空调基础知识

项目一 制冷设备主要电气执行机构检修

培养目标

1、 熟悉不同制冷设备的各种执行机构的工作原理、 结构特点、 应用场合以及作用；

2、会使用常用仪器仪表及维修工具；

3、能熟练检测和维修制冷设备控制系统的电气执行机构；

空调基础知识

电气控制系统是整个空调设备的指挥中心，具有控制和保护制冷系统、送风系统 或水系统的作用。不管其控制功能有多复杂，其目的都是为了控制各电气执行机构。 以实现相应的制冷、加热、除湿、净化等空气调节功能，满足人们生活工作环境的舒 适、节能和安全等方面的需求。

本项目先简要介绍空调设备电气执行机构，然后分别介绍系统中常用的电器执行 机构。通过对它们的种类、结构特点、应用场合及检修方法等方面的学习，学会制冷 装置最基本的维修技术。

空调设备种类很多，家用空调器属小型空调设备，多联式中央空调、风管式中央 空调及水管式中央空调等属于中大型空调设备，而除湿机、热泵热水器等属于特殊空 调设备。无论是何种空调设备，要实现其自身功能，都离不开电气控制系统。

1空调设备常用电气控制系统组成及控制顺序

空调器是由制冷系统、空气循环系统和控制系统三个部分组合而成，一般又将空 气循环系统纳入控制系统中。控制系统又由电气执行机构、触点式控制器、传感器、 和电路板等组成，其控制顺序：传感器采集各类温度、压力、水流、湿度等参数→电 路板→触点式控制器（继电器、接触器等）→执行机构→实现空调功能。我们将电气 控制系统分成三级：

（1） 执行机构级

执行级是由各类执行机构来完成。所谓空调电气执行机构是指接收电路板指令、 执行最后一级动作，包括产生转动、开/关、换向等影响制冷剂状态的动作、或者虽然 不产生动作但直接参与冷却介质（空气或水）处理等的电器元器件。如压缩机、水泵、 电加热装置、负离子发生器、照明、电磁阀等。

（2） 中间转换级

电路板把传感器采集到的各种环境状态参数与人为设定的指令（包括手动、线控

和遥控设定）进行逻辑分析和判断之后，发出各种控制指令，控制中间级的各类触点 式控制器件的动作，从而实现弱电控制强电的转换，将强电有控制规律的输送到各类 执行机构。

（3） 微电子微电脑控制级

电路板是由微电子微电脑组成，它是控制系统的源头，具有将传感器送来的参数、 通讯参数、反馈参数和各种安全设置的参数进行存储、逻辑运算分析、传输分配等功 能，实现空调设备的安全、高效、自动运行的功能。

2 空调系统及执行机构

（1） 空调设备系统组成

空调器是由制冷系统、空气循环系统和控制系统三个部分组合而成。这三个部分 装在同一个壳体或者两个壳体（分体式）中，它们各自相对独立又相互配合，共同组 成了空调系统。其中制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器四大部件。空 气循环系统比较简单，往往并入控制系统。空调设备制冷剂循环图见图 1­1 所示，空 调系统主要部件连接图见图1­2所示。

（2） 空调设备工作原理

空调设备的功能是通过制冷或制热调节室内温度和湿度，并使之保持在一定的范 围内。功能齐全的空调设备可以用来控制建筑物中影响空气物理和化学状态的十大因 素：温度、湿度、流速、空气的分布状态、压力、灰尘量、细菌量、气味、有毒气体

(a) 单冷系统

(b) 冷暖系统

图 1­1 空调设备制冷剂循环图

以及有害离子的含量。

制冷的实质就是能量的转移。制冷就是通过制冷系统的压缩机、冷凝器、节流阀、 蒸发器的工作，把房间内的热量置换到房间外面。制热(热泵型)的过程与制冷是相反 的。在制冷的过程中，压缩机是能量的搬运者，制冷剂是运送能量的媒介。同一台空 调器因使用环境不同，其制冷、制热效果也不同。空调器铭牌所标的制冷量、制热量 是在标准工况下测量的。国家标准要求，制冷时，室内温度28℃，室外温度35℃；制 热时，室内温度19℃，室外温度7℃。如果炎夏室外温度高于38℃，寒冬室外温度低 于-5℃，空调器的制冷、制热效果会降低，这主要是压缩机置换能量更困难造成的。

1) 制冷原理

制冷过程包括压缩、冷凝、节流和蒸发四个过程，分别由不同的部件按不同的顺 序轮流完成，如图1-3

所示。 （b ）

冷暖结构示意图 图1­2 空调系统主要部件连接图 .

A. 压缩过程。 此过程是由压缩机来完成的。 它将系统内来自蒸发器的制冷剂蒸气 (压力为0.4～0.6MPa，温度为5℃～12℃)吸入压缩机气缸内，经压缩后成为高温高压 的气体(压力为1.6～2.1MPa，温度为80℃~105℃)，并通过压缩机出气口排出。压缩 机的主要任务是为制冷剂提供流动的动力，并且提供压能，它在系统内起着“心脏” 的作用。

B. 冷凝过程。 此过程由冷凝器完成。 由压缩机排气口排出的高温高压的气体制冷 剂进入冷凝器。通过室外轴流风扇的强制对流吹风，把制冷剂的热量通过冷凝器表面 散走，温度降低，高温气体逐步变为气液两相状态，但制冷剂在冷凝器内的压力基本 不变。此时冷凝器出口处的状态为高压的液体，温度只比环境温度高5℃～8℃。在这

表1­1

个过程中，冷凝效果的好坏是很重要的。冷凝效果好，制冷能力提高；冷凝效果差， 对整个制冷系统的制冷效果和整机的使用寿命以及耗电量都会有很大的影响。

C. 节流过程。 节流过程在家用空调器中主要采用毛细管来实现， 也有采用电子膨 胀阀(变频空调器)来实现的。节流过程也可以认为是液体制冷剂的降压过程，高压液 体制冷剂经过毛细管降压后，变为低压液体，且有少量闪发气。此时制冷剂的压力约 为0.65MPa。

D. 蒸发过程。 制冷剂经节流后流入蒸发器后进入蒸发过程， 这是一个汽化吸热的 过程。制冷剂通过蒸发器吸收房间的热量时，由液体逐步汽化为饱和蒸气，达到制冷 目的。蒸发器出口处为低温、低压的气体，温度为5℃～12℃，压力为0.4~0.6MPa(视 设计情况而定)。制冷剂又进入压缩机，进行下一个制冷循环，如此往复实现持续制冷 功能。制冷系统制冷剂的压力、温度及状态的变化见表1-1。

2) 制热原理

空调器的制热一般分为热泵制热和电辅助制热两种方式。

热泵型空调器的制热过程实际上是一个逆向制冷过程，与单冷型空调器的不同之 处是在室外机上增置了一个四通换向阀，在制热时，它是能使室外、室内热交换器的 制冷剂流向转换的环节，将压缩机排出的高温高压的制冷剂气体转换流向室内，从而 达到室内制热的目的，见图1.1( b)黑实线所示。