空调超低温除湿原理 冷媒过冷对机房空调运行的影响及解决方案

1. 概述：

一般情况下，空调的制冷量随着冷凝压力的降低而增加。但在机房空调在冬季运行的情况下，这种制冷量不增加反而减少，有时会出现大量低压故障，导致压缩机停机，机房温度过高，威胁到空调。通讯设备的安全。这种现象尤其以Faya、Faya等机房空调为代表。检查发现上述问题的发生与膨胀阀的工作状况有关；也就是说，制冷量下降和低压故障是膨胀阀工作异常引起的，并不是因为缺少氟利昂，干燥过滤器、滤网、风机、皮带堵塞。等造成的。

2.膨胀阀工作原理：

膨胀阀是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度，从而控制制冷剂流入蒸发器的流量。专用空调采用外平衡式膨胀阀，结构如图1所示：膨胀阀由感应机构、执行机构、调节机构和阀体组成。感应机构内充有氟利昂工质，感温包安装在蒸发器出口处。由于过热度的影响，出口温度与蒸发温度之间存在温差，通常称为过热度。感温包感测蒸发器出口温度后，整个传感系统处于相应的饱和压力Pb，如图1所示，压力将通过隔膜传递到顶杆。压力室上部的隔膜只有Pb，隔膜下部有调节弹簧的弹力Pt和蒸发压力P0。三者平衡时，有Pb=Pt+Po。当Pb>Pt+Po时，表示蒸发 如果散热器热负荷过大，出口过热度过高，压力信号通过膜片传给顶杆，使阀芯运动向下，膨胀阀开度更大，制冷剂流量按比例增加。反之，膨胀阀开度变小，制冷剂流量按比例减少。

3. 过冷度：

制冷剂冷凝成液体并继续冷却，即过冷。液体的实际温度与饱和温度之间的差异称为过冷度。一般来说，一定量的过冷是必要且有益的。可以防止制冷剂在膨胀阀前的管路中汽化，减少流经膨胀阀的制冷剂质量流量，防止膨胀阀容量下降。增加冷却能力。但过冷度过大，会干扰膨胀阀的工作状态，严重时会导致膨胀阀失灵。

R22推荐过冷度见表：

4.膨胀阀故障原因分析：

如果忽略膨胀阀体温度的影响，膨胀阀的开度只取决于感温球内气体的压力。当感温球温度变化时，感温压力会发生变化，膨胀阀的开度也会发生变化。 但在实际应用中，膨胀阀体的压力膜片上部也相当于一个温度传感器（如图2），它感知阀体的温度，即制冷剂液体。

这样，感温气体压力取决于膨胀阀膜片上部和感温球两侧的共同压力。如果制冷剂温度发生变化，感温气体压力也会发生变化，而这种压力变化会干扰膨胀阀的正常工作。如果制冷剂温度高，膨胀阀膜片上部的压力会增加，相应的开度也会增加，这就是夏季空调蒸发压力升高的原因。冬季冷媒过冷度大，即冷媒温度低，阀体温度也会降低，左侧感温球压力降低。制冷剂流量减少，送入蒸发器的制冷剂减少，导致蒸发压力下降，制冷量下降；当过冷度过大时（室内温度为25度，进入膨胀阀的液体温度不应低于10度），会产生严重的干扰信号，导致膨胀阀关闭过度，显着降低低压；如果低压压力低于空调机组的报警值，就会产生低压报警，导致空调停机。

下图为景方软开关房机房空调冬季运行时工业除湿器，通过调节室外机风速得到的不同冷凝压力。以下是不同冷凝压力下测得的蒸发压力数据：

从表中可以看出，随着冷凝温度的逐渐降低，蒸发压力也开始下降。在冷凝压力17.0~13.5kg/cm2期间，蒸发压力下降相对缓慢；当冷凝器排热过多，冷凝压力进一步下降时，蒸发压力下降趋势开始增大。高压压力低于11.5kg/cm2时，空调蒸发压力明显偏低，最低达到1.5kg/cm2@2.4kg/cm2，很快空调有低压报警（空调低压开关设置为2.6kg/cm2报警）。

