第三章 空调的构造和工作原理 空调器概述 窗式空调器的基本组成和工作原理 窗式空调器的基本结构 分体式空调器的组成及工作原理

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1 第三章 空调的构造和工作原理 空调器概述 窗式空调器的基本组成和工作原理 窗式空调器的基本结构 分体式空调器的组成及工作原理
第三章 空调的构造和工作原理 空调器概述 3.1 窗式空调器的基本组成和工作原理 3.2 窗式空调器的基本结构 3.3 分体式空调器的组成及工作原理 3.4 分体式空调器微电脑控制技术 3.5

2 3.1 空调器概述 空气调节的内容 空气调节的作用 空调器的分类 房间空调器的型号表示方法 房间空调器的主要技术指标 3.1.1 3.1.2
3.1.3 房间空调器的型号表示方法 3.1.4 房间空调器的主要技术指标 3.1.5

3 3.1.1 空气调节的内容气调空空气调节的内容气调节的内容节的内容
空气调节的内容气调空空气调节的内容气调节的内容节的内容 空气调节一般应包括四个方面 1、 温度调节 这是指根据不同的需要，人为地造成一定的环境温度。

4 2、湿度调节 对空气湿度的调节过程，就是调节空气中水蒸气含量的过程，其实质是增加或减少空气所具有的潜热过程。

5 3、空气流速调节 空气流速应以0.1~0.2 m/s的变动低速为宜，至少也应控制在0.5 m/s。对空气流速的调节是空气调节的主要内容之一。

6 4、空气洁净度调节 在空气调节过程中，对空气进行滤清是十分必要的。

7 3.1.2 空气调节的作用 空气调节对于国民经济的发展和人民物质文化生活水平的提高有重要作用。例如，随着通信技术的发展，现代通信设备不断更新，为了保证通信设备的正常运行，在夏季要求室内的温度为28℃，相对湿度为50%，并控制在一定的范围内。又如在各种机械和仪表的生产过程中，为了保证产品的精度和检验要求，需要把空气的温度和湿度控制在相当小的范围内。光学仪器制造工业的抛光间、擦玻璃间、镀膜间等，夏季要求室温一般在22~24℃，相对湿度全年为70%左右。

8 3.1.3 空调器的分类 1、按空调器的主要功能分类 1）冷风型空调器 2）热泵型空调器 3）电热型空调器 4）热泵辅助电热型空调器

9 2. 按空调器的结构形式分类 1）整体式（C） 整体式空调器的特点是机器是一个整体，结构紧凑，质量轻，噪音较低，安装方便，使用可靠，但制冷量一般较小。 2）分体式（F） 分体式空调器是因整体机器分为室内和室外两大部分而得名。

10 3. 按制冷量分类 分为小型空调器（4 186~ kJ/h，即1 000~3 000 kcal/h）、中型空调器（16 744~25116kJ/h，即4 000~6 000 kcal/h），以及大型空调器（2 5116~ kJ/h，即6 000~ kcal/h）。

11 4. 按使用气候环境不同分类 分为T1、T2、T3三个类型。

12 3.1.4 房间空调器的型号表示方法 我国生产的空调器型号，按照国家标准GB 7725—1996规定，制冷量在900W以下，采用全封闭式压缩机和风冷式冷凝器的空调器称为房间空调器，其型号表示如下：

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14 3.1.5 房间空调器的主要技术指标 1. 制冷量 制冷量是指空调器单位时间内所产生的冷量，即空调器进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内除去的热量。

15 2. 制热量 制热量是指热泵型或电加热型空调器在制热运转时，在单位时间内向密闭空间、房间或区域内送入的热量。

16 3. 能效比（COP） 在国家规定的额定工况下，空调器进行制冷运行时，制冷量与有效输入功率之比称为能效比。它是一项技术经济性能指标，也是一项能耗指标，能效比越高，说明空调器的制冷效率越高。能效比用符号COP表示。

17 4. 噪声 空调器在运行时的声音就是空调器的噪声。空调器的噪声分为室内部分噪声和室外部分噪声。室内部分噪声主要来自电动机的运行及风扇的转动，所以室内噪声较低。而室外噪声来自压缩机、室外风扇发出的声音。

18 5. 循环风量 空调器铭牌上的循环风量是指在新风门和排风门完全关闭的情况下，单位时间内向密闭空间、房间或区域送入的风量，即室内侧空气循环量，单位为m3/h，也就是每小时流过蒸发器的空气量。

19 6. 空调器功率 空调器功率是指空调器运行时所消耗的功率，制冷运行时消耗的总功率称为制冷消耗功率；制热运行时消耗的总功率称为制热消耗功率。

20 7. 空调器的名义工况 空调器的性能指标是按名义工况条件下测量得到的。

21 3.2 窗式空调器的基本组成及工作原理 窗式空调器的基本组成 冷风型空调器的工作原理 电热型空调器的工作原理 3.2.1 3.2.2
热泵型空调器的结构特点及 基本工作原理 3.2.3 电热型空调器的工作原理 3.2.4

22 3.2.1 窗式空调器的基本组成 1. 制冷（热）循环系统 一般采用蒸气压缩式制冷。与电冰箱一样，由全封闭式压缩机、风冷式冷凝器、毛细管和肋片管式蒸发器及连接管路等组成一个封闭式制冷循环系统。系统内充以R22制冷剂。为避免液击，有些制冷系统还设有气液分离器。

23 2. 空气循环通风系统 3. 电气控制系统 主要由离心风扇、轴流风扇、电动机、过滤器、风门、风道等组成。
主要由温控器、启动器、选择开关、各种过载保护器、中间继电器等组成。热泵冷风型还应有四通电磁换向阀及除霜温控器。

