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第6章家用空调器•【教学目标】•了解家用空调器的功能与种类。•掌握热泵冷风型空调器的结构与工作原理。•了解变频式空调器的工作原理。•掌握家用壁挂式空调器的安装方法。•掌握空调器的常见故障与维修方法。6.1家用空调器的功能与种类•6.1.1功能••1)调节室内温度。一般情况下，人们居住或工作的环境与外界的温差如能保持在5ºC左右是比较适宜的，若温差过大，每当受到“热冲击”或“冷冲击”时，都会使人感到不舒服。因此，对大多数人来说，空调房间夏季保持在24～28ºC、冬季保持在18～20ºC是比较理想的。•2)调节室内湿度。空调器的湿度调节，是通过增加或减少空气中的潜热来实现的，夏季降温除湿，冬季升温加湿。•3)调节室内气流速度。空调器上设有高、中、低3挡风速，能将室内气流速度调至0.15～0.3m/s范围内。•4)净化室内空气。通过空调器上的空气过滤器，将空气中灰尘等过滤掉，以保证室内空气的新鲜和清洁。空调器在进风口处设置空气过滤网，其作用就是为达到上述目的。•5)定期更换室内空气。空调器为了节能运转，一般仅循环室内空气，但时间一长，室内空气的品质会下降。这时可以打开新风门和排风门，吸入室外新鲜空气，排除室内污浊空气。•6)调节送风方向。空调器出风口上设有水平格栅和垂直格栅。水平格栅用来调节气流出口倾角。垂直格栅能左右调节，即调节气流在室内扩散范围。•7)产生负离子。有些空调器上安装有负离子发生器，使房间负离子浓度增加。•6.1.2种类•1.按使用环境分类•T1——允许使用环境最高气温43℃;•T2——允许使用环境最高气温35℃;•T3——允许使用环境最高气温52℃。•我国现用空调器基本按T1气候类型设计,对于热泵型空调器来说,T1、T2、T3的工作环境温度下限按设计标准都是-7℃。实际使用时应高于此值。•2.按结构形式分类•1）窗式空调器。窗式空调器是将压缩机、通风电动机、热交换器等全部安装在一个机壳内，主要是利用窗框进行安装。•2）分体式空调器。分体式空调器是将压缩机、通风电动机、热交换器等分别安装在两个机壳内，分为室内机组和室外机组。分体式空调器又可分为壁挂式、立柜式、吊顶式、嵌入式、小型中央空调等。•3.按主要功能分类•1)冷风型（单冷型）。只能制冷，而不能制热，可降温去湿。•2)热泵冷风型。在冷风型的基础上增加了一个电磁换向阀，既能制冷降温，又可制热取暖。•3)电热冷风型。这种机型是在冷风型机上加装了电热丝，热量由风扇吹向室内。这种供热方式耗电多，比热泵冷风型制热效率低。•4.按室内机组数量分类•（1）普通的分体式空调器；•（2）“一拖二”分体式空调器。•1)定排量单压缩机式。室外机组装有一台定排气量的压缩机，同时带动两台室内机组。•2)定排量双压缩机式。室外机组装有两台相互独立的定排量压缩机，每台压缩机分别带动一台室内机组，而两台室内机组也是相互独立运行。这种类型空调器相当于两台“一拖一”空调器，只是把两个室外机组合二为一。•3)变排量单压缩机式。室外机组只有一台压缩机，但其排量可以变化，并带动两台室内机组。这种方式可根据空调房间负荷变化，来调节压缩机的排气量，其压缩机一般都采用变频调速方式来调节其排量。6.1.3型号命名方法•根据国家标准（GB/T7725—2004）规定，我国生产的空调器，必须采用全封闭式压缩机，风冷式冷凝器，制冷量在14000W以下，全称是“房间空气调节器”，简称“空调器”，其型号表示方法如下：6.2空调器制冷系统主要部件•与电冰箱一样，空调器制冷(热)循环系统一般由全封闭式压缩机、风冷式冷凝器、毛细管和肋片管式蒸发器及连接管路等组成一个封闭式制冷循环系统，系统内充以R22制冷剂。为避免液击，制冷系统还设有气液分离器。6.2.1全封闭压缩机•目前房间空调器主要采用全封闭转子式旋转压缩机以及往复活塞式的连杆式压缩机。•转子式旋转压缩机通过汽缸容积变化压缩制冷剂气体来达到制冷的目的。旋转式压缩机泵体浸在机壳内的润滑油中。