空调制冷系统管路设计 更新

空调制冷系统管路设计

对于空调制冷系统来说，连接管路主要是用紫铜管，因为管路里面需要走制冷剂，所以里面的洁净度和光滑度都有一定的要求，而管路需要加工成各种形状。所以大点的铜管生产工厂都会有专门生产空调制冷系统用的铜管。国标GB/T17791-2007空调与制冷设备用无缝铜管作了如下要求。

无氧紫铜管（TU1、TU2），磷脱氧紫铜管（TP1紫铜管、TP2紫铜管）

具体规格如下表：(摘自网上信息，仅供参考)

外径 mm 壁厚 mm 外径 mm 壁厚 mm 外径 mm壁厚 mm外径 mm 壁厚 mm

6.35 0.8 19.05 1.0 32 1.5 45 1.5

9.52 0.8 22.2 1.0 35 1.3/1.5 54 1.5/2

12.7 0.8 25.4 1.0/1.2 38 1.3/1.5 67 2.5

15.88 1.0 28.6 1.2/1.3/1.5 42 1.3/1.5 89 2.5

而对于美国的ASHRAE的要求，空调制冷系统用铜管分为两种K型（加厚型）和L型（中型），最常用的是L型。M型被认为强度不够而不适合用在制冷剂系统。

管路设计的基本原则：

1．保证供应蒸发器所需的的制冷剂液体，从而保证制冷能力；

2．保证制冷剂以最小的压降在系统中流动，以避免产生额外的功率损失；

3．保证冷冻油和制冷剂尽量回到压缩机而不会在管路中积存，从而保证压缩机的正常运行；

4．防止制冷剂液体和冷冻油不会对压缩机造成冲击；

5．管路和制冷剂的合理成本。

管径的选择

选择管径时对于不同用途的制冷系统会用不同的考虑，对于舒适性空调，每天的使用时间约为8-18小时，所以比较在意初投资，如果想为了减小压降而过份增大管径，那么无论是管路还是制冷剂充注量的成本都会增加，所以可以在保证回油的及合理的压降的条件下选择成本比较低的方案。而工业用空调，特别是机房空调，是全年无休运行，所以比较在意运行费用，这时可以考虑在保证回油时制冷效率比较高的方案。

管路的压降和流速

其中对管径的选择影响最大的就是管路压降和流速的问题。对于给定的一个制冷系统，压降的增加意味着制冷剂流量的减小，那么制冷量也会减小。那为了增大制冷量，就必须增大制冷剂充注量，以保持原来的制冷剂流量才能保持原来的制冷量，但为了克服增加的压降，压缩机功率就会增大。杜邦公司给出了一些参考值，这里可以看出吸气管的压降比排气管压降对系统影响大。

压降，F 管段制冷量% HP/Ton%

0 100 100

2 吸气管 95．7 103．5

2 排气管 98．4 103．5

4 吸气管 92．2 106．8

4 排气管 96．8 106．8

流速的问题既关系到压降，也关系到回油。冷冻油在制冷系统中有以下的作用：1。润滑运动部件；2。冷却压缩机；3。密封作用；4。提供卸载机构的动力5。带走杂质，清洁部件。而且如果冷冻油积存在换热器的换热管内，会降低换热器换热能力。所以要尽量让和制冷剂一起流出的冷冻油返回压缩机，否侧会造成压缩机缺油。冷冻油和制冷剂液体有一定的互溶性，所以在管路中比较容易一起流动，但和制冷剂气体互溶性比较差，所以要制冷剂气体达到一定的速度来推动冷冻油流动。而影响制冷剂流速的就是管径，管径小，制冷剂速度大了，压降必然增加。所以压降和回油是一对矛盾，要顺利回油，制冷剂速度要快，制冷剂速度快了，压降就大，所以要找一个平衡点，选择合适的管径。

管路的流速

首先介绍杜邦公司的流速曲线法（曲线见附录）选择管径，下面给出了各段管路的流速的参考值，因为资料来源问题，有些参考值会不一致，这里尽量给出使用时的考虑及资料来源，使用时自行选择。

流速曲线法选择管径要先知道制冷量，各管段温度（排气管，吸气管，液管），然后根据下表范围及所设计产品用途的特点来确定管径。

各管段流速范围参考值

管段ASHRAE推荐速度(fpm) 速度（m/s）极限值(fpm)速度（m/s）吸气管900-4000 4.6-20.3 2300(超过噪音会较大)12

排气管2000-3500 10.2-17.8 500/H,1000/V 2.5-20.3 冷凝器到储液器<100 <0.5

*储液器到膨胀阀125-450 0.6-2.3 400(YORK) 2.0

水平段750 3.8 700 3.56 上升段1500 7.6 1000(YORK) 5.08

*如果安装有电磁阀，那么阀前流速要小于1.5m/s(300fpm)，以避免阀关闭时液体造成冲击

管路的压降

杜邦公司还给出了压降曲线法来选择管径，也是通过类似的曲线（见附录）来选取管径，不过要注意:曲线给出的压降是每100feet(33m)，所以在选择管径时要先计算出每段管路的等效长度，再按比例计算出等效管长的压降。弯头，三通，阀等部件的等效长度可通过下表计算得到。

这两个表格来源于ASHRAE。

下面介绍对系统各部分管路压降的要求。

通常来说，对各部分管路，压降可以在2F(1C)以内都可以。不过现在出于对能耗的要求及系统的优化，要求压降在1F(0.5C)以内。不过杜邦公司给出的资料吸气管还是2F(1C)。

排气管:

虽然排气管的压降没有吸气管对制冷量的影响那么大，但因为压降会增大消耗功率，所以对R22最大值不要超过6psi(0.4bar)。

冷凝器到储液器连接管：

为了让冷凝后的液体尽快流出冷凝器而不占用冷凝器的换热面积，所以这段是要求管径比较大，以避免液体制冷剂的拥堵，而使液体不能及时流出冷凝器而减少了冷凝面积。

储液器到膨胀阀连接管：

这段管路最重要的考虑是不要因为压降而产生闪发蒸气，特别是对于上升管路，如对R22，每上升一米要损失0.115bar压力，而压力每损失0.38bar饱和温度下降1C，那过冷度也下降1C，那么如果上升10米，那压力损失1.115bar，制冷剂饱和温度下降约3C，那忽略其他压力损失，制冷剂液体过冷度也下降3C,也就是说过冷度最小也要大于3C才能使制冷剂液体不会闪发蒸气。

下表是在冷凝温度100F（38C）时液体饱和温度变化1F（约0.5C）时的压力变化值（1psi=0.069bar）制冷剂压力psi 压力bar 制冷剂压力psi压力bar制冷剂压力psi 压力bar R22 2.8 0.19 R410A 4.6 0.32 R407C 3.4 0.23

R404A 3.4 0.23 R134A 2.1 0.14