24 4. 箱体部分 它包括外壳、面板、底盘及若干加强筋、支架等。制冷系统、空气循环系统均安装在底盘上，而整个底盘又靠螺钉固定到机壳上。

25 3.2.2 冷风型空调器的工作原理 图3-1 冷风型空调器的工作原理

26 空调器制冷时，压缩机吸入来自蒸发器的R22低压蒸气，在汽缸内压缩成为高压高温气体，经排气阀片进入风冷冷凝器。轴流风扇从空调器左右两侧百叶窗吸入室外空气来冷却冷凝器，使制冷剂成为高压过冷液体。空气吸收制冷剂释放出热量后，被轴流风扇将热量排出室外。高压过冷液体再经毛细管节流降压，然后进入蒸发器。室内空气靠离心风扇被吸入，流过蒸发器，蒸发器内的R22吸收室内循环空气的热量后变成蒸气，使室温降低。经降温的室内空气，又在离心风扇作用下被排向室内。来自蒸发器的低压过热蒸气又被吸入压缩机并压缩成高温高压气体，如此循环不止。

27 在制冷过程中，蒸发器表面温度通常低于被冷却的室内循环空气的露点温度。当室内空气被吸进箱体内穿过蒸发器时，如果空气的相对湿度较大，其中一些水蒸气便在降温过程中凝结为水，从蒸发器表面释出，使室内空气相对湿度下降，这就是湿度调节的过程。凝露水通过蒸发器下面的盛水槽流至后面的冷凝器，部分凝露水被轴流风扇甩水圈飞溅以冷却冷凝器，余下部分通过底盘上的排水管排至室外。由于制冷时一般总伴随去湿过程，因此，冷风型空调器不能用于恒湿的场合，若要增湿，需要另添加湿器。

28 在通风制冷过程中，室内空气必须先通过滤尘网将尘埃滤掉，以保持蒸发器清洁、畅通，为此空调器还具有净化室内空气的功能。
空调器的温控器安装在蒸发器的前面，以感受吸入室内空气的温度。感受的这个温度，实际是经离心式风扇使室内空气循环后的室内空气的平均温度，所以温控器不能控制室内各点的温度。

29 3.2.3 热泵型空调器的结构特点及基本工作原理 热泵型空调器在冷风型空调器的基础上加了一只电磁换向阀（又称四通阀）和冷热控制开关。电磁换向阀如图3-2所示。恒温控制器采用既可控制制冷温度又可控制制热温度的双触点温控器。若有自动除霜线路，还可以带除霜器进行自动除霜。电磁换向阀的作用是使制冷剂流动方向发生变化，用于制冷系统的冷热转换，如图3-3所示。在夏季，室内换热器作为蒸发器使用，向室内送冷风；室外换热器作为冷凝器使用，向室外排热。在冬季，通过四通换向阀的电磁阀的转向切换，使室内换热器变为冷凝器使用,向室内送热风；室外换热器变为蒸发器。

30 图3-2 电磁换向阀

31 （a）制冷时循环情况 （b）制热时循环情况
图3-3 热泵型冷暖空调循环系统

32 热泵型空调器工作原理 图3-4 热泵型空调器工作原理图

33 空调器制热时，压缩机吸入制冷剂，在汽缸内被压缩成为高温高压气体，经排气阀片排至室内侧冷凝器。在冷凝器中，制冷剂被室内循环空气冷却成高压液体，制冷剂释放出来的冷凝热加热空气，使室温上升。高压液体制冷剂通过毛细管节流降压后，喷入室外侧蒸发器，被吸热蒸发后成为湿蒸气。湿蒸气过热后，又被吸入压缩机压缩，然后再排至室内侧冷凝器。如此循环不止。可见，热泵型空调器除有冷风型空调器的通风、制冷、除尘、去湿的功能外，还多了一个制热功能。

34 3.2.4 电热型空调器的工作原理 图3-5 电热丝加热器

35 电热型空调器在冷风型空调器的基础上加了一组或几组电热丝（如图3-5所示），使其既可制冷，又可制热。这种空调器制冷循环运行与冷风型空调器的相同。制热时，压缩机不运转，仅风机与电热丝工作。当控制开关旋到制热挡时，离心风扇吸入室内冷空气，通过电热丝加热升温后再吹向室内。当室温升至所要求的温度时，恒温控制器切断电热丝电路，但轴流风扇仍继续运转，使室内空气循环对流。当室温逐渐下降到低于控制值时，恒温控制器又接通电热丝电路，加热室内循环空气，使室温再上升。由于风扇电动机是双向性的，一端装离心风扇，另一端装轴流风扇，故电热型空调器制热运行时，轴流风扇仍工作，但它作的是无用功。

36 3.3 窗式空调器的基本结构 制冷（热）循环系统 3.3.2 空气循环通风系统 电气控制系统 箱体、底盘和面板 窗式空调器的电路 3.3.1
3.3 窗式空调器的基本结构 制冷（热）循环系统 3.3.1 3.3.2 空气循环通风系统 3.3.2 电气控制系统 3.3.3 箱体、底盘和面板 3.3.4 窗式空调器的电路 3.3.5

37 3.3.1 制冷（热）循环系统 1—面板 2—面板小门 3—搭扣 4—滤尘网 5—旋钮 6—滑杆钮 7—电控面板 8—冷热开关
1—面板 2—面板小门 3—搭扣 4—滤尘网 5—旋钮 6—滑杆钮 7—电控面板 8—冷热开关 9—恒温控制器 10—电压转换插座 11—风门开关 12—主控开关 13—排风门软杆 14—新风门软杆 15—离心风扇 16—接线端子 17—压缩机电动机的电容器 18—风机电容器 19—压缩机底座橡胶圈 20—压缩机底座套管 21—蒸发器 22—线圈 23—压紧片 24—过载保护器 25—卡簧 26—压缩机 27—冷凝器 28—换向阀 29—Ⅱ形密封条 30—箱体 31—风扇电动机保护器 32—电动机套圈 33—轴流风扇 34—风扇电动机 35—涡壳 36—涡壳前板 37—盛水糟 38—恒温控制器温包固定卡板

