本教程采用圖文的形式講解了空調(diào)器的結(jié)構(gòu)和維修技巧。

第4章 空調(diào)器各系統(tǒng)的工作原理及電路分析

    任何空調(diào)器均由三大系統(tǒng)組成，包括制冷（熱）系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。
    電氣系統(tǒng)又包括若干個(gè)單元電路，如壓縮機(jī)電路、內(nèi)外風(fēng)機(jī)電路、導(dǎo)風(fēng)電機(jī)電路、四通換向閥電路、電加熱電路、溫度檢測電路、顯示操作電路、CPU及工作條件電路等。

4. 1制冷（熱）系統(tǒng)
    空調(diào)器的制冷（熱）系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器、干燥過濾器等首尾連接構(gòu)成的封閉循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)的工質(zhì)是制冷劑。

1．制冷劑
    制冷劑又稱為制冷工質(zhì)、冷媒。制冷劑應(yīng)具備易凝結(jié)，冷凝壓力不要太高，蒸發(fā)壓力不要太低，單位容積制冷量大，蒸發(fā)潛熱大，比容小、水溶解度很小等特性。此外，還要求制冷劑在工作過程中，應(yīng)具備不燃燒、不腐蝕等性能?？照{(diào)器目前應(yīng)用的制冷劑有三種：R22、R502、無氟制冷劑。

    制冷劑的壓力單位有兆帕（MPa）、公斤力／厘米2 （kg/ cm2）。兩者的換算公式如下：1 MPa≈10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓≈10kgf/cm2。

（1） R22制冷劑
    R22是氟里昂22的簡稱，又稱F22，化學(xué)名稱為二氟一氯甲烷，分子式是GHCIF2，分子量86.48，R22特性見表4－1。

（2） R502制冷劑
    R502制冷劑是混合工質(zhì)制冷劑，屬于共沸混合溶液，由48. 8％的R22，51. 2％的R115混合而成。其標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－45. 6℃。
    在相同溫度條件下，R502的單位容積制冷量比R22和R115兩者高，并具有兩者的優(yōu)點(diǎn)。另外，R502的汽化潛熱大，氣體密度大，制冷劑循環(huán)量大，在較低的蒸發(fā)溫度范圍內(nèi)可獲得較高的制冷系數(shù)。

（3）無氟制冷劑
    空調(diào)器使用的無氟制冷劑型號有R407c等。無氟制冷劑R407，屬于非共性混合工質(zhì)，由R12，R125，R134a三種制冷劑組成，三種成分的比值為2300，2500，5200。標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－43. 8℃ ，蒸發(fā)壓力為6. 36kg/cm2，冷凝壓力為232kg/cm2。

2．制冷工作原理
    空調(diào)器制冷是利用制冷劑在制冷系統(tǒng)中周期性地連續(xù)不斷地形態(tài)變化，來達(dá)到制冷降溫的目的。
　　　　　　　吸熱　放熱　
    即     液態(tài)→氣態(tài)→液態(tài)
    這是利用制冷劑由液態(tài)變到氣態(tài)時(shí)，會(huì)從周圍空氣中吸取熱量。就如用酒精棉球擦過的皮膚，一定會(huì)有涼爽的感覺，事實(shí)上是酒精在蒸發(fā)的時(shí)候，奪取皮膚上熱量的緣故。