•储液器是为了防止液态制冷剂流入压缩机而在蒸发器和压缩机之间安装的气液分离器。6.2.2电磁换向阀•电磁换向阀的外形与结构原理如图6-3所示。由压缩机排出的高压蒸汽从4管进入换向阀气室。气室内活塞I和活塞Ⅱ上都设有气孔。在未接通电源的情况下，弹簧1将阀心A和阀心B推向左端，使E管和C管接通，这时活塞Ⅱ外侧的高压气体从C管经过阀心流入E管，进入压缩机吸气管2。而活塞I外侧的高压气体经D管到阀心A处被堵塞，于是形成活塞I外侧的压力高于活塞Ⅱ外侧的压力，从而将活塞连同滑块推向左端，使管道1和2连通。高压气体从4管流入3管进入室外换热器，冷凝成液体后，经过毛细管、蒸发器进入管道1，流经管道2回到压缩机的吸气口。这是制冷过程。•当换向阀电磁线圈接通电源后，由于电磁力的作用将阀心A和B吸向右端而压缩弹簧1，于是C管上端口被阀心B堵塞，活塞Ⅰ外侧和D管中的高压气体经E管流入2管，形成活塞Ⅱ连同滑块推向右端，使管道3和2连通。从4管来的高压气体则流入1管进入冷凝器（室内换热器）冷凝成液体。这时，原室内的蒸发器变成了冷凝器，于是产生了制热效果。制冷过程6.2.3换热器•蒸发器、冷凝器统称为换热器，是空调器的核心部件之一。•换热器一般由传热管、肋片和端板三部分组成，通常都是在紫铜管上胀接铝肋片，组成整体肋片管束式。其中传热管通常采用φ10mm×0.7mm、φ10mm×0.5mm、φ9mm×0.5mm的紫铜管弯成U形管，U形管口再用半圆管焊接。传热管排列方式为等边三角形或等腰三角形。•肋片的材料为纯铝薄板，肋片片距一般在1.2～3.0mm之间。蒸发器的肋片由于有凝露不断流下，所以蒸发器的片距应比冷凝器的片距大。•肋片形式有平肋片、波纹肋片和冲缝肋片三种。•目前我国房间空调器换热器大多采用波纹形铝肋片。它比平肋片刚性好，传热面积比平肋片增加约9％。同时肋片上的波纹增强了空气的扰动，破坏了层流边界层，换热系数比平肋片提高了20％。•冲缝肋片又称开窗口肋片。其特点是冲缝增加了空气扰动及传热性能，从而减少了换热器的面积，使空调器小型化、轻型化。冲缝肋片的换热系数比平肋片提高80％，比波纹肋片增加30％。•冲缝肋片的缺点是易积灰尘，且积尘后不易清洗。用户在选用此类空调器时，应注意工作环境，否则肋片上积尘过多，会使空调器制冷量急剧下降。•其它形式的空调换热器6.2.4毛细管与干燥过滤器•1.毛细管•毛细管是制冷系统用以调定工质流量的一个关键部件。单冷型空调器中制冷系统只用一根毛细管，而热泵型空调器中因制冷、制热工况不同，换热器不同，因此不能用同一根毛细管，一般配以两根或两根以上的毛细管，分别与各自对应的蒸发器、冷凝器的有关部分相连。维修这类空调器时，每根毛细管相互位置不能搞错，否则会因不匹配而使空调器的制冷量下降。•2.干燥过滤器•为了避免毛细管微小孔径的堵塞，常在冷凝器出口、毛细管的入口之间接一只过滤器，高压液体制冷剂经过过滤器后，再流入毛细管。有的空调器将干燥器与过滤器分开安装，其作用不变。干燥过滤器的构造和电冰箱的相似。6.3家用空调器的工作原理6.3.1冷风（单冷）型空调器的工作原理•1.冷风型空调器的组成•冷风型空调器主要由制冷循环系统、空气循环系统、控制与电器保护系统等3部分组成。•1)制冷循环系统。主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器和毛细管连接成闭路系统，在压缩机不停的运行中，制冷剂不断的蒸发，冷凝循环，完成制冷作用。•2)空气循环系统。主要由风扇电动机、离心风扇、轴流风扇、空气过滤网、排气挡板和出风栅等组成，它们的作用是驱使空气循环，更新室内空气，为蒸发器、冷凝器提供热交换的气流，调节室内的温度等。•3)控制电器及过载保护电器。主要由温度控制器、过电流与温度保护器等组成，它们在系统中起控制、指挥作用，在出现异常状态时起保护作用。6.3.2热泵冷风型空调器制冷工作原理•图6-9是热泵冷风型空调器制冷时制冷剂的流动路线，制冷剂蒸汽由压缩机排出，经过换向阀进入冷凝器换热冷凝后，流经毛细管进入蒸发器吸热气化，制冷剂蒸汽再经过换向阀进入压缩机的吸气口，由压缩机进行压缩再循环。