很多人對(duì)于制冷系統(tǒng)表面上是很了解，尤其是對(duì)于調(diào)試維修者的來說，能連續(xù)給你說三天三夜，但是真正從微觀來理解制冷系統(tǒng)的就不多啦。

　　比如下面一個(gè)問題：

　　制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，里面的制冷劑是怎么分布的？

　　平均分布在制冷系統(tǒng)各部件？

　　還是主要分布在冷凝器？

　　亦或是儲(chǔ)液器里面占大頭？

　　我們今天就通過5HP熱泵機(jī)組為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)原理和方法，并得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，展示穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的制冷系統(tǒng)，里面制冷劑是如何分布的。

　　一、測(cè)試原理

　　采用制冷劑回收稱量法，研究5 hp 熱泵系統(tǒng)中各部件制冷劑分布情況。

　　具體原理圖如圖：

　　利用電磁閥、截止閥將制冷系統(tǒng)分為蒸發(fā)器、冷凝器、氣管、液管、壓縮機(jī)、氣分6 部分, 每一部分均采用毛細(xì)管加截止閥的結(jié)構(gòu)對(duì)部件內(nèi)的制冷劑進(jìn)行回收。

　　測(cè)試工況采用以下工況，在焓差實(shí)驗(yàn)室測(cè)試：

　　二、測(cè)試方法

　　1、對(duì)被測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)抽真空、充入最佳制冷劑量, 調(diào)整工況直至穩(wěn)定, 開機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

　　2、工況穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)30 min 后,關(guān)閉壓縮機(jī), 同時(shí)關(guān)閉所有電磁閥及截止閥。將制冷劑回收裝置(包括連接軟管)放在電子稱上清零后, 將連接軟管接至被測(cè)部件的針閥上,排出空氣后打開制冷劑回收機(jī)進(jìn)行回收。

　　當(dāng)被回收部件內(nèi)壓力低至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí), 制冷劑回收裝置自動(dòng)停止, 關(guān)閉連接軟管處截止閥, 同時(shí)在電子稱上直接讀出回收制冷劑的質(zhì)量。

　　3、重復(fù)步驟1和2, 測(cè)出被試機(jī)其他部分的制冷劑質(zhì)量。

　　三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示

　　經(jīng)過步驟三、我們得出以下數(shù)據(jù)：

　　匯總數(shù)據(jù)，得出以下的柱狀圖：

　　四、結(jié)論

　　以下是重點(diǎn)；前面看不懂不要緊，最主要記住以下數(shù)據(jù)：

　　1、制冷工況下制冷劑分布：

　　蒸發(fā)器中制冷劑分布為13 %～ 19 %,；

　　冷凝器中制冷劑分布為63 %～ 70 %, 

　　液管內(nèi)為5 %～ 14 %, 

　　氣管及其他部分占6 %～ 10 %

　　2、制熱工況下制冷劑分布：

　　蒸發(fā)器(室外機(jī))中制冷劑分布為38 %～ 41 %, 

　　冷凝器(室內(nèi)機(jī))中制冷劑分布為31 %～ 38 %,

　　液管內(nèi)為8 %～ 9 %, 氣

　　分占9%～14 %, 

　　氣管及其他占5 %左右。

　　從結(jié)果可以看出，無論制冷工況還是制熱工況，制冷系統(tǒng)中制冷劑主要分布在兩器內(nèi), 占72%～88 %。制冷工況下，冷凝器中制冷劑質(zhì)量占60%以上。

　　五、如何判斷制冷劑的充注量

　　下面小編將分不同種類機(jī)型來詳細(xì)介紹如何判斷制冷劑的充注量，以及充注量不對(duì)產(chǎn)生的問題和解決辦法。

　　1、水冷冷水機(jī)組制冷劑的充注

　　在中央空調(diào)和工業(yè)生產(chǎn)工藝降溫中，水冷冷水機(jī)組使用比較普遍。這種機(jī)組由壓縮機(jī)、臥式殼管式冷凝器、熱力膨脹閥、臥式殼管式蒸發(fā)器及必要輔件組成一體。結(jié)構(gòu)緊湊，操作控制方便，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，在市場(chǎng)上受到歡迎。 

