空調(diào)超低溫除濕原理 冷媒過(guò)冷對(duì)機(jī)房空調(diào)運(yùn)行的影響及解決方案

1. 概述：

一般情況下，空調(diào)的制冷量隨著冷凝壓力的降低而增加。但在機(jī)房空調(diào)在冬季運(yùn)行的情況下，這種制冷量不增加反而減少，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量低壓故障，導(dǎo)致壓縮機(jī)停機(jī)，機(jī)房溫度過(guò)高，威脅到空調(diào)。通訊設(shè)備的安全。這種現(xiàn)象尤其以Faya、Faya等機(jī)房空調(diào)為代表。檢查發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題的發(fā)生與膨脹閥的工作狀況有關(guān)；也就是說(shuō)，制冷量下降和低壓故障是膨脹閥工作異常引起的，并不是因?yàn)槿鄙俜?，干燥過(guò)濾器、濾網(wǎng)、風(fēng)機(jī)、皮帶堵塞。等造成的。

2.膨脹閥工作原理：

膨脹閥是控制蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過(guò)熱度，從而控制制冷劑流入蒸發(fā)器的流量。專(zhuān)用空調(diào)采用外平衡式膨脹閥，結(jié)構(gòu)如圖1所示：膨脹閥由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和閥體組成。感應(yīng)機(jī)構(gòu)內(nèi)充有氟利昂工質(zhì)，感溫包安裝在蒸發(fā)器出口處。由于過(guò)熱度的影響，出口溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱(chēng)為過(guò)熱度。感溫包感測(cè)蒸發(fā)器出口溫度后，整個(gè)傳感系統(tǒng)處于相應(yīng)的飽和壓力Pb，如圖1所示，壓力將通過(guò)隔膜傳遞到頂桿。壓力室上部的隔膜只有Pb，隔膜下部有調(diào)節(jié)彈簧的彈力Pt和蒸發(fā)壓力P0。三者平衡時(shí)，有Pb=Pt+Po。當(dāng)Pb>Pt+Po時(shí)，表示蒸發(fā) 如果散熱器熱負(fù)荷過(guò)大，出口過(guò)熱度過(guò)高，壓力信號(hào)通過(guò)膜片傳給頂桿，使閥芯運(yùn)動(dòng)向下，膨脹閥開(kāi)度更大，制冷劑流量按比例增加。反之，膨脹閥開(kāi)度變小，制冷劑流量按比例減少。

3. 過(guò)冷度：

制冷劑冷凝成液體并繼續(xù)冷卻，即過(guò)冷。液體的實(shí)際溫度與飽和溫度之間的差異稱(chēng)為過(guò)冷度。一般來(lái)說(shuō)，一定量的過(guò)冷是必要且有益的?？梢苑乐怪评鋭┰谂蛎涢y前的管路中汽化，減少流經(jīng)膨脹閥的制冷劑質(zhì)量流量，防止膨脹閥容量下降。增加冷卻能力。但過(guò)冷度過(guò)大，會(huì)干擾膨脹閥的工作狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致膨脹閥失靈。

R22推薦過(guò)冷度見(jiàn)表：

4.膨脹閥故障原因分析：

如果忽略膨脹閥體溫度的影響，膨脹閥的開(kāi)度只取決于感溫球內(nèi)氣體的壓力。當(dāng)感溫球溫度變化時(shí)，感溫壓力會(huì)發(fā)生變化，膨脹閥的開(kāi)度也會(huì)發(fā)生變化。 但在實(shí)際應(yīng)用中，膨脹閥體的壓力膜片上部也相當(dāng)于一個(gè)溫度傳感器（如圖2），它感知閥體的溫度，即制冷劑液體。

這樣，感溫氣體壓力取決于膨脹閥膜片上部和感溫球兩側(cè)的共同壓力。如果制冷劑溫度發(fā)生變化，感溫氣體壓力也會(huì)發(fā)生變化，而這種壓力變化會(huì)干擾膨脹閥的正常工作。如果制冷劑溫度高，膨脹閥膜片上部的壓力會(huì)增加，相應(yīng)的開(kāi)度也會(huì)增加，這就是夏季空調(diào)蒸發(fā)壓力升高的原因。冬季冷媒過(guò)冷度大，即冷媒溫度低，閥體溫度也會(huì)降低，左側(cè)感溫球壓力降低。制冷劑流量減少，送入蒸發(fā)器的制冷劑減少，導(dǎo)致蒸發(fā)壓力下降，制冷量下降；當(dāng)過(guò)冷度過(guò)大時(shí)（室內(nèi)溫度為25度，進(jìn)入膨脹閥的液體溫度不應(yīng)低于10度），會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾信號(hào)，導(dǎo)致膨脹閥關(guān)閉過(guò)度，顯著降低低壓；如果低壓壓力低于空調(diào)機(jī)組的報(bào)警值，就會(huì)產(chǎn)生低壓報(bào)警，導(dǎo)致空調(diào)停機(jī)。