38 1. 全封闭压缩机 1）往复活塞式压缩机 图3-8 连杆活塞式压缩机的结构

39 2）旋转式压缩机 （a）侧面 （b）底面 图3-9 旋转式压缩机外形

40 旋转式压缩机主要有转子式和滑片式两种。目前房间空调器主要采用转子式旋转压缩机。转子式旋转压缩机的结构及压缩机部件如图3-10、图3-11所示。旋转式压缩机通过汽缸容积变化压缩制冷剂气体来达到制冷的目的。旋转式压缩机泵体浸在机壳内的润滑油中。在泵体内有一圆柱转子套在偏心轴上，轴以O点为中心旋转（其工作原理如图3-12所示）。因此，转子在泵体中作偏心运动，其偏心距为e，转动过程是在缸内表面滚动，两者具有一条接触直线，即两个圆柱面的切线。这样，在汽缸与转子之间形成一个新月形的工作腔。滑动挡板的宽度与圆柱转子的宽度相等。它可以在汽缸横梢内左右移动。在弹簧的作用下，挡板始终紧贴在圆柱转子上。在挡板两边的泵体上开有吸气口和排气口，在排气口上装有排气阀片。当转子旋转时，低压制冷剂气体从吸气口吸入，经压缩后，制冷剂成为高压气体，并从排气阀口排出，再进入冷凝器。

41 图3-10 旋转式压缩机结构 图3-11 旋转式压缩机部件

42 图3-12 旋转式压缩机工作原理

43 储液器是为了防止液态制冷剂流入压缩机而在蒸发器和压缩机之间安装的气液分离器。从蒸发器出来的制冷剂由吸入管入口进入储液器中，液态制冷剂因本身自重而落入筒底，只有气态制冷剂由吸入管的出口被吸入压缩机中。

44 旋转式压缩机与往复式压缩机比较具有以下几个特点：
①结构简单。 ②效率高。 ③噪音和振动小。 ④电气性能好。 ⑤旋转式压缩机机壳温度较高，一般为90~110℃，而往复式压缩机一般为60~90℃。

45 选用旋转式压缩机应注意的问题： ①旋转式压缩机在运行过程中，机壳处于高温高压状态，所以制冷剂溶于润滑油的比例增大；停机后压力、温度迅速降低，制冷剂又从油中逸出。因此造成蒸发器中制冷剂量的波动。为克服这一矛盾，需在吸气管上设一储液器，使之缓冲。往复式压缩机运行时，机壳处于高温低压状态，制冷剂溶于润滑油的比例很小，可以忽略不计

46 ②旋转式压缩机属于单向旋转型，采用三相电机驱动时，为防止逆转，在电路中可装设反防止器，它不仅能防止接线错误而造成逆转，而且可以防止缺相运转。
③制冷系统抽真空时，最好采用高/低压双侧抽真空。

47 压缩机电机的作用及组成： 压缩机电动机是用来驱动压缩机的，使制冷剂在制冷系统中得以循环。它主要是由定子和转子组成。转子由硅钢片造成铁心，铁心槽内浇注成鼠式铝绕组。在定子上有两组线圈，一组为启动绕组，又称副绕组；另一组为运行绕组，又称主绕组。启动绕组的直流电阻大，运行绕组的直流电阻小，由于阻值不同，通电后产生不同相位的电流，从而产生旋转磁场，使转子产生感应电流，该电流所产生的磁场与定子电流所产生的磁场相互作用，从而产生转子的启动力矩，电机开始旋转，当转速达到额定转速的70%~80%时，启动绕组就从电路中断开，此时运行绕组保持电机继续运转。空调器用电动机有单相（220 V）和三相（380 V）两类。家用空调器均以220 V/50 Hz为电源。电动机为单相分相式电动机，用来驱动压缩机、离心风扇及轴流风扇。

48 2. 换热器 图3-13 换热器(风冷式冷凝器)

49 蒸发器、冷凝器统称为换热器，是空调器的核心部件之一。它们在结构上基本相同，仅是尺寸不同而已。
蒸发器一般采用直接蒸发式，其结构与风冷式冷凝器的相同。在热泵型空调器中，蒸发器与冷凝器实际上已成为可以互相变换的热交换器。 换热器一般由传热管、肋片和端板三部分组成，通常都是在紫铜管上胀接铝肋片，组成整体肋片管束式，如图3-13所示。其中传热管通常采用φ10 mm×0.7 mm、φ10 mm×0.5 mm、φ9 mm×0.5 mm的紫铜管弯成U形管，U形管口再用半圆管焊接。

50 3. 毛细管 毛细管是制冷系统用以调定工质流量的一个关键部件。它将高压制冷剂液体变为低压气液混合物，并限制和保证一定值的制冷剂流入蒸发器，以满足制冷系统的需要。毛细管的结构简单、可靠，在房间空调器中被广泛采用，另外它取代了过去的膨胀阀。 制冷剂通过毛细管会产生压力降。若毛细管内径细、长度长、内层粗糙，它的阻力也就大，两端压降也大，所以空调器蒸发温度的调整，常采用改变毛细管长度或内径的办法。若要提高蒸发温度，可以缩短毛细管的长度或增加毛细管的内径；若要降低蒸发温度，则可加长毛细管的长度或减小毛细管的内径。由于毛细管的截面积与直径平方成正比，而对于小直径的毛细管来说，即使内径改变0.1mm，也会造成蒸发压力的明显变化，所以通常是通过改变长度来微调蒸发温度。

51 4. 干燥过滤器 为了避免毛细管微小孔径的堵塞，常在冷凝器出口、毛细管的入口之间接一只过滤器，高压液体制冷剂经过过滤器后，再流入毛细管。有的空调器将干燥器与过滤器分开安装，其作用不变。干燥过滤器的构造和电冰箱的相似。