　　對(duì)于沒有設(shè)置高壓儲(chǔ)液器和低壓汽液分離器的制冷系統(tǒng)，制冷劑充注量的控制尤為重要。因?yàn)檫@種制冷系統(tǒng)是冷凝器兼作高壓儲(chǔ)液器，制冷劑加多了會(huì)儲(chǔ)存在冷凝器中，淹沒冷凝器散熱簇管，使散熱面積減小，冷凝壓力升高，導(dǎo)致制冷量下降。 

　　對(duì)于這類制冷機(jī)組制冷劑充注量的控制，在充注過程中，遵循以下的方法：

　　一摸冷凝器外殼溫度

　　冷凝器出液口上口以上發(fā)熱，出液口上口以下發(fā)涼就可以了（發(fā)熱說明有壓縮機(jī)高溫排氣在里面冷凝，發(fā)涼說明里面是液體空間） 。

　　二看吸氣壓力

　　要與蒸發(fā)器內(nèi)冷媒水溫度相對(duì)應(yīng)（也就是與蒸發(fā)溫度相對(duì)應(yīng)）；

　　三看壓縮機(jī)回氣管溫度

　　高溫機(jī)組回氣管應(yīng)發(fā)涼結(jié)露，但結(jié)露到壓縮機(jī)回氣閥就可以了；低溫機(jī)組回氣管應(yīng)結(jié)霜，但霜結(jié)到壓縮機(jī)回氣閥就可以了。如果結(jié)露或者結(jié)霜到壓縮機(jī)外殼，液態(tài)制冷劑就會(huì)進(jìn)曲軸箱，會(huì)引起壓縮機(jī)跑油和液擊。對(duì)于封閉式壓縮機(jī)來說還會(huì)使電機(jī)接線端子短路。雖然大部分封閉式機(jī)組接線端子用密封膠密封了，但由于密封效果的不確定性，短路的可能性還是存在的。

　　2、風(fēng)冷冷水機(jī)組制冷劑的充注

　　風(fēng)冷冷水機(jī)組因不需要循環(huán)水系統(tǒng)，在戶式中央空調(diào)和小型商用制冷系統(tǒng)中使用普遍，由于使用風(fēng)冷冷凝器，其制冷劑充注量控制與水冷冷凝器有區(qū)別，就是在充注過程中要摸散熱器翅片溫度，在夏天，工作過程中散熱翅片全部面積應(yīng)發(fā)熱：

　　如果上部發(fā)熱，下部發(fā)涼，說明制冷劑充多了。

　　發(fā)涼部分儲(chǔ)存了液體制冷劑。冬天由于環(huán)境溫度低，即使充注量正常，散熱器下部也可能發(fā)涼，那么用這種方法就無法判斷了。其他特征與水冷式機(jī)組相同。

　　3、家用空調(diào)器制冷劑的充注

　　家用空調(diào)器一般是蒸發(fā)器采用空氣強(qiáng)制對(duì)流冷卻方式，降溫速度快，冷凝器采用風(fēng)冷方式，空氣強(qiáng)制對(duì)流。窗機(jī)無外接口，在維修過程中需把原來的制冷劑放盡，再重新充注。

　　分體機(jī)都有外接口，許多情況下是補(bǔ)充部分制冷劑。在加注制冷劑過程中，判斷充注量的基本方法是觀察蒸發(fā)器翅片發(fā)涼或結(jié)露的情況。

　　啟動(dòng)空調(diào)器，一邊加注一邊觀察，蒸發(fā)器表面全部發(fā)涼或結(jié)露時(shí)應(yīng)停止加注。

　　否則就會(huì)過量。當(dāng)然剛開機(jī)時(shí)蒸發(fā)器的傳熱溫差大些，制冷劑汽化速度快循環(huán)量也大些。室溫降下來后蒸發(fā)器傳熱溫差小了，制冷劑循環(huán)量會(huì)變小。這不用擔(dān)心，空調(diào)壓縮機(jī)上都有汽液分離器，室溫低了后少量多余制冷劑會(huì)儲(chǔ)存在汽液分離器里，對(duì)壓縮機(jī)和系統(tǒng)工作沒有影響。加注量只能以剛開機(jī)降溫時(shí)的循環(huán)量為標(biāo)準(zhǔn)。

