武汉理工大学能源与动力工程学院开 放 性 实 验

（ 1 ）冰 箱 与 空 调

的 原 理 与 维 护 管 理

主讲人：甘念重

• 第一节 制冷技术的概述• 一、概述

• 制冷最早是用来保存食品和调节空间的温度。但制冷技术发展到今天，它的应用已渗透到工业生产。农牧业、轻工业、医药卫生等部门，尤其与国防工业和各类科学研究部门直至人们生活都密切相关。

• 制冷是从物体及其周围移出热量以造成并维持其一定低温状态的技术。

• 制冷就是从某一物体或空间吸取热量，并将其转移给周围环境介质（水或空气），使该物体或空间的温度低于环境的温度，并维持这一低温的过程。单位时间内从低温物体或空间吸收的热量称为制冷量。用于完成制冷过程的设备综合体称为制冷机或制冷装置。用于存放低温物体的空间称为冷藏室或冷库。

• 制冷的主要方法有：• 1 、冰制冷—一利用天然冰或人造冰溶解时吸收

热量，以造成低温。此方法虽然简单，但却无法对冷藏温度进行精确调节。此外，由于冰的溶化，还会使货物潮湿，而大量水分的存在也助长了微生物的繁殖，因而冰制冷仅用在不怕受潮的货物及鱼类的冷冻。

• 2 、机械制冷一不论外界气温如何，可获得所需的低温，并保持不变，故在实际生活中得到广泛应用．根据其工作原理不同，可分为压缩制冷、吸收制冷、蒸汽喷射制冷和热电制冷（即半导体制冷）．

• 目前以压缩制冷应用最为广泛，故后面将着重予以叙述。

• 二、蒸气压缩式制冷的基本原理• 我们知道，在一定温度下，将 1kg 质量的某种液体全部汽

化，所需的热量的多少，称该液体在该温度下的汽化潜热。任何液体在其蒸发时，均吸收大量的汽化潜热。例如 1kg质量的水，在 100℃ 时全部汽化，需供给 539 千卡热量的汽化潜热、根据这一规律，我们选择一种汽化潜热值更大的，且能在低温下蒸发吸热的氟里昂作为制冷剂，液态氟里昂 12 （ R12 ）在一个标准大气压下，汽化温度为 -29.8℃ ，在节流降压作用下送入冷库内的蒸发器盘管内蒸发，可吸收大量的汽化潜热，降低冷库内食品的温度，达到制冷的目的。

• 为使汽化后的汽态冷剂回收为液体，再次进入冷库汽化吸热，造成冷库内食品的长期低温；且使冷库蒸发器的盘管内保持的恒定的低压，这就需要一个完整的工作循环，即压缩式制冷系统。

• 蒸气压缩式制冷装置是由压缩机、冷凝器、膨胀阀（或毛细管）和蒸发器这四个最基本的设备组成的相互连接而又密闭的系统，如下图所示。

• 在整个制冷循环过程中，压缩机起压缩和输送制冷剂蒸汽和维持蒸发器内低压的作用，它是系统的心脏；节流阀的作用是对液态冷剂节流降压和调节流进蒸发器的冷剂量；蒸发器是输出冷量的设备，冷剂借其与被冷却物进行热交换；冷凝器为输出热量设备，蒸发器吸收被冷却物的热量及压缩机消耗的功所转化的热量，经冷凝器被冷却介 质带走。制冷循环中，压缩机所消耗的功起补偿作用，使制冷剂不断从低温物质中吸热并向高温介质放热，完成整个制冷循环，可见，制冷循环是由汽化、压缩、冷凝和节流四个过程组成的。

• 第二节 家用冰箱概述• 一、冰箱照片

• 实验室中的模型冰箱（图 1 ）和实物冰箱（图 2 和图 3 ）

图 1 模型冰箱 图 2 单门冰箱

图 3 无霜双门冰箱

• 二、冰箱的制冷原理与组成部分压缩机冷凝器干燥过滤器毛细管蒸发器 R12

• （ 1 ） 冰箱的制冷系统组成：压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器、制冷剂及管路附件等。

压缩机 冷凝器

干燥过滤器毛细管

蒸发器R12

• 1 、压缩机 (组 ) ：属于全封闭式 (图 1), 压缩机为活塞滑管式 ; 产生高温高压气态工质 , 为制冷循环提供动力。（功率约 110W,噪声≤ 60dB ）