52 5. 储液器 图3-15 普通贮液器

53 储液器是为防止液态制冷剂流入压缩机而在蒸发器和压缩机之间安装的气液分离器。普通储液器的结构如图3-15所示。从蒸发器出来的液态制冷剂由吸入管入口进入储液器中，液态制冷剂因本身的自重而落入筒底，只有气态制冷剂才能由吸入管的出口被吸入压缩机中。这种储液器常用于热泵型空调器，连接在压缩机回气管路上，以防止制冷与制热循环变换时原冷凝器中的液态制冷剂进入压缩机中。

54 6. 电磁换向阀 热泵型空调器是通过电磁换向阀改变制冷剂流动方向的，使它夏季制冷，冬季制热。当低压制冷剂进入室内侧换热器时，空调器向室内供冷气；当高温高压制冷剂进入室内侧换热器时，空调器向室内供暖气。

55 图3-16 热泵型空调器制冷原理

56 换向阀的制冷原理如图3-16所示。它主要由控制阀和换向阀两部分组成。通过控制阀上电磁线圈及弹簧的作用力来打开和关闭毛细管的通道，以使换向阀进行换向。空调器制冷时，由于受电源换向开关的控制，电磁阀线圈的电源被切断，控制阀内的衔铁在弹簧1的推动下左移，使阀芯A将右阀孔关闭，而左阀孔打开，如图3-16所示。这样，左毛细管C和公共毛细管E沟通，而将右毛细管D和中间公共毛细管E的通路关闭。在四通换向阀内，除滑块盖住的部分是低压气体外，其他部分都是高压气体。在右毛细管D堵住不通的情况下，活塞2的左侧经左毛细管C、中间公共毛细管E接通压缩机吸气管2，而活塞2的右侧经管4接压缩机的排气管，使活塞2的左右两面形成压力差，把滑块与活塞组推向左端位置，换向阀就成为图3-16所示状态。此时管1与管2连通，制冷剂气体从蒸发器流出，被压缩机吸入；管4与管3连通，压缩机排出的高压气体进入冷凝器。这就是热泵型空调器制冷运行时换向阀的状态。

57 图3-17 热泵型空调器制热原理

58 空调器制热时，电源换向开关将电磁阀线圈的电源接通，线圈产生磁场，控制阀内的衔铁在磁力的作用下向右移动，阀芯A打开右边阀孔，阀芯B关闭左边阀孔，如图3-17所示。中间公共毛细管E和右毛细管D接通，而左毛细管C被堵塞，四通阀的活塞1右侧经D管和E管接通压缩机的吸气管，而活塞1的左侧经管4连通压缩机排气管。这样在活塞1的左、右两则产生压力差，活塞带动滑块向右移动。滑块将管2与管3接通，管1与管4接通。压缩机排气，从管4经管1进入冷凝器（即制冷运行时的蒸发器），然后经毛细管进入蒸发器（即制冷运行时的冷凝器），从蒸发器流出的蒸气经管3和管2进入压缩机吸气管。通过换向阀对管路的换向，使原来的蒸发器成为冷凝器，而冷凝器则成了蒸发器，从而实现从室外吸热和向室内放热。

59 3.3.2 空气循环通风系统 1. 室内空气循环系统 1） 室内空气通过滤尘网去尘后，进入蒸发器进行热交换，冷却后再吸入离心风扇，
通过出风栅吸至室内，如图3-19所示。

60 图3-19 蒸发器布置在下部

61 2） 室内空气通过滤尘网去尘后，直接吸入离心风扇，再吹向上部蒸发器，冷却后通过出风栅吹至室内，如图3-20所示。
图3-20 蒸发器布置在上部

62 2. 新风系统 1）在空调器上部排风侧开有一扇小门，通过电气控制面板上旋钮或滑杆控制它的开、闭。它的作用是将室内混浊冷空气从空调后部排出，室外新鲜空气从窗缝、门隙中吸入。

63 2）在空调器上部排风侧开有一扇排出混浊空气的排风门，在它的下部吸风侧再开一扇新风门，如图3-21所示。打开新风门时，室外新鲜空气直接被吸入，然后通过离心风扇吸向室内。

64 图3-21 空调器的新风排风系统

65 3. 室外空气冷却系统 室外冷空气从空调器两侧百叶窗吸入，然后通过轴流风扇吹向冷凝器，热（冷）风从后面排出室外，如图3-22所示。空调器底盘上的横隔板将室内与室外侧隔开，其上贴有保温材料，以减少冷量损失。风扇电动机和压缩机都置于室外侧。

66 图3-22 室外空气冷却

67 4. 离心风扇 窗式空调器的离心风扇一般由工作叶轮、螺旋形蜗壳、轴及轴承座组成，如图 3-23所示。它的特点是风量大、噪声小、压头低。目前大多采用多叶前向型叶轮。这种叶轮结构紧凑，尺寸小，而且随着转速的下降，风扇噪声也明显降低。

68 图3-23 离心风扇

69 离心风扇的工作原理是：由电动机直接带动风扇叶轮作旋转运动。从叶片之间吸入的气体在惯性离心力作用下，被抛向叶轮周围，加大气体流动速度，提高其动能。气体在蜗壳中减速增压后，由风机出口送出，在叶轮中心形成低压，吸入循环空气。这样，空气就不断地被吸入和排出。

70 5. 轴流风扇 窗式空调器的冷凝器大多采用风量大、压头低的轴流风扇。轴流风扇多用铝材压制成型或ABS塑料注塑成型，也有的采用镀锌薄钢板制成。叶片一般为4~8片，且带有轮圈，如图3-24所示。

71 图3-24 轴流风扇

72 6. 风扇电动机 风扇电动机主要由转子、定子、端盖、轴、轴承组成。采用粉末冶金含油轴承，它的噪声比滚珠轴承的低，但运行磨损后会增加噪声。
图3-25为窗式空调器的双出轴减振底脚安装及弹性圈安装的电动机图。

