空調(diào)卸載閥使用及選型分析

吳瑞國 范凌云

（珠海格力電器股份有限公司出口技術(shù)部 廣東珠海 519070）

1 引言

當(dāng)空調(diào)器在十分惡劣的環(huán)境（如高溫氣候、冷凝器積灰、室外風(fēng)機(jī)電容長期運(yùn)行后容值下降導(dǎo)致風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降等）下運(yùn)行時，其制冷系統(tǒng)很容易產(chǎn)生高壓，壓縮機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣將導(dǎo)致壓縮機(jī)因過流過熱而頻繁保護(hù)，同時造成重復(fù)起動時的冷量損失，直接影響到空調(diào)器的制冷效果以及空調(diào)器的質(zhì)量和壽命。

為解決上述問題，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，一般采用以下幾種途徑解決：（1）增大兩器面積；（2）采用高壓力開關(guān)；（3）設(shè)定換熱器管溫保護(hù)值；（4）采用電磁閥旁通；（5）采用卸載閥。若采取方案（1），通過降低冷凝壓力和壓縮機(jī)排氣溫度來提高產(chǎn)品的超載能力，但是只可推后壓縮機(jī)因高壓產(chǎn)生的保護(hù)，并不能完全避免，同時增加了材料成本。方案（2）及方案（3），分別是通過檢測高壓壓力值和冷凝器管溫值，增加一個保護(hù)功能控制壓縮機(jī)的關(guān)停，達(dá)到提前保護(hù)的目的，顯然，通過提前停機(jī)的手段避免壓縮機(jī)頻繁啟動不是理想的控制方法，并且方案（3）存在溫度檢測波動較大，產(chǎn)品一致性不好的缺陷。方案（4）需在系統(tǒng)高低壓之間安裝電磁閥。由于電磁閥本身不具有檢測功能，必須配合相應(yīng)檢測元件如溫度傳感器等，以實(shí)現(xiàn)控制電磁閥開閉達(dá)到分流卸壓的目的，但電磁閥成本較高，并且通過電路控制信號增加了故障率。

方案（5）能夠克服上述幾種方法的不足，對提高空調(diào)器在惡劣環(huán)境下的超載能力有顯著作用，在過高壓情況下不需停機(jī)泄壓，而是通過卸載閥的自動系統(tǒng)內(nèi)部卸壓，從而減少了主機(jī)的頻繁啟動。本文將重點(diǎn)介紹空調(diào)用卸載閥特性以及合理選型方法。

2 卸載閥的使用原理及使用位置

卸載閥是一種機(jī)械式自控壓力開關(guān)（如圖1a所示），可用于空調(diào)器中高壓系統(tǒng)向低壓系統(tǒng)自動卸荷，結(jié)構(gòu)上可簡單地分為輸入管、閥體、輸出管端三部分，當(dāng)進(jìn)氣管端的壓力達(dá)到設(shè)定的開啟值時，它自動開啟閥芯，進(jìn)氣管與出氣管導(dǎo)通，系統(tǒng)氣流經(jīng)出氣管排出，形成卸荷作用，降低制冷系統(tǒng)高壓側(cè)的壓力；當(dāng)進(jìn)氣管端的壓力達(dá)到設(shè)定的關(guān)閉值時，它自動關(guān)閉。通過一開一閉的調(diào)節(jié)，可使制冷系統(tǒng)維持在一個理想的壓力狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，以提高空調(diào)器過負(fù)荷能力。其顯著優(yōu)點(diǎn)有：（1）器件成本低，可靠性高：卸載閥為自動控制元件，無信號電路的傳輸。（2）對壓力值的檢測控制精準(zhǔn)、穩(wěn)定。（3）卸壓過程壓縮機(jī)不停機(jī)工作，不影響空調(diào)器正常運(yùn)行。（4）在惡劣環(huán)境溫度下，能保證壓縮機(jī)的排氣壓力和排氣溫度不會超過設(shè)定的安全值，使得壓縮機(jī)能在最佳排氣壓力和排氣溫度范圍內(nèi)工作。（5）無需輔助電控元件，并且在兩器設(shè)計(jì)時候可以進(jìn)行優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減小換熱器面積，降低成本。

卸載閥一般用于制冷循環(huán)中，卸載閥的輸入端與冷凝器的出液管相接，卸載閥的輸出端加一段輔助毛細(xì)管，再接入室內(nèi)側(cè)熱交換器的輸入管上（如圖1b所示）。此方式冷量損失較小。