    圖4－1所示是空調(diào)器的機(jī)械壓縮式制冷系統(tǒng)的工作原理，也是空調(diào)器的制冷基本工作原理。

    機(jī)械壓縮式制冷系統(tǒng)，又稱蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)。它是由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)、蒸發(fā)器四個(gè)基本部件組成。工作時(shí)，從毛細(xì)管節(jié)流后的低溫低壓液態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器內(nèi)不斷地吸收室內(nèi)空氣熱量而氣化成為低溫低壓狀態(tài)的氣態(tài)制冷劑，從而達(dá)到降溫除濕的目的。氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)吸入及壓縮后形成高溫高壓狀態(tài)的氣態(tài)制冷劑，排至冷凝器內(nèi)與室外空氣進(jìn)行了熱交換，將熱量排至室外而冷凝成高溫高壓狀態(tài)的液體制冷劑，接著流過孔徑極小的毛細(xì)管后，到達(dá)蒸發(fā)器時(shí)又形成低壓低溫狀態(tài)的液態(tài)制冷劑，至此便是整個(gè)制冷過程。制冷劑在制冷系統(tǒng)中以氣相一液相一氣相，如此不斷反復(fù)地發(fā)生相變，最后達(dá)到降溫去濕的效果。

3．單冷空調(diào)器制冷系統(tǒng)
    單冷型空調(diào)器又稱冷風(fēng)型空調(diào)器，單冷型空調(diào)器具有制冷、除濕、送風(fēng)功能。
（1）單冷窗式空調(diào)器制冷系統(tǒng)
    如圖4－2所示。單冷窗式空調(diào)器制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、過濾器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器等組成。完成蒸氣壓縮機(jī)制冷循環(huán)的四個(gè)關(guān)鍵部件是：①壓縮機(jī)；②冷凝器；③毛細(xì)管；④蒸發(fā)器。

    從圖中可以看出，壓縮機(jī)工作時(shí)，就會(huì)將系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑壓縮為高溫高壓（100℃ ，20kg/cm2左右）蒸氣，排送至冷凝器。在軸流風(fēng)扇作用下，室外側(cè)的空氣會(huì)流過冷凝器肋片之間，將制冷劑放出的熱量排出，使制冷劑降溫冷凝成高壓液態(tài)制冷劑。高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過濾器濾除有形臟物后，送毛細(xì)管節(jié)流，制冷劑壓力降低至4.5～5. 5kg/cm2（其蒸發(fā)溫度隨之大幅度降低），進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，制冷劑蒸發(fā)所需的熱量，是在離心風(fēng)扇的作用下將室內(nèi)側(cè)的空氣流過蒸發(fā)器肋片．把熱量傳給制冷劑，失一去熱量的低溫空氣又吹至室內(nèi)，不斷循環(huán)，便達(dá)到給室．內(nèi)降溫的目的。然后，氣態(tài)制冷劑又被壓縮機(jī)吸入，不斷重復(fù)上述的過程，進(jìn)行制冷循環(huán)。

    當(dāng)室內(nèi)的濕熱空氣流經(jīng)蒸發(fā)器的肋片之間時(shí)，空氣中的水分有一部會(huì)在低溫肋片表面凝結(jié)下來，從接盤排出。此過程反復(fù)進(jìn)行，室內(nèi)空氣的水分逐漸減少，空氣的濕度降低，就是空調(diào)器的除濕作用。

（2）單冷分體壁掛空調(diào)器冷系統(tǒng)
    如圖4－3所示，由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、毛細(xì)管、三通閥、二通閥、低壓液體管（又稱高壓管、細(xì)連接管）、氣體管（又稱低壓管，粗連接管）等組成。從圖中可以看出，這種空調(diào)器較之窗式空調(diào)器增加三個(gè)器件，即二通閥、三通閥、室內(nèi)外機(jī)連接粗細(xì)管。

    二通閥、三通閥用于室外機(jī)與室內(nèi)側(cè)的通／斷控制，空調(diào)器出廠時(shí)二者均關(guān)閉，以保證工廠在室外機(jī)充注的制冷劑不被流失。空調(diào)器安裝后，這兩個(gè)閥門均被打開，以使室外側(cè)與室內(nèi)側(cè)接通，實(shí)現(xiàn)制冷劑量的循環(huán)流通。