73 （a） 弹性圈安装 （b） 减振底脚安装 图3-25 风扇电动机

74 3.3.3 电气控制系统 由温控器、启动器、选择开关、各种过载保护器、中间继电器等组成。

75 1. 温度控制 空调器的温度控制是通过温控器进行的。温控器又称温度继电器，简称温度开关。不管是冷风型空调器还是热泵型空调器，其温度控制都是通过控制压缩机的开停来实现的。 空调器常用压力式温控器。其形式主要有感温波纹管式和膜盒式，此外还有电子式温控器。 压力式温控器是将温度信号转变为压力信号，以压力作用推动电触点的通、断，达到控制压缩机开停的目的。

76 图3—26 温控器的结构 1—旋钮柄 2—凸轮 3—盖 4—弹簧卡片5—调节螺钉 6—调节螺帽 7—弹簧8—调节杠杆 9—杠杆 10—波纹管11—底座 12—毛细管 13—顶杆 14—隔板 15—上触点铆钉 16—电接点

77 图3-26所示为一种感温波纹管式恒温控制器的结构。它主要由波纹管、感温毛细管、杠杆、调节螺钉及与旋钮柄相连的凸轮所组成。感温毛细管与波纹管形成一个密闭系统，内充填感温剂（氟利昂工质）。感温毛细管放在空调器的室内吸入空气的风口处，感受室内循环回风的温度。

78 2. 制冷、制热变换控制 电磁换向阀是热泵型空调器实现制冷、制热变换的控制装置。而制冷、制热转换所使用的是冷热开关，如图3-27所示。当按下冷热开关时，电磁换向阀电磁线圈电路被接通，使换向阀换向，空调器制热；当冷热开关复位后，电磁换向阀电磁线圈电路被切断，使换向阀再次换向，空调器制冷。

79 图3-27 冷热开关

80 3. 主控开关 主控开关是用于接通风机、压缩机的电源开关，如图3-28所示。主控开关有多对触头。当接通风机电路时，可使风机“高速”、“中速”、“低速”运行。接通压缩机电路，必定要接通风机电路，否则空调器会发生故障，并且可以通过风机转速改变，使空调器制冷量变化。风机高速运行则为“高冷”，这时空调器制冷量最大；风机低速运行，则为“低冷”，这时空调器制冷量最小。

81 图3-28 主控开关

82 4. 保护控制 1）单相压缩机的过载保护器 这类保护器与冰箱所使用的过载保护器相同，它兼有温度保护及电流保护功能，一般都装在全封闭压缩机外壳表面上。当压缩机工作电流过大或外壳温度过高时，过载保护器内的双金属片感温后变形，使电路切断，压缩机停止工作；待双金属片逐渐降温复位后再接通电源，使压缩机继续工作。

83 2）过电流保护器 一般采用双金属片热继电器。电流过大时，串联在电路上的双金属片便产生翘曲，使触点断开，切断电源。 3）埋置式温度保护器 这种保护器的感温元件直接嵌在电动机绕组内，直接感受电动机绕组的温升。当电动机绕组温度高于某一定值时，就将电路切断，使压缩机停止工作；当电动机绕组温度降至正常值时，保护器再接通电路，使压缩机恢复工作。这类保护器常用于制冷量较大的压缩机的电动机作过载保护之用。

84 5. 除霜控制 热泵型空调器冬季制热时，室外部分的蒸发器盘管表面温度可达到0℃甚至0℃以下，如低于空气的露点温度，盘管及肋片上就会结霜，使空气流通受阻，空调器制热量急剧下降。装有除霜器的热泵型空调器，这时会自动切断电磁阀线圈的电源，使换向阀换向，空调器由制热状态运行变为制冷状态运行，即室外侧蒸发器转换为冷凝器运行，故能将霜层很快融化。在除霜期间，风扇电动机电源被切断，使风机不工作，空调器不再向室内吹冷风。

85 3.3.4箱体、底盘和面板 1. 箱体

86 2. 底盘 底盘用于安装压缩机、蒸发器、冷凝器和风机等，而整个底盘又靠螺钉固定在箱体上。用于制造底盘的冷轧钢板要进行防锈处理。一些国外空调器的底盘上还涂上一层有机涂料，使凝露水不与底盘薄钢板直接接触，增加了抗腐蚀能力。

87 3. 面板 空调器的面板既要外形美观，线条流畅，与室内陈设颜色相协调，又要空气动力性能好，同时进风、出风栅要有足够的截面积。结构合理、空气动力性能好的面板，可有效地降低室内侧噪声。

88 3.3.5 窗式空调器的电路 普通冷风型单相空调器电路
图3-33所示是我国较早生产的制冷量为3 489 W的单相冷风型窗式空调器的电气控制线路。电路中装有温控器、过载保护器、主控开关。压缩机和风扇电动机均为电容运转型。

89 图3-33 普通冷风型单相空调器电路

90 主控开关用于接通风扇电动机和压缩机电动机的电源开关。当主控开关分别转在 1、2、3位置时，压缩机电路均不接通，只有风扇电动机电路工作，风扇可在“低速”、“中速”、“高速”挡运转，空调器只通风，不制冷。
当主控开关接通压缩机电路时，风扇电路必接通。风扇电动机高速运行为“高冷”，低速运行为“低冷”。

91 2. 热泵型房间空调器电路 热泵型房间空调器的电路如图3-34所示。当冷热转换开关在制热位置，且主控开关置“强”位置时，图中4与5、4与6接通；当主控开关置“中”位置时，4与1、4与6接通。这时四通电磁阀线圈通电，使四通电磁阀切换到制热状态。