下圖為景方軟開(kāi)關(guān)房機(jī)房空調(diào)冬季運(yùn)行時(shí)工業(yè)除濕器，通過(guò)調(diào)節(jié)室外機(jī)風(fēng)速得到的不同冷凝壓力。以下是不同冷凝壓力下測(cè)得的蒸發(fā)壓力數(shù)據(jù)：

從表中可以看出，隨著冷凝溫度的逐漸降低，蒸發(fā)壓力也開(kāi)始下降。在冷凝壓力17.0~13.5kg/cm2期間，蒸發(fā)壓力下降相對(duì)緩慢；當(dāng)冷凝器排熱過(guò)多，冷凝壓力進(jìn)一步下降時(shí)，蒸發(fā)壓力下降趨勢(shì)開(kāi)始增大。高壓壓力低于11.5kg/cm2時(shí)，空調(diào)蒸發(fā)壓力明顯偏低，最低達(dá)到1.5kg/cm2@2.4kg/cm2，很快空調(diào)有低壓報(bào)警（空調(diào)低壓開(kāi)關(guān)設(shè)置為2.6kg/cm2報(bào)警）。

在北方地區(qū)，過(guò)冷現(xiàn)象尤其會(huì)干擾膨脹閥的運(yùn)行。由于溫度過(guò)低，冷凝器冷凝過(guò)度，制冷劑過(guò)冷度過(guò)大，直接導(dǎo)致膨脹閥膜片上部的氣體凝結(jié)。液體，膨脹閥打不開(kāi)，空調(diào)完全失靈。

故障分析結(jié)論：

綜上所述，冬季空調(diào)低壓故障的原因是制冷劑液體過(guò)冷，干擾了膨脹閥的開(kāi)度，導(dǎo)致膨脹閥工作異常。

5.解決辦法：

我們基于以下兩個(gè)想法開(kāi)發(fā)了一個(gè)解決方案：

1）使膨脹閥不受過(guò)冷度的影響。

2）防止過(guò)冷。

5.1. 電子膨脹閥 - 吸入過(guò)熱度控制

從膨脹閥的角度來(lái)看，不要使用熱力膨脹閥，而是使用電子膨脹閥。由于電子膨脹閥是根據(jù)微電腦的指令來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，不受閥體溫度的影響，所以可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題。

吸氣過(guò)熱度控制系統(tǒng)由電子膨脹閥、壓力傳感器、溫度傳感器和控制器組成。工作時(shí)，壓力傳感器P傳遞蒸發(fā)器出口壓力，溫度傳感器T傳遞壓縮機(jī)吸入過(guò)熱度給控制器。 ，控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后輸出指令作用于電子膨脹主閥的步進(jìn)電機(jī)，將閥門(mén)打開(kāi)到需要的位置。以維持蒸發(fā)器所需的液體供應(yīng)。電子膨脹閥-吸氣過(guò)熱度控制制冷系統(tǒng)示意圖如圖3所示：

圖3電子膨脹閥-吸氣過(guò)熱度控制制冷系統(tǒng)示意圖

5.2. 壓力調(diào)節(jié)器和旁通調(diào)節(jié)器穩(wěn)定冷凝壓力。

在中國(guó)北方，由于冬季寒冷，最低溫度可達(dá)-40℃，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房空調(diào)在此溫度下無(wú)法正常運(yùn)行。為了達(dá)到低溫制冷運(yùn)行的目的，需要對(duì)冷凝器進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)冬季和夏季有效冷凝面積的自動(dòng)控制。

原理如下：（圖4）冬季冷凝壓力下降時(shí)，調(diào)壓閥根據(jù)閥前的冷凝壓力關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，使液位在冷凝器上升，冷凝面積減小，冷凝壓力降低，當(dāng)冷凝壓力回升到一定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥相對(duì)打開(kāi)，防止冷凝壓力過(guò)度升高，旁通調(diào)節(jié)閥控制其開(kāi)度根據(jù)儲(chǔ)液器內(nèi)的壓力，使儲(chǔ)液器內(nèi)蒸發(fā)器內(nèi)的壓力與冷凝壓力的差值始終保持恒定，不會(huì)過(guò)高。這種方法可以防止制冷劑過(guò)冷，避免出現(xiàn)問(wèn)題防止膨脹閥過(guò)度關(guān)閉，從而保證膨脹閥的正常工作。