　　4、家用冰箱制冷劑的充注

　　家用冰箱沒有加注制冷劑的活動(dòng)外接口，補(bǔ)漏或者更換器件后要重新加入制冷劑。由于冰箱制冷系統(tǒng)沒有設(shè)置汽液分離器或儲(chǔ)液器，而且冰箱降溫終了溫度低，那么在開機(jī)加注制冷劑過程中，剛開機(jī)和自動(dòng)停機(jī)時(shí)，由于蒸發(fā)器工作環(huán)境溫度相差較大，制冷劑循環(huán)量相差也很大。

　　如果以剛開機(jī)時(shí)蒸發(fā)器表面全部發(fā)涼或結(jié)霜為標(biāo)準(zhǔn)確定加入量，那么降溫終了制冷劑循環(huán)量就多了，箱外壓縮機(jī)吸氣管會(huì)結(jié)霜，甚至壓縮機(jī)外殼結(jié)霜。這是不妥的，會(huì)導(dǎo)致冷量損失和壓縮機(jī)跑油，甚至壓縮機(jī)液擊損毀。

　　此外，冰箱制冷劑加注量不大，一般不超過0.2千克。所以冰箱充注制冷劑不可急噪，一邊開機(jī)一邊從低壓工藝管以氣體成分慢慢加入。觀察壓力表指示和壓縮機(jī)工作電流，不宜過大。冰箱加氟調(diào)試過程一般要兩個(gè)小時(shí)左右才能完成（環(huán)境溫度不同，降溫時(shí)間有長(zhǎng)短）。為了便于冰堵處理，加氟正常后要試運(yùn)行觀察24小時(shí)才能將工藝管封口。 

　　冰箱制冷劑充注量應(yīng)該滿足下列條件：

　　a、冰箱能自動(dòng)停機(jī)；

　　b、工作過程冷凍室和冷藏室蒸發(fā)器能結(jié)滿霜；

　　c、箱外壓縮機(jī)回氣管只結(jié)露不結(jié)霜。 

　　如果操之過急，剛開始就充注到蒸發(fā)器全部發(fā)涼或結(jié)霜，那么降溫終了壓縮機(jī)回氣管就會(huì)結(jié)霜，這時(shí)就要放掉多余的制冷劑，造成不必要的浪費(fèi)，而且開始充注量多了使壓縮機(jī)超負(fù)荷工作，容易過載保護(hù)或燒毀壓縮機(jī)。

　　六、制冷劑充注導(dǎo)致的故障分析

　　下面我們來看看制冷劑充注量不對(duì)，對(duì)制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的故障，以及如何分析。

　　5、制冷劑充注量不足

　　制冷系統(tǒng)制冷劑充注量不足反映出的參數(shù)特征是：

　　1）蒸發(fā)器結(jié)霜或者結(jié)露不滿；

　　2）壓縮機(jī)吸、排氣壓力下降；

　　3）吸氣溫度偏高；

　　4）壓縮機(jī)電機(jī)工作電流下降；

　　5）壓縮機(jī)運(yùn)行聲音變低。

　　直接結(jié)果是機(jī)組制冷效率下降，達(dá)不到預(yù)期制冷效果。 

　　制冷劑充注量不足并不難判斷，值得注意的是供液管路堵塞（過濾網(wǎng)、毛細(xì)管等）膨脹閥調(diào)節(jié)太小也會(huì)造成蒸發(fā)器結(jié)霜或結(jié)露不滿，機(jī)組制冷效果下降，這個(gè)時(shí)候即使制冷劑過量，蒸發(fā)器仍然結(jié)霜或結(jié)露不滿，吸氣壓力低。這就需要綜合分析，找他們的不同特征。

　　堵塞另有其表現(xiàn)，一般堵點(diǎn)是出現(xiàn)在通路細(xì)密環(huán)節(jié)，也就是通徑小的地方，如干燥過濾器和膨脹閥的過濾網(wǎng)，毛細(xì)管等。這些都是制冷系統(tǒng)的高壓部分，正常情況下是常溫的，如果堵塞了，那么堵點(diǎn)后就會(huì)變低溫了，現(xiàn)象是堵點(diǎn)后結(jié)露或結(jié)霜。如果通路不堵，應(yīng)該是節(jié)流器后面開始結(jié)露或者結(jié)霜。 

　　初學(xué)者常把堵塞當(dāng)制冷劑不足來處理，不斷的充注制冷劑，不但蒸發(fā)器始終結(jié)霜或結(jié)露不滿，還會(huì)出現(xiàn)制冷劑過量的故障特征。

