀→分支管2→储液器→被压缩机吸入，进行下一次的循环。

从上述两个制冷循环中可以看出，压缩机、冷凝器是公用。

4．热泵冷暖空调器制冷（热）系统
    单冷空调器制冷运行室外机吹出暖风，如果将这个“热风”转换至室内，就可实现空调器的制热功能。为此，热泵空调器如在压缩机后面装置一个改变制冷剂流向的装置，就可实现空调器既能制冷、又能制热的目的。
    热泵型空调器制冷在冬季使用时，可以将室外低温环境中的热量取出，排向室内，同时空调器消耗功转化成的热量也对室内升温有利。
图4－7所示是热泵冷暖空调器的制冷（热）系统，由压缩机、室外热交换器、四通换向阀、主毛细管、辅助毛细管、单向阀、二通阀、三通阀、高／低压连接管、室内热交换器等组成。

    四通换向阀用于切换制冷剂走向，使制冷、制热时制冷剂走向在压缩机以外的部位相反。辅助毛细管、单向阀用于切换节流1－1－Al，室内、外热交换器的作用，制冷时同于单冷空调器，制热时的作用正好相反，即室内侧热交换器作为冷凝器，室外侧热交换器作为蒸发器。

（1）制冷工作

    如图4－8所示，与一单冷空调器制冷系统的工作基本相同。制冷运行时，四通阀的线无工作电压，阀体处于默认状态．其管口1，2接通，管口3 ，4接通，使制冷制冷剂循环向如图箭头所示，制冷剂在循环过程中将单向阀内的钢球吹离锥形口，单向阀导通，将辅毛细管旁路，辅助毛细管不起作用。这样，压缩机排出的高压高温制冷剂→经四通阀管口43→先流经室外侧的热交换器进行放热冷凝为液态后→经过滤器→单向阀→主毛细管节流后→二通阀→室内侧热交换器进行吸热蒸发为气态→三通阀→四通阀管口1、2→被压缩机吸回，完成一个制冷循环，实现制冷剂在室内吸热从而降低室温的目的。

（2）制热工作
    如图4－9所示，制热运行时，四通阀的线圈得到220VAC;电压，线圈产生磁场，吸动内部的阀芯动作向左移动，使管口1、4接通，管口2、3接通，制冷剂走向如图箭头方向所示，会推动单向阀内的钢球堵塞锥形口，单向阀截止，制冷剂只能通过辅助毛细管循环流动。这样，压缩机排出的高温高压气态制冷剂→流经四通换向阀的管口4、1→三通阀→室内热交换器进行散热冷凝为液态制冷剂→二通阀→主毛细管＋辅助毛细管双重节流后→过滤器滤除有形脏物→室外热交换器吸热蒸发为气态→经四通换向阀的管口3、2→被压缩机吸回，完成一制热循环，实现制冷剂在室内散热达到制热目的。

    冬季使用热泵空调器时，因室外侧温度低，室外侧热交换器会经常结霜，导致热交换效果差，甚至不能工作。所以，热泵型空调器必须具有除霜的功能。除霜过程通常是通过短时间（8min左右）将制热转换成制冷运行来实现，使室外侧热交换器在较高温度和压力下，能够快速融化冰霜。此后，空调器又会恢复原来的制热效果。

    热泵型空调器在冬季制热时从室外空气中吸取热量，并利用这部分热量连同压缩机输入功率的转换来给室内供热，但其供热量将随室温度的降低而减少。一般来讲，当室外环境温度在5℃以下，制热能力急剧变小，当温度在－5℃时几乎不能满足供热的要求，且因制冷剂在蒸发器不能从外界空气中吸收足够热量而无法完全蒸发气化就进入压缩机，易损坏压缩机内的阀片，即产生液击，造成压缩机的损坏。

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