92 图3-34 热泵型房间空调器电路

93 当室内温度计测出低温时，C与H接通，压缩机CMR运转，室内加温；当室内换热器表面温度降低时，防止冷风温控器接通，室内风扇继电器动作，使RY1断开，室内风扇停止运转，防止冷风指示灯亮。防止冷风温控器感温管感受到的温度上升时，RY1又回到原来的位置，室内风扇又开始运转，进入制热状态。除霜运转根据除霜温控器感温包感受室外换热器表面的温度，以及除霜定时器调定的除霜时间，接通相应开关后，使除霜继电器工作。RY2-2接通四通电磁阀线圈电路，使电磁阀换向，系统由制热循环转入制冷循环，利用压缩机压缩热对室外机组进行除霜。与此同时，RY2-1接通，RY1随之动作，使室内风扇停止运转。

94 3. 电热型空调器电路 电热型空调器在冷风型空调器的基础上装配了几组电热丝，使空调器夏季能制冷，而冬季通过电热丝发热能制热。电热型空调器的控制电路如图3-35所示。制热时，通过冷热转换开关切断压缩机电路而接通电热丝电路，这时仅风机与电热丝工作。当室温升至所要求的温度时，温控器切断电热丝电路，但轴流风扇仍然继续运转，使室内空气循环对流。当室温降至低于控制值时，温控器又接通电热丝电路，加热室内循环空气。如此循环，可把室内空气温度控制在所需的范围内。

95 图3-35 电热型空调器电路

96 3.4 分体式空调器的组成及工作原理 分体式空调器的组成 3.4.1 分体式空调器的工作原理 3.4.2

97 3.4.1 分体式空调器的组成 图3-36 挂壁式分体空调器的结构

98 1. 室内机组 室内机组一般做成薄长方体，它由外壳、室内换热器（冷风型为蒸发器；热泵型夏季为蒸发器，冬季为冷凝器）、贯流式（或称横流式）风机及电机、电气控制系统和接水盘组成。

99 2. 室外机组 室外机组包括外壳、底盘、全封闭式压缩机、室外换热器（夏季为冷凝器，冬季为蒸发器）、毛细管和冷却用轴流式风机及电动机等，以及制冷系统的附件如气液分离器、过滤器、电磁继电器、高压开关、低压开关、超温保护器等。热泵型的还有电磁换向阀和除霜温控器等。

100 3. 连接管道 连接室内、外机组的制冷剂管分两根，一根为出液管，较细；另一根为气管，是低压管，较粗。液管和气管都是紫铜管，并经退火酸洗处理，质地较软，表面无氧化层和油污。随机配带的连接管有一段是可绕软管，该段应置于室内侧，需弯曲时，弯曲处尽可能位于管中部，弯曲半径越大越好。

101 3.4.2 分体式空调器的工作原理 1、制冷工作原理 1）单冷型挂壁式分体空调器 图3-37 单冷型挂壁式分体空调器的制冷原理

102 如图3-37所示，室内机组与室外机组通过高压管和低压管连接成一个密闭的制冷循环系统。空调器制冷时，压缩机吸入来自蒸发器（室内换热器）的低温、低压制冷剂蒸气，并随之压缩成高压、高温的蒸气排至室外换热器（冷凝器）。轴流风扇吸入室外空气冷却冷凝器，同时将热空气排至室外。这时冷凝器内的气体制冷剂放出热量，冷凝为高压的液态制冷剂。再经过滤器和毛细管的节流、降压后，通过室内、外机组连接的管道至室内机组蒸发器，在贯流式风机的作用下，与室内空气进行热交换，蒸发器内的制冷剂进行吸热蒸发，使流经蒸发器外表面的室内空气得到冷却。

103 冷却后的空气吹至室内，使室温下降。汽化后的低压制冷剂气体，通过室内外相连接的低压管过热后，被室外压缩机压缩为高压、高温制冷剂气体，再排至室外冷凝器中冷凝。与此同时，由于蒸发器的管壁温度通常总低于被冷却空气的露点温度，因而流经蒸发器的室内空气在冷却的同时，会有部分水蒸气凝结成水滴，沿着蒸发器的翅片向下流到底盘，由排水管排至室外。所以空调器的制冷过程既能调节温度又能降低湿度。经过降温降湿的空气由离心风扇送回室内，周而复始地不断循环，达到持续制冷的目的，使室内空气舒适凉快。

104 2）电热型分体式空调器 室内机组装上电加热器即为电热型分体式空调器。空调器制热时，仅室内风扇及电加热器工作，压缩机及室外的轴流风扇均不工作。

105 3）热泵型分体式空调器 在分体式空调器上装上电磁换向阀，即为热泵型分体式空调器，如图3-38所示。它利用电磁换向阀换向来实现空调器的制冷和制热。

106 图3-38 热泵型挂壁式分体空调器的制冷原理

107 当需要空调制热时，将主控开关旋至制热挡，电磁换向阀的电磁线圈通电，使换向阀换向，空调器就向室内供暖气，室外机组轴流风扇排出的是低于室温的冷风。当室外机组的冷凝器结霜后，控制元件就会自动切断电磁线圈电路，使换向阀换向除霜，同时切断室内机组风扇电路，使空调器不向室内吹冷风。融霜结束后，控制元件又接通电磁线圈及室内风扇电路，使换向阀再换向，空调器就继续向室内供暖气。

108 2. 电气控制原理 室内部分主要由主令开关、定时器、继电器、风扇电动机运转电容、恒温器、冷却指示灯和定时指示灯等组成，见图3-39。

109 图3-39 KF-32G室内机组原理图（KC-32）

110 室外部分由压缩机、压缩机过载保护器、风扇电动机、风扇电动机电容器、压缩机电容、温控开关及接线端子组成，见图3-40。

111 图3-40 KF-32W室外机组原理图

112 接通电源后，主令开关拨向“送风”（FAN）挡。这时，主令开关只有触点2接通，室内机组的风扇以标准速度运行，压缩机不工作。当主令开关拨向“高冷”（HIGH）、“中冷”（MID）、“低冷”（LOW）三挡中的任何一挡时，主令开关的触点1、2、3相应接通，同时风扇也以相应的速度运行。此时，主令开关的触点4接通，使继电器工作并闭合常开触点，同时恒温器也通电工作。恒温器主要包括变压器、中间继电器、专用集成电路（以下简称IC）、热敏电阻、可调电阻等，见图3-41。