    當(dāng)接通電源制冷開機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，來自室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器的低壓制冷劑氣體通過氣體管、三通閥被壓縮機(jī)吸入后，壓縮成高溫、高壓氣體，排入室外機(jī)冷凝器內(nèi)，其熱量與空氣交換后排出室外，制冷劑被冷卻后由氣態(tài)冷凝成為液態(tài)，經(jīng)過濾器送毛細(xì)管節(jié)流降壓后，經(jīng)二通閥、液體管噴入室內(nèi)蒸發(fā)器時(shí)呈現(xiàn)低壓，在相應(yīng)低壓下，制冷劑吸收外界熱量氣化制冷。經(jīng)過蒸發(fā)器外部的空氣得到冷卻而降溫，冷卻后的空氣由內(nèi)風(fēng)扇吹向室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)制冷。

（3）分體單冷柜式空調(diào)器制冷系統(tǒng)
圖4－4，圖4－5）所示是兩種單冷柜式空調(diào)制冷系統(tǒng)，前者毛細(xì)管位于室外機(jī)，后者毛細(xì)管位于室內(nèi)機(jī)。各部件的作用及制冷循環(huán)同于分體壁掛空調(diào)器。

（4）分體一施二空調(diào)器制冷系統(tǒng)
    如圖4－6所示，由1個(gè)壓縮機(jī)、1個(gè)冷凝器、2個(gè)二通閥、2個(gè)三通閥、2個(gè)電磁膨脹閥、2個(gè)蒸發(fā)器、兩組粗／細(xì)連接管，組成兩個(gè)制冷循環(huán)系統(tǒng)。

    制冷循環(huán)的節(jié)流工作由電磁膨脹閥進(jìn)行。兩個(gè)制冷循環(huán)工作如下：
    A室內(nèi)機(jī)的制冷循環(huán)工作：壓縮機(jī)排出的高溫高壓液態(tài)制冷劑、流經(jīng)冷凝器降溫冷凝為高壓液態(tài)制冷劑→經(jīng)分支管1→A電磁膨脹閥節(jié)流降壓→A二通閥→A細(xì)連接管→流經(jīng)A蒸發(fā)器吸熱氣化成氣態(tài)制冷劑后→A粗連接管→A三通閥→分支管2→儲液器→被壓縮機(jī)吸入，進(jìn)下一次的制冷循環(huán)。

    B室內(nèi)機(jī)的制冷循環(huán)工作：壓縮機(jī)排出的高溫高壓液態(tài)制冷劑→流經(jīng)冷凝器降溫冷凝為高壓液態(tài)制冷劑→經(jīng)分支管1→B電磁膨脹閥節(jié)流降壓→B二通閥→B細(xì)連接管→流經(jīng)B蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化成氣態(tài)制冷劑后→B粗連接管→B三通閥→分支管2→儲液器→被壓縮機(jī)吸入，進(jìn)行下一次的循環(huán)。

從上述兩個(gè)制冷循環(huán)中可以看出，壓縮機(jī)、冷凝器是公用。

4．熱泵冷暖空調(diào)器制冷（熱）系統(tǒng)
    單冷空調(diào)器制冷運(yùn)行室外機(jī)吹出暖風(fēng)，如果將這個(gè)“熱風(fēng)”轉(zhuǎn)換至室內(nèi)，就可實(shí)現(xiàn)空調(diào)器的制熱功能。為此，熱泵空調(diào)器如在壓縮機(jī)后面裝置一個(gè)改變制冷劑流向的裝置，就可實(shí)現(xiàn)空調(diào)器既能制冷、又能制熱的目的。
    熱泵型空調(diào)器制冷在冬季使用時(shí)，可以將室外低溫環(huán)境中的熱量取出，排向室內(nèi)，同時(shí)空調(diào)器消耗功轉(zhuǎn)化成的熱量也對室內(nèi)升溫有利。
圖4－7所示是熱泵冷暖空調(diào)器的制冷（熱）系統(tǒng)，由壓縮機(jī)、室外熱交換器、四通換向閥、主毛細(xì)管、輔助毛細(xì)管、單向閥、二通閥、三通閥、高／低壓連接管、室內(nèi)熱交換器等組成。