• 2 、冷凝器：①释放系统中的热量；②使制冷剂从气态→液态，所以应保持冰箱两侧及后部有 10-15cm 的距离，保证良好的散热。

• 3 、干燥过滤器：防止产生“冰塞”和“脏堵”等故障。• 4 、毛细管：内径 0.5-1.0mm ，长度约为 2-4m 的细紫铜

管构成。其作用是：①节流降压；②维持冷凝器中的压力。5 、蒸发器：为铝板吹胀式 ( 还有翅片盘管式等 ) 。作用是：液态制冷剂吸热汽化，使冰箱内部降温。

• 6 、制冷剂 : 为 R12(CF2Cl2),属于中温制冷剂 , 溶油性好，溶水性差， 1atm 下的蒸发温度为 -29.8 ,℃ 临界温度为 112.04℃ 。其代替制冷剂为 R134a(1atm 下的蒸发温度为 -26.16 ,℃ 临界温度为 101.1 ),℃ 根据地 1987年加拿大≤蒙特利尔议定书≥的规定 , 发展中国家 2010年停止生产FCS(含氯氟烃 -碳氢化合物的卤族衍生物 ),改为 HFC.ODP-臭氧层破坏系数 ;GWP- 温室效应系数 .

• （ 2 ） 冰箱的电气控制系统组成：单相电机、温度控制器、启动器（ PTC 或重锤式）、过电流热保护器、照明灯及开关。

∽220v

温控器 过电流热保护器

PTC

门灯开关

照明灯

运行绕组

启动绕组

• 1 、启动器：保证压缩机的正常启动（单相电机有启动绕组和远行绕组之分）， 200升的冰箱启动电流为 6～ 10A ，正常运行为 1-1.2A 。

• 2 、温控器：控制压缩机的启停，保证正常的制冷温度。温控器旋钮上的数字是：越大控制温度越低（旋钮控制同轴的偏心软）；因而不同季节应放在不同的位置。

• 3 、过电流热保护器：①防止过电流的产生（对瞬间断电也能起到延时保护作用）；②防止压缩机高温（一般≤ 90° ，防止压缩机长期不停机）

• （ 3 ） 冰箱箱体及附件：箱体外壳一般用钢板制成，内壁用 ABS 工程塑料，外壳与内壁之间充注了发泡隔热层。箱门内壁四周装有磁性密封门条。

• 三、冰箱型号简介（以国产型号为例）• （ 1 ）家用冰箱分类：• A 、按制冷系统的原理：蒸汽压缩式、蒸汽吸收式、半导

体制冷• B 、按门数可分：单门→带 1/5 冷冻室、双门、多门• C 、按用途可分：冷藏箱（ 0-10℃ ）、冷藏冷冻箱（ 0-1

0℃ 、 -12-18℃ ）、冻结箱、冷冻柜 <-18 (℃ 冷冻箱门向上开启 -卧式 )

• D 、按有无霜分：直冷式（有霜）；间冷式（无霜 -注意并不是不结霜）

• 直冷式：冷冻室（蒸发器）；冷藏室（蒸发器）都是空气自然对流式。

• 间冷式：合用一个蒸发器，用电风扇强制换热。用电热丝加热方法自动定时除霜。

• 融霜：时间继电器→定时；电动机工作时间→积算式。

• （ 2 ）家用冰箱型号：（ GB8059 ）• 例如： BCD-210A

• □□-□□□

• □:B- 冰箱的冰的第一个字母• □: 冷藏 C；冷藏冷冻 CD；冷冻 D

• □: 有效容积（ L ）• □：无霜注（ W ），有霜不注• □：改进设计的序号

• 四、家用冰箱星级的含义 • 级别　　符号　　冷冻室温度（℃） 食品贮藏期限

( 天 )  一星级 　 * 　　　 不高于 -6　 　　　　　 7   二星级 * * 　　　 不高于 -12 　　　　 30  三星级 * * * 　　 不高于 -18 　　　 　 90

  四星级 * * * * 　 不高于 -18　　　　 90

• 俗称的四星级冰箱并不是真正的四星级冰箱（冷冻室温度不高于 -24℃ ），可以称为是高三星级冰箱，识别标志为框中三星与底色不同的另一星并行排列，其中表示冷冻室温度不高于 -18℃ ，另一星则表示有冻结能力。冷冻箱和双门或多门冷冻冷藏箱多为高三星级。