在北方地区，过冷现象尤其会干扰膨胀阀的运行。由于温度过低，冷凝器冷凝过度，制冷剂过冷度过大，直接导致膨胀阀膜片上部的气体凝结。液体，膨胀阀打不开，空调完全失灵。

故障分析结论：

综上所述，冬季空调低压故障的原因是制冷剂液体过冷，干扰了膨胀阀的开度，导致膨胀阀工作异常。

5.解决办法：

我们基于以下两个想法开发了一个解决方案：

1）使膨胀阀不受过冷度的影响。

2）防止过冷。

5.1. 电子膨胀阀 - 吸入过热度控制

从膨胀阀的角度来看，不要使用热力膨胀阀，而是使用电子膨胀阀。由于电子膨胀阀是根据微电脑的指令来调节阀门的开度，不受阀体温度的影响，所以可以较好地解决这个问题。

吸气过热度控制系统由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器和控制器组成。工作时，压力传感器P传递蒸发器出口压力，温度传感器T传递压缩机吸入过热度给控制器。 ，控制器对信号进行处理，然后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀门打开到需要的位置。以维持蒸发器所需的液体供应。电子膨胀阀-吸气过热度控制制冷系统示意图如图3所示：

图3电子膨胀阀-吸气过热度控制制冷系统示意图

5.2. 压力调节器和旁通调节器稳定冷凝压力。

在中国北方，由于冬季寒冷，最低温度可达-40℃，标准机房空调在此温度下无法正常运行。为了达到低温制冷运行的目的，需要对冷凝器进行改造，实现冬季和夏季有效冷凝面积的自动控制。

原理如下：（图4）冬季冷凝压力下降时，调压阀根据阀前的冷凝压力关闭调节阀，使液位在冷凝器上升，冷凝面积减小，冷凝压力降低，当冷凝压力回升到一定值时，调节阀相对打开，防止冷凝压力过度升高，旁通调节阀控制其开度根据储液器内的压力，使储液器内蒸发器内的压力与冷凝压力的差值始终保持恒定，不会过高。这种方法可以防止制冷剂过冷，避免出现问题防止膨胀阀过度关闭，从而保证膨胀阀的正常工作。

5.3. 压力控制冷却气流。

用压力开关控制风机的开、关或用调压器控制风速来调节冷却风量，从而达到控制冷凝压力的目的。我们进行了不同的实验。

压力控制器控制：将冷凝器风扇改为压力控制，压力开关控制风扇的开或关来调节冷却风量，保证冷凝压力在合适的范围内，防止过冷运行失控。方法如下（我们使用PENN型压力控制器）：

1)关闭并切断空调电源。

2) 拆下调速板和温度传感器，在调速板位置安装压力控制器。

3) 连接导线（如图3）和压力探头，防止制冷剂泄漏。

4) 将压力控制器的工作压力设​​置为1.7MPa，回程压差设置为0.3MPa。

5)检查无误后，打开电源，根据压力表的读数修正压力控制器的设置。

改造后空调冷凝压力由压力控制器控制。当高压高于1.7Mpa时，冷凝风机启动，当压力低于1.4Mpa时，冷凝风机停止。通过风机的启停，将压力控制在1.4—1.7Mpa之间，防止风机连续运转造成制冷剂过冷度过大工业抽湿机，将制冷剂过冷度限制在允许范围（3-6℃），图6为冷凝器的压力工作图。

从图中可以看出，系统压力波动频繁，但由于空调冷凝器下部装有大型储液罐，起到平衡供液的作用，影响不大关于空调工作。缺点是风扇启动频繁，噪音比改造前高。

压力速度控制：压力控制器（我们使用的-9100型压力调节器）被压力调节器所取代。控制器根据系统压力自动控制风机转速并达到平衡点。工作方法如下： 图7，当冷凝压力达到1.6MPa时，压力开关输出电压，风机启动。此时，风扇转速非常低。随着冷凝压力的增加，风机转速增加，直到冷凝压力大于等于2.0MPa时，压力控制器输出最大电压，此时风机达到最大转速；随着冷凝压力的降低，风机转速下降，当压力等于起点位置1.6MPa时空调超低温除湿原理，压力开关切断电压，风机停止。如接线图8所示，此方法弥补了方法A的不足。制冷循环压力稳定，无风扇频繁启动产生的噪音，特别适用于住宅等噪音可控的场所宿舍。

6.项目评估

方案一，电子膨胀阀响应速度快，动作速度快，启闭特性及速度可手动设定，可在10%--100%范围内精确调节，完全独立于冷媒温度，但技术要求高，适合空调厂家。

方案二：外机改造，需要两个调压阀相互配合，相互控制，成本相对较高。北方地区可以考虑。

方案3，投资小，只需安装压力控制器或调压器，无需更换制冷系统，方便快捷，成本低，尤其是后一种压力调速方式，使用无步调速避免了风扇频繁启动，降低了噪音空调超低温除湿原理，延长了风扇的使用寿命，适合我们使用。

7.结束语：

我们在方案三中采用调压调速的方法，对杭州市区机房空调和法亚空调的外机进行了改造除湿机品牌，并对机房内所有专用空调的过冷度进行了检查确保温度保持在合适的范围内，彻底解决了冬季空调频繁出现的低压故障，保证了空调的正常运行，保障了机房的安全。

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