5.3. 壓力控制冷卻氣流。

用壓力開(kāi)關(guān)控制風(fēng)機(jī)的開(kāi)、關(guān)或用調(diào)壓器控制風(fēng)速來(lái)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，從而達(dá)到控制冷凝壓力的目的。我們進(jìn)行了不同的實(shí)驗(yàn)。

壓力控制器控制：將冷凝器風(fēng)扇改為壓力控制，壓力開(kāi)關(guān)控制風(fēng)扇的開(kāi)或關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，保證冷凝壓力在合適的范圍內(nèi)，防止過(guò)冷運(yùn)行失控。方法如下（我們使用PENN型壓力控制器）：

1)關(guān)閉并切斷空調(diào)電源。

2) 拆下調(diào)速板和溫度傳感器，在調(diào)速板位置安裝壓力控制器。

3) 連接導(dǎo)線（如圖3）和壓力探頭，防止制冷劑泄漏。

4) 將壓力控制器的工作壓力設(shè)??置為1.7MPa，回程壓差設(shè)置為0.3MPa。

5)檢查無(wú)誤后，打開(kāi)電源，根據(jù)壓力表的讀數(shù)修正壓力控制器的設(shè)置。

改造后空調(diào)冷凝壓力由壓力控制器控制。當(dāng)高壓高于1.7Mpa時(shí)，冷凝風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)壓力低于1.4Mpa時(shí)，冷凝風(fēng)機(jī)停止。通過(guò)風(fēng)機(jī)的啟停，將壓力控制在1.4—1.7Mpa之間，防止風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)造成制冷劑過(guò)冷度過(guò)大工業(yè)抽濕機(jī)，將制冷劑過(guò)冷度限制在允許范圍（3-6℃），圖6為冷凝器的壓力工作圖。

從圖中可以看出，系統(tǒng)壓力波動(dòng)頻繁，但由于空調(diào)冷凝器下部裝有大型儲(chǔ)液罐，起到平衡供液的作用，影響不大關(guān)于空調(diào)工作。缺點(diǎn)是風(fēng)扇啟動(dòng)頻繁，噪音比改造前高。

壓力速度控制：壓力控制器（我們使用的-9100型壓力調(diào)節(jié)器）被壓力調(diào)節(jié)器所取代?？刂破鞲鶕?jù)系統(tǒng)壓力自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速并達(dá)到平衡點(diǎn)。工作方法如下： 圖7，當(dāng)冷凝壓力達(dá)到1.6MPa時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)輸出電壓，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。此時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速非常低。隨著冷凝壓力的增加，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，直到冷凝壓力大于等于2.0MPa時(shí)，壓力控制器輸出最大電壓，此時(shí)風(fēng)機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速；隨著冷凝壓力的降低，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)壓力等于起點(diǎn)位置1.6MPa時(shí)空調(diào)超低溫除濕原理，壓力開(kāi)關(guān)切斷電壓，風(fēng)機(jī)停止。如接線圖8所示，此方法彌補(bǔ)了方法A的不足。制冷循環(huán)壓力穩(wěn)定，無(wú)風(fēng)扇頻繁啟動(dòng)產(chǎn)生的噪音，特別適用于住宅等噪音可控的場(chǎng)所宿舍。

6.項(xiàng)目評(píng)估

方案一，電子膨脹閥響應(yīng)速度快，動(dòng)作速度快，啟閉特性及速度可手動(dòng)設(shè)定，可在10%--100%范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)，完全獨(dú)立于冷媒溫度，但技術(shù)要求高，適合空調(diào)廠家。

方案二：外機(jī)改造，需要兩個(gè)調(diào)壓閥相互配合，相互控制，成本相對(duì)較高。北方地區(qū)可以考慮。

方案3，投資小，只需安裝壓力控制器或調(diào)壓器，無(wú)需更換制冷系統(tǒng)，方便快捷，成本低，尤其是后一種壓力調(diào)速方式，使用無(wú)步調(diào)速避免了風(fēng)扇頻繁啟動(dòng)，降低了噪音空調(diào)超低溫除濕原理，延長(zhǎng)了風(fēng)扇的使用壽命，適合我們使用。

7.結(jié)束語(yǔ)：

我們?cè)诜桨溉胁捎谜{(diào)壓調(diào)速的方法，對(duì)杭州市區(qū)機(jī)房空調(diào)和法亞空調(diào)的外機(jī)進(jìn)行了改造除濕機(jī)品牌，并對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)所有專(zhuān)用空調(diào)的過(guò)冷度進(jìn)行了檢查確保溫度保持在合適的范圍內(nèi)，徹底解決了冬季空調(diào)頻繁出現(xiàn)的低壓故障，保證了空調(diào)的正常運(yùn)行，保障了機(jī)房的安全。

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