• 第三节 家用空调概述• 一、空调照片• 实验室中的模型空调（图 1 ）和实物空调（图 2 ）

图 1 模型空调 图 2 实物空调

• 二、家用空调的分类• 1 、按功能分：单冷装置；热泵装置；电热型；热泵辅助

电热型等• 2 、使用电源分：三相；单相• 3 、按型式分：窗式（挂壁式、落地式）；分体式（一拖

一、一拖二、一拖三）• 三、空调器型号简介• 例 : 空调机器型号： KFR-25G• □： K• □： C； F； CS窗式竖形• □：功能代号：单冷省；热泵 R；电热型 D ；热泵辅电

Rd• □：名义制冷量 = □ ×100 （ W ）• □：分体式室内机代号： G→壁挂式 ； L→落地式 ； D

→吊顶式； Q→嵌入式

• 四、空调的主要指标• 温度：（夏： 25 -27℃ ℃；冬： 19 -25℃ ℃ ）• 湿度： 50%-70%• 空气流速（速度）： 0.25-0.5m/s• 空气洁净度：臭氧发生器等

• 五、家用空调器中“匹”的含义• 空调的匹是指制冷量而言，大约在 2300W-2500

W ，各个厂家给定时会有不同，对输入功率应按样本上选定。

• 六、主要部件• 1 、压缩机（组）• 2 、冷凝器• 3 、毛细管• 4 、蒸发器• 5 、制冷剂为 R22 （理想替换工质为 R407C）• 6 、电磁换向阀的工作原理• 通过电磁力的作用，推动主阀芯动作，在一固定位置分别接通蒸发器（或冷凝器），起到制冷（或制热）的作用。

• 7 、关于压缩机组吸入端气液分离器的作用：• ①气液分离，防止产生液击。②起吸气消声的作用。• 8 、空调器的离心风扇→降温降湿；• 空调器的轴流风扇→尽快排除热量去大气。

• 第四节 家用冰箱、空调的能效标识• （ China Energy Label ）

• 在我国目前电力严重短缺的情况下，人们已经越来越认识到节能的重要性，有意识地购买相对更节能的家电产品，众多企业也纷纷推出节能产品以回应市场需求。但是，面对市场上五花八门的所谓节能家电，作为一个普通消费者，该如何进行鉴别和比较呢？即将正式实施的能效标识就为消费者解决这一难题提供了有力的帮助。

• 2004 年 8 月 13 日 国家发改委、国家质量监督检验检疫总局联合颁布《能源效率标识管理办法》， 04 年 11 月国家发展改革委、国家质检总局和国家认监委制定并发布了《中华人民共和国实行能源效率标识的产品目录（第一批）》、《中国能源效率标识基本样式》、《家用电冰箱能源效率标识实施规则》和《房间空气调节器能源效率标识实施规则》。自 2005 年 3 月 1 日 起，已经率先从冰箱、空调这两个产品开始实施能源效率标识制度。目前，已有 37个国家和地区实施了能效标识制度，取得了显著的节能、环保和经济效益。

• 能源效率标识（以下简称能效标识）是附在耗能产品或其最小包装物上，表示产品能源效率等级及性能指标的一种信息标签。目的是为用户和消费者的购买决策提供必要的信息，以引导和帮助消费者选择高效节能产品，从而影响耗能产品设计和市场销售，以促进产品能效的提高和节能技术的进步。 截止 2005-11-21 ，共 132家空调、电冰箱企业对其产品进行备案。其中空调厂家 61家共 3950个型号通过备案审核，冰箱厂商 71家共 2168个型号通过备案审核。在已通过备案的空调中， 1级型号 105个，占 2.7% ，最高能效比为 4.72；二级 195个，占 4.9%；三级 149个，占 3.8%；四级 678个，占 17.2%；五级 2822个，占 71.4% 。在已通过备案的电冰箱中， 1级 804个，占 37.1%；2级 668个，占 30.8%； 3级 409个，占 18.9%； 4级119个，占 5.5%； 5级 168个，占 7.7% 。

• 目前，家用空调器和电冰箱产品能源效率标识基本样式为蓝白背景的彩色标识。标识的名称为：中国能效标识（英文名称为 China Energy Label ）。标识包括生产者名称，产品规格型号，能源效率等级，能源消耗指标，其他性能指标以及依据的能源效率国家标准编号等基本内容。