    四通換向閥用于切換制冷劑走向，使制冷、制熱時(shí)制冷劑走向在壓縮機(jī)以外的部位相反。輔助毛細(xì)管、單向閥用于切換節(jié)流1－1－Al，室內(nèi)、外熱交換器的作用，制冷時(shí)同于單冷空調(diào)器，制熱時(shí)的作用正好相反，即室內(nèi)側(cè)熱交換器作為冷凝器，室外側(cè)熱交換器作為蒸發(fā)器。

（1）制冷工作

    如圖4－8所示，與一單冷空調(diào)器制冷系統(tǒng)的工作基本相同。制冷運(yùn)行時(shí)，四通閥的線無工作電壓，閥體處于默認(rèn)狀態(tài)．其管口1，2接通，管口3 ，4接通，使制冷制冷劑循環(huán)向如圖箭頭所示，制冷劑在循環(huán)過程中將單向閥內(nèi)的鋼球吹離錐形口，單向閥導(dǎo)通，將輔毛細(xì)管旁路，輔助毛細(xì)管不起作用。這樣，壓縮機(jī)排出的高壓高溫制冷劑→經(jīng)四通閥管口43→先流經(jīng)室外側(cè)的熱交換器進(jìn)行放熱冷凝為液態(tài)后→經(jīng)過濾器→單向閥→主毛細(xì)管節(jié)流后→二通閥→室內(nèi)側(cè)熱交換器進(jìn)行吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)→三通閥→四通閥管口1、2→被壓縮機(jī)吸回，完成一個(gè)制冷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制冷劑在室內(nèi)吸熱從而降低室溫的目的。

（2）制熱工作
    如圖4－9所示，制熱運(yùn)行時(shí)，四通閥的線圈得到220VAC;電壓，線圈產(chǎn)生磁場，吸動(dòng)內(nèi)部的閥芯動(dòng)作向左移動(dòng)，使管口1、4接通，管口2、3接通，制冷劑走向如圖箭頭方向所示，會(huì)推動(dòng)單向閥內(nèi)的鋼球堵塞錐形口，單向閥截止，制冷劑只能通過輔助毛細(xì)管循環(huán)流動(dòng)。這樣，壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑→流經(jīng)四通換向閥的管口4、1→三通閥→室內(nèi)熱交換器進(jìn)行散熱冷凝為液態(tài)制冷劑→二通閥→主毛細(xì)管＋輔助毛細(xì)管雙重節(jié)流后→過濾器濾除有形臟物→室外熱交換器吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)→經(jīng)四通換向閥的管口3、2→被壓縮機(jī)吸回，完成一制熱循環(huán)，實(shí)現(xiàn)制冷劑在室內(nèi)散熱達(dá)到制熱目的。

    冬季使用熱泵空調(diào)器時(shí)，因室外側(cè)溫度低，室外側(cè)熱交換器會(huì)經(jīng)常結(jié)霜，導(dǎo)致熱交換效果差，甚至不能工作。所以，熱泵型空調(diào)器必須具有除霜的功能。除霜過程通常是通過短時(shí)間（8min左右）將制熱轉(zhuǎn)換成制冷運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)，使室外側(cè)熱交換器在較高溫度和壓力下，能夠快速融化冰霜。此后，空調(diào)器又會(huì)恢復(fù)原來的制熱效果。

    熱泵型空調(diào)器在冬季制熱時(shí)從室外空氣中吸取熱量，并利用這部分熱量連同壓縮機(jī)輸入功率的轉(zhuǎn)換來給室內(nèi)供熱，但其供熱量將隨室溫度的降低而減少。一般來講，當(dāng)室外環(huán)境溫度在5℃以下，制熱能力急劇變小，當(dāng)溫度在－5℃時(shí)幾乎不能滿足供熱的要求，且因制冷劑在蒸發(fā)器不能從外界空氣中吸收足夠熱量而無法完全蒸發(fā)氣化就進(jìn)入壓縮機(jī)，易損壞壓縮機(jī)內(nèi)的閥片，即產(chǎn)生液擊，造成壓縮機(jī)的損壞。