　　6、制冷劑充注量過量

　　制冷劑充注過量在蒸發(fā)器和冷凝器上都有特征表現(xiàn)，如果節(jié)流器（毛細(xì)管、節(jié)流閥）不能完全自動(dòng)調(diào)節(jié)，那么供液過量后蒸發(fā)不完的液體會(huì)回到壓縮機(jī)上來，使壓縮機(jī)外殼結(jié)霜或結(jié)露。

　　如果節(jié)流器能完全自動(dòng)調(diào)節(jié)，或者人為調(diào)小膨脹閥的供液量，那么壓縮機(jī)回氣管結(jié)霜或結(jié)露正常，多余的制冷劑液體會(huì)儲(chǔ)存在高壓部分，對(duì)于沒有高壓儲(chǔ)液器的系統(tǒng)，多余的液體制冷劑就儲(chǔ)存在冷凝器中。這時(shí)候表現(xiàn)的特征是冷凝壓力升高，蒸發(fā)壓力蒸發(fā)溫度也升高，制冷效率下降，降溫速度慢，機(jī)組工作電流升高，機(jī)組工作聲音變得沉悶。

　　當(dāng)然，如果制冷系統(tǒng)內(nèi)有大量空氣，也會(huì)出現(xiàn)這種特征，但它們有其他的特征區(qū)別，那就是制冷劑過量時(shí)，對(duì)于風(fēng)冷冷凝器，散熱翅片上部發(fā)熱，下部因儲(chǔ)存液體發(fā)涼；對(duì)于水冷冷凝器（臥式殼管式），殼管高度方向上部發(fā)熱面積小，而下部因儲(chǔ)存過多液體制冷劑發(fā)涼面積多。系統(tǒng)有空氣但制冷劑量正常就沒有這個(gè)特征。

　　7、制冷劑充注量與制冷量曲線關(guān)系

　　有圖3.4可知，在一定的壓縮機(jī)運(yùn)行頻率下和相同的電子膨脹閥開度下，隨著充灌量的增加,制冷量逐漸增大,在達(dá)到峰值以后,然后又逐漸的減少。

　　當(dāng)充灌量較少時(shí),制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度較低,制冷劑流量很小,蒸發(fā)器出口過熱度很大,導(dǎo)致蒸發(fā)器的換熱面積沒有充分得到利用,因此制冷量很小。當(dāng)充灌量逐漸增大時(shí),系統(tǒng)的質(zhì)量流量增大,蒸發(fā)溫度升高,蒸發(fā)器的有效換熱面積增大,從而系統(tǒng)的制冷量增大。 

　　盡管蒸發(fā)溫度升高會(huì)使蒸發(fā)器與環(huán)境傳熱溫差減少,但在達(dá)到峰值以前,增大質(zhì)量流量仍在傳熱中占主導(dǎo)地位,所以制冷量會(huì)逐漸增大。但是隨著充灌量的進(jìn)一步增加,蒸發(fā)溫度的上升會(huì)使傳熱溫差減少,這時(shí)傳熱溫差占主導(dǎo)地位,制冷量反而會(huì)下降,抑制了制冷量的進(jìn)一步上升。這就是制冷量出現(xiàn)峰值的原因,在峰值過后,傳熱溫差占優(yōu)勢(shì),制冷量又開始下降。

　　8、制冷劑充注量與功率曲線關(guān)系

　　由圖3.5可知：隨著充灌量的增加,空調(diào)器輸入功率上升。由于空調(diào)器的輸入功率是由壓縮機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)兩部分構(gòu)成的,其中風(fēng)扇電機(jī)功率很小基本維持不變,而壓縮機(jī)隨系統(tǒng)運(yùn)行情況變化很大。 

　　壓縮機(jī)功率與制冷劑的質(zhì)量流量成正比，隨著充灌量的增加，壓縮機(jī)的質(zhì)量流量增加，引起壓縮機(jī)的耗功增大從而引起空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率逐漸增。

　　9、制冷劑充注量與EER曲線關(guān)系

　　由圖3.6可知，隨著充灌量的增加，在能效比EER呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)充灌量較少時(shí)，制冷量增加速度較快，而輸入功率增加得相對(duì)較慢，所以EER=Q/N呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，隨著充灌量的繼續(xù)增大，輸入功率的增加速度大于制冷量的增加速度，因而EER 開始減小。