家用空调装置制冷系统设计选型概述

家用空调装置制冷系统设计选型概述

发表时间：2019-08-13T14:46:58.553Z 来源：《城镇建设》2019年第11期作者：张艳秋[导读] 随着空调器的发展和人民生活水平的不断提高，各种形式的空调器已大量进入家庭。

山东华宇工学院德州亚太集团有限公司摘要：随着空调器的发展和人民生活水平的不断提高，各种形式的空调器已大量进入家庭。空调器按照功能可以分为单冷型和冷热两用型，单冷型在我国境内利用率较低，冷热两用型又可以分为热泵型、电热型和热泵辅助电热型三大类。其制冷原理基本一致。空调器的设计是一项技术性强的工作，设计中需要考虑的因素很多。其中制冷系统的设计又是重中之重。

关键词：家用空调；制冷系统；设计；选型

一、家用空调器制冷原理及组成家用空调器的制冷过程简化来说就是一个简单的单级蒸汽压缩式制冷循环。如图1.1，低温低压的制冷剂液体在蒸发器内吸热汽化变为低温低压的气态制冷剂，然后进入压缩机经过压缩机吸气压缩排气的功能，制冷剂变为高温高压制冷剂气体进入冷凝器冷凝液化，高压常温制冷剂通过节流装置的降温降压作用变为低温低压制冷剂液体返回蒸发器，再进行下个循环。在空调制冷系统四大件中，节流装置一般采用毛细管，除了常规的蒸发器、冷凝器和压缩机之外，空调系统还包括干燥过滤器、气液分离器、贮液器、消声器和电磁四通换向阀。

二、冷凝器的设计计算冷凝器是一个向外届放热的换热设备，它的种类很多，按照冷却介质的不同可以分为风冷式、水冷式和蒸发式三类。家用空调器一般采用风冷式冷凝器。我们进行选型时，首先需要对设计系统按要求进行热力计算，算出冷凝热负荷，然后进行设计参数的选取，比如制冷剂的流量，冷凝器进出口制冷剂温度、焓、冷凝器风量等。其次选取换热原件的主要规格，比如管径、管距、翅片厚度、翅片片型等。接下来需要确定冷凝器分路，一般一匹空调冷凝器为一路或两路；两匹空调冷凝器两路或三路；三匹空调冷凝器分为四路；五匹空调冷凝器分为六路或八路。然后我们需要假设参数，比如管壁温度、迎面风速等。假设完参数我们要进行管内、外换热系数、综合传热系数及传热温差的计算，进而计算出换热面积设计出换热器结构。最后用迭代计算法进行校核计算并得出最终结论。

三、蒸发器的设计计算蒸发器是制冷系统中吸收热量的设备。按照供液方式分为满液式、非满液式、循环式及淋激式。在小型制冷系统中，普遍采用非满液式蒸发器中的空气强迫对流式蒸发器。它的计算方法和冷凝器的设计计算方法基本相同。同样是确定设计参数、选取主要换热原件规格、假设参数、计算、验算及迭代计算，直至求出适当值。

四、压缩机的选型目前，空调系统一般都采用全封闭式压缩机。制冷压缩机按照容积可以分为容积型和速度型，小型制冷系统一般选择容积型。空调制冷系统选用的比较多的是往复活塞式、滚动转子式和涡旋式。选择压缩机主要是计算输气量。由于余隙容积、泄露等因素，理论输气量总是大于实际输气量。我们一般计算理论输气量然后乘以输气系数就可以得到实际输气量。再根据实际输气量选择压缩机型号。这里需要大家了解输气系数的组成，它是由容积系数、泄露系数、温度系数和压力系数四部分相乘得到的。

五、毛细管的选型在小型制冷装置中，节流装置一般选择毛细管，它的结构简单、造价低。毛细管的理论计算较复杂，尺寸稍有偏差就会造成管内流量较大的变化。毛细管的选型一般有实测法和图解法。在大规模的生产过程中一般采用实测法中的空气流量测定法。

六、干燥过滤器的选型在空调器长时间运行后，制冷系统中不可避免会出现一些杂质，这些杂质在经过管径比较小的毛细管后很容易堵塞系统，我们把这种现象成为脏堵。同时，系统由于部分连接不严密有可能会渗入少量空气，空气中含有水蒸气，当这部分水蒸气进入毛细管时，由于降温降压作用，水蒸气迅速凝结成冰，从而堵塞系统，我们把这种现象成为冰堵。为了防止冰堵和脏堵，我们一般会在毛细管前加干燥过滤器。国外一般会对干燥过滤器进行测试并标注其对应的制冷量。国内一般是采用铜管装分子筛的结构，然后按装的分子筛质量来标称性能。

七、气液分离器的选型从蒸发器进入压缩机的制冷剂，在例如蒸发不完全等原因下，不可避免会携带一部分液体制冷剂。为了避免压缩机内进入液体而出现湿冲程，我们在压缩机前设置汽液分离器。一般情况下12000W制冷量（5匹及以上的空调）需要气液分离器，大部分家用空调器压缩机都带有贮液器，而贮液器也有部分汽液分离器的作用。

八、压缩机排气消声器随着人民生活水平的提高，对生活质量的要求越来越高，其中噪音水平也是人们关注的对象。空调器制造设计也越来越看重这方面的要求。一般推荐采用直径为入口管径20-30倍的罐体，罐长一般100-150mm。

八、电磁四通换向阀

电磁四通换向阀在热泵空调系统中起着关键作用。它能够使制冷剂在系统中正反向流动，从而实现家用空调器制冷、制热的效果。其选型是否合理，将直接影响机组压缩机冷量、系统能效比的发挥。选择四通换向阀首先要了解已知条件，例如用何种制冷剂、设计冷凝温度及蒸发温度、设计要求的理论压力降、设计工况下的系统制冷量、系统吸排气管尺寸要求等。用不同冷凝温度下的修正系数得到相对应的名义工况下的制冷量。在不同制冷剂、不同压力降下验证所选型号在名义工况下制冷量是否符合要求。最后根据相应外形尺寸要求选择合适的四通换向阀。

空调器作为一种家电产品，更新换代非常快，其主要器件的基本设计思路是大同小异的。掌握基本设计方法，对我们推陈出新，改善产品性能有很大的帮助。