113 图3-41 恒温器原理图

114 当室内温度高于预先设定的控制温度时，由热敏电阻将温度的变化转为电信号送给 IC，经IC处理后输出信号，使晶体管VT导通，中间继电器RY也随之工作，常开触点闭合，压缩机开始运行，同时室外机组的风扇也启动，其风速受温控开关控制。当冷凝温度高时，温控开关选择高的风速；反之，选择低风速。当室温下降到低于预先设定的控制温度时，IC输出信号使晶体管VT截止，中间继电器RY触点断开，压缩机停止运转，同时室外机组的风扇也停止运转。调节可调电阻可以改变所需控制的室内温度 （此电阻安装在室内机组控制板的恒温器上）。

115 3.5 分体式空调器微电脑控制技术 红外遥控器 3.5.1 分体式空调器电控线路分析 3.5.2

116 图3-42 单片机控制功能框图

117 3.5.1 红外遥控器 KFR-24GW（J）挂壁式空调器电控系统采用无线遥控和液晶显示。遥控器由红外遥控发射器和红外遥控接收器两部分组成。
遥控发射器的前部装有有机透明玻璃的红外指令信号辐射窗口，发射器的功能是产生并向前方空间发射被38 kHz调制信号调制的红外线，用以控制空调器的运转与关停，更好地实现空调器的各种功能，并能在自身的液晶显示屏上显示出风速、温度、定时等多种功能符号。

118 遥控接收器则是一块装有光敏二极管的专用集成电路，如型号为GK409。集成电路内部的光敏二极管接收发射器发来的红外线载波信号，解码电路则输出控制信号。红外线遥控接收器工作电压VCC为5 V。

119 图3-43 红外遥控器

120 遥控发射器的具体电路如图3-44所示。由图3-43（a）和图3-44可知，发射器主要由大规模集成电路芯片D1′（THBT-T01）、455 kHz晶体振荡器、32 kHz晶体振荡器、LCD液晶显示屏、室温传感热敏电阻RT、LED红外线发射二极管、激励三极管 V1、键盘矩阵电路等元件组成。该发射器由两节5号电池供电，电压为3V。

121 图3-44 遥控发射器电路

122 该发射器采用双时钟脉冲振荡电路，其中由晶体XTALl，电容C2、C3（100 pF）和D1′的47、48脚组成455 kHz时钟振荡器，振荡器产生的455 kHz的脉冲信号经分频以后产生38 kHz的载频脉冲。由晶体XTAL2、电容C4、C5 （100pF）和集成电路D1’的49、50脚组成32 kHz（确切值为 kHz）的振荡器，其输出信号主要供时钟电路和液晶显示电路用。

123 D1′的32~35脚是扫描脉冲发生器的4个输出端，40~42脚是键信号编码器的3个输入端。四个输出端和三个输入端构成4×3键矩阵，可以有12个功能键位。由于使用了SB10功能转换键，实际上只用了9个键位，这9个键位中的6个键SB2~SB7具有双重功能，遥控器工作时，单片机的32~35脚输出时序扫描脉冲。 由图3-44可知，D1′是四列扁平、塑封80脚专用微电脑芯片，3V电源经R2降压以后接AVREF，VSS接电源负极。

124 本发射器键盘矩阵电路由4×3矩阵开关组成。它与Dl′内的扫描脉冲发生器和键盘信号编码器构成了键命令输入电路。键控输入电路根据按键矩阵不同键位输入的脉冲电平信号，向数据寄存器输出相应码值的地址码。数据寄存器是一个只读存储器 （ROM），预先存储了各种规定的操作指令码。

125 在编码调制器中，38 kHz载频信号被编码指令调制，形成调制信号，再经缓冲级后，从单片机的24脚输出至激励管V1的基极，放大后推动红外发光管LED，发出被 38kHz调制信号调制的红外线，通过发射器前端的辐射窗口向空间发射。 图3-44中，LCD为液晶显示器。若在液晶正负电极上，加上极性相反的交流方波电压就显示字符和数字，反之不显示。液晶显示由D1′单片机多个引脚输出信号推动，其中D1′的3~6脚（COMO~COM3）与液晶显示屏的四个公共电极相连，D1′的0~ 21脚（SEG）分别与液晶屏相应的数字段电极相连，其连接关系在图3-44中已明显标出。

126 单片机D1′的44脚为复位端，外接复位电阻R4和电容C1，其作用是保证发射器起始工作状态正常。
本发射器的一个传输指令由32位二进制代码组成，以脉冲间隔宽度来区分“0”、“1”码，如图3-45所示。 图3-45 脉冲间隔

127 3.5.2 分体式空调器电控线路分析 美的KFR36（43）GW/Y空调器电子温控器具有制冷、制热、抽湿、送风、自动五种功能，在制冷、制热、自动三种模式下均有经济运行方式。该微电脑控制电路由输入控制电路、微电脑芯片和输出控制电路三部分组成。图3-46是电路原理图，图3-47是室外机接线图，图3-48是室内机接线图。

128 图3-46 美的KFR36(43W/Y控制线路)

129 图3-47 室外机接线图

130 图3-48 室内机接线圈

131 1. 输入控制电路 1） 遥控信号输入电路 遥控器发出的指令信号经遥控信号接收器IR内部电路处理，处理后的信号以一串连续编码直接输入到单片机IC1的26脚，IC1依据解码程序判断出用户输入的指令，输出相应的控制信号给执行机构。

132 2） 压缩机电流检测电路 压缩机电源线通过电流互感器CT取出电流信号，经D20半波整流，由电阻R8、 R51、R9转换成电压信号后输入IC1的26脚，供判断压缩机工作电流是否正常。 3） 复位电路 复位电路由IC5及外围元件组成，接单片机的13脚，13脚正常工作时为高电平，低电平为复位电平。当IC1内部控制电路复位后，将根据IC1内部设定的程序和指令开始工作。