结果从室内换热器送出的是冷风，即制冷。6.3.3热泵冷风型空调器制热工作原理•图6-10为热泵冷风型空调器制热时制冷剂流动路线，由压缩机排出的高压高温蒸汽，经过换向阀进入室内换热器(冷凝器功能)，冷凝散热后经毛细管流入室外换热器吸热气化，制冷剂蒸汽再经过换向阀进入压缩机的吸气口，经压缩进行再循环。结果是从室内换热器送出的是热风，即制热。•6.4空调器电路分析•6.4.1冷风型空调器的电气系统•冷风型空调器的电路可分成风扇电动机线路和压缩机线路两部分。当操作开关置于通风位置，选择开关处于强、中或弱风的位置时，风扇电动机电源接通，风扇运转，空调器只通风，不制冷；当操作开关处于制冷位置时，压缩机的电源接通，压缩机运行。当室内温度低于设定温度时，温控器自动断开，压缩机停止运行；当室内温度高于设定温度时，温控器自动闭合，压缩机重新工作，室内温度又逐渐下降，如此反复进行。当室外温度过高，或压缩机电路的电流过大时，过载继电器自动断开，切断压缩机电源，以保护压缩机的电动机。当外界恢复正常后，过载继电器自动合上。•当操作开关打至制冷位置时，风扇处于高速挡，为“高冷”。风扇处于低速挡，为“低冷”。•压缩机供电电路：电源→操作开关→温控器→过载保护器→压缩机→电源。•风扇电动机供电电路：电源→风速选择开关→风扇电动机→风扇电动机保护装置→电源。6.4.2分体式热泵型空调器的电气系统•图6-12所示是带有除霜器的热泵型空调器的电路原理图。图中MF为风扇电动机；M为压缩电动机;C1、C2是运转电容器；SC为除霜器；YV为电磁换向阀；FR为过载保护器；SA1是工作选择开关，SA2是制冷制热选择开关；ST为温度控制器。6.4.3微电脑控制空调器电路•1.微电脑控制空调器的特点•微电脑控制机构主要由传感器、放大器、微电脑和继电器组成。传感器把检测到的信号经放大器放大送入微电脑处理后，再输出到控制继电器等执行机构，进而控制压缩机的工作状态。•为使微电脑控制的空调器进行多功能自动控制，常配有温度、湿度、化霜、安全保护等传感器以及键盘输入和遥控操作系统，并由显示器显示。微电脑主体通常是一片大规模集成电路，包括了输入、输出接口电路，功放电路，储存电路和中央控制器等构成的计算机系统，以完成各种数据的转换、处理和输出。•2.典型控制电路分析•图6-13是春兰KFR—20W型空调器控制电路图。春兰KFR-20W型分体式壁挂机，具有制冷、制热和除湿等功能。主控制电路采用NEC公司的四位单片机μPD75028，附加几个与非门电路和驱动集成块来共同完成空调器的控制。•（1）电源部分•220V交流市电电源经3A保险管到达电源变压器后，由变压器次级输出9V和13.5V交流电压，分别经整流、滤波和三端稳压器7805、7812稳压，输出+5V和+12V直流电压。其中，+5V电压作为芯片μPD75028工作电源，+12V电压给驱动电路和继电器等供电。•（2）电脑芯片工作保证电路•电脑芯片μPD75028的正常工作必须具备3个条件，即适合的电源、正确的时钟振荡和复位信号。•电路中，电源提供的+5V电压，加到芯片的相关引脚(16脚、19脚、21脚和20脚)，作为芯片工作电源。•芯片的14、15脚外接4.19MHz振荡晶体，提供相应频率的时钟振荡。芯片即在这个频率的统一协调下，执行相应的指令。•芯片的13脚为复位端(RESET)。电源刚接通时，由于外接电容C11两端电压不能突变，13脚为低电平，完成复位清零功能。•（3）显示电路•空调器控制电路用指示灯和蜂鸣器作为状态显示。室内机面板上有红、黄、绿3个指示灯，它们分别代表空调器的工作状态。这3个指示灯的亮灭，分别由IC1的10脚、11脚和4脚电平高低控制，当引脚为低电平时，相应的指示灯点亮。•在芯片μPD75028的5脚上接有蜂鸣器。当遥控信号接收电路接收到遥控器发出的信号时，5脚便输出一个高电平脉冲，使蜂鸣器发出声音。用户进行遥控操作时