3 卸載閥選型方法

3.1 卸載閥的主要參數(shù)及選用原則

（1）卸載閥的開啟壓力值要根據(jù)空調(diào)制冷系統(tǒng)特性進(jìn)行選取。不同的機(jī)型由于其能力的不同，其卸載閥設(shè)置的開閉壓力也不相同，具體數(shù)值需以系統(tǒng)匹配試驗(yàn)來確定。

（2）考慮卸載閥的通徑是否合適。卸載閥的通徑要根據(jù)空調(diào)器制冷量的大小來選配，通常小機(jī)型選閥芯通徑小的,大機(jī)型選閥芯通徑大的，或者采用多個小通徑閥芯并聯(lián)代替大通徑閥芯。通徑常見規(guī)格有φ3mm、φ4mm、φ5mm、φ6mm，具體需根據(jù)能否起到卸壓作用以及整機(jī)能否通過最大運(yùn)行為依據(jù)。

表1

表2

（3）結(jié)合生產(chǎn)工藝選擇卸載閥的幾何形狀及安裝尺寸。管口配合符合管路焊接工藝要求，以減少管端成型后焊接的質(zhì)量隱患，提高生產(chǎn)效率。進(jìn)出口管規(guī)格的選型須考慮機(jī)內(nèi)配管的配合及安裝位置。

(4）密封材料的選擇。卸荷閥按工質(zhì)不同選用對應(yīng)密封材料。一般情況下，氯丁橡膠（CR）適用于R22；氫化丁晴橡膠（HNBR）適用于R407C、R410A。

3.2 卸載閥匹配毛細(xì)管選型實(shí)驗(yàn)分析

卸載閥一般與輔助毛細(xì)管配合使用，輔助毛細(xì)管的選擇直接影響到產(chǎn)品的性能，需要慎重選擇。輔助毛細(xì)管的流量系數(shù)不能選擇太大，以避免卸載閥的頻繁開閉影響其使用壽命；管徑也不能選擇太小，需要考慮其工藝加工性，避免堵塞。一般輔助毛細(xì)管的相對流量系數(shù)約為主毛細(xì)管相對流量系數(shù)的0.45倍左右較為妥當(dāng)，以下就卸載閥匹配毛細(xì)管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

（1）驗(yàn)證試驗(yàn)一

試驗(yàn)配置：室外機(jī)：單排光管、20U銅管、1.75片距、波紋片型冷凝器，室外配950rpm電機(jī)，SHX33SC4-U（日立壓縮機(jī)）；室內(nèi)機(jī)：1030mm箱體、790M3/h、1.32片距、沖縫片型18U銅管蒸發(fā)器。

試驗(yàn)過程：按前期試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)對于主毛細(xì)管取相對流量系數(shù)為0.45的毛細(xì)管為輔助毛細(xì)管，結(jié)果是φ1.4×800，因此此次試驗(yàn)直接采用輔助毛細(xì)管為φ1.4×800。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

（2）驗(yàn)證試驗(yàn)二

試驗(yàn)配置：室外機(jī)：單彎內(nèi)螺紋，其他同試驗(yàn)一；室內(nèi)機(jī)：同試驗(yàn)一。

試驗(yàn)過程：節(jié)流部件取消傳統(tǒng)的制熱毛細(xì)管，結(jié)構(gòu)與單冷相同。經(jīng)匹配主毛用φ1.4×900×2。輔助毛細(xì)管用φ1.4×900。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

4 結(jié)語

家用空調(diào)采用卸載閥是低成本，性能優(yōu)越且運(yùn)行可靠的選擇，需要根據(jù)系統(tǒng)的壓縮比去選擇合適流量系數(shù)的輔助毛細(xì)管，可參考以下選型原則：（1）輔助毛細(xì)管選擇同長度不同管徑（對于主毛細(xì)管來說），方便同系列機(jī)型的匹配工作。（2）輔助毛細(xì)管的相對流量系數(shù)約為主毛細(xì)管的相對流量系數(shù)的0.45倍。（3）對于冷暖機(jī)，毛細(xì)管部件可考慮取消暖氣毛細(xì)管。（4）在普通T1機(jī)型上使用卸載閥，在名義制冷工況下，可以放寬排氣溫度的限制，提高能效。

[1]GB/T 7725-2004，房間空氣調(diào)節(jié)器[S]