133 2. 微电脑芯片 微电脑芯片是控制电路的核心，它内部包括中央处理器（简称CPU）、程序存储器 （简称ROM）、数据存储器（简称RAM）、输入输出端口（简称I/O口）等。CPU用来处理各种信息，产生控制信号；ROM用来存储设计人员编制的程序，使微电脑芯片按要求进行控制；RAM用来存储各种中间数据和结果；I/O口用来完成微电脑芯片和外界的数据信息联系。晶体振荡电路由X1、C5、C6及IC1内部电路组成，为IC1提供稳定的工作频率。

134 3. 输出电路 1）室温控制电路 制冷时，空调器通过室内热交换器上的温度传感器TA检测其温度变化，实现室内温度的自动控制。TA为负温度系数热敏电阻，5V电压经TA与电阻R32分压后，其分压值输入IC1的25脚。当室温上升，TA的阻值变小，分压值增大到开机电压值时，IC1输出压缩机、室外风机开机控制信号。压缩机运行后，室温下降，TA的阻值变大，分压值减小到停机电压值时，IC1输出压缩机、室外风机停机控制信号，由继电器回路给室外风机、压缩机供电端子供电，以实现室温的自动控制。

135 2）除霜控制电路 制热时，空调器通过室外热交换器上的温度传感器TC检测其温度变化，实现室外热交换器的除霜自动控制，以提高热交换器的传热效果。TC为负温度系数热敏电阻， 5V电压经TC与电阻R2分压后，其分压值输入IC1的24脚。制热时，室外热交换器温度下降，TC的阻值变大，分压值减小到化霜电压值时，IC1输出除霜控制信号，使四通换向阀断电后换向，室内、外风机停机。化霜时，室外热交换器温度上升，TC的阻值变大，分压值增大到停止除霜电压值时，IC1输出停止除霜控制信号，室内、外风机启动运转，四通换向阀通电恢复制热运行。

136 3）强制运行开关电路 强制运行通过开关板（SU1）的开关控制，有强制制冷及强制自动两种模式。强制运行时遥控器控制无效。 4）室内风机速度控制电路 室内风机中设有测速电路。转速信号输入到IC1，以控制在不同运行模式下风机的转速。 5）蜂鸣器驱动电路 当IC1接收到遥控器开机、关机或其他信号时，输出高电平，蜂鸣器发出声响。由 IC1的5脚输出的驱动信号，经Q4放大后输出不同的方波脉冲信号，使蜂鸣器发出长短不一的声音：开机信号——响1s；其他信号——响0.5s。

137 6） 室内风机驱动电路 由IC1的脚输出的高电平驱动信号，经Q1放大后，再经光电耦合器IC4驱动轴流向风机。 7） 风叶电机驱动电路 由IC1输出的高电平驱动信号，经M3（2003）放大后驱动风叶电机。 8） 压缩机、室外风机、四通阀驱动电路 由IC1输出高电平驱动信号，经M3（2003）放大后作为继电器的控制信号分别驱动压缩机、室外风机和四通阀。

138 9） 信号显示电路 IC1输出低电平，直接驱动发光二极管，以显示空调器工作状态。 工作指示灯为黄灯：复位时，0.5 s开，0.5 s关闪烁；空调器开机后，此灯常亮；空调器遥控关机后此灯灭；强制开关由强制制冷或强制自动转入遥控器位置时此灯灭。 定时指示灯为绿灯：定时过程中此灯亮。

139 化霜及预热指示灯为红灯：在化霜期间此灯亮；在防冷风期间此灯亮。
自动指示灯为绿灯：空调器工作在自动模式（含强制自动模式）时，此灯亮。 经济运行指示灯为黄灯：选择经济运行时此灯亮。

140 本章小结 窗式空调器是我国目前使用较为广泛的一种空调器。它主要由制冷循环系统、空气循环通风系统、电气控制系统和箱体、底盘、面板等几部分组成，具有制冷（热）、去湿、通风、除尘等多种功能。 （1） 窗式空调器的制冷循环系统结构与电冰箱基本相同，也是由全封闭式压缩机、蒸发器、冷凝器和毛细管及连接管道组成的封闭系统，但工况温度不同。而且空调器的制冷系统中常采用的制冷剂是R22，与电冰箱也不同。 窗式空调器制冷系统中循环的制冷量较电冰箱多得多，因此，窗式空调器制冷系统的毛细管较之电冰箱的毛细管应粗而短些。 （2） 窗式空调器的换热器有蒸发器和冷凝器。冷风型空调器一般采用风冷式肋片管式冷凝器，蒸发器与冷凝器相同。在热泵型空调器中，蒸发器与冷凝器可以互换。 （3） 电磁换向阀主要由控制阀与换向阀两部分组成，通过电磁换向阀改变制冷剂流动方向，使热泵型空调器能完成制冷、制热转换。

141 本章小结 （4） 窗式空调器空气循环通风系统包括室内空气循环系统、新风系统和室外空气冷却系统三部分。窗式空调器的电气控制系统一般包括温度控制，制冷、制热变换控制，保护控制和除霜控制几部分。 分体式空调器是整体式空调器的变形。它将一部分空调器的噪声源移至室外，以降低室内侧噪声，是为满足人们对室内特别安静的要求而设置的。 （5） 分体式空调器由室内机组和室外机组两部分组成，通过连接管道和控制导线组成一密闭的循环系统。 （6） 分体式空调器制热的方式有热泵型和电热型两种。热泵型是利用电磁换向阀的换向来完成制冷、制热的转换；电热型仅在室内机组装上电加热器进行制热。为了适应温度较低的外部环境，在热泵型空调器室内机组内附加配置电加热器，就成为热泵辅助电热型分体式空调器。