空調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部 廣東珠海 519070）

1 引言

當空調器在十分惡劣的環境（如高溫氣候、冷凝器積灰、室外風機電容長期運行后容值下降導致風機轉速下降等）下運行時，其制冷系統很容易產生高壓，壓縮機超負荷運轉，這樣將導致壓縮機因過流過熱而頻繁保護，同時造成重復起動時的冷量損失，直接影響到空調器的制冷效果以及空調器的質量和壽命。

為解決上述問題，在產品的設計中，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；（3）設定換熱器管溫保護值；（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排氣溫度來提高產品的超載能力，但是只可推后壓縮機因高壓產生的保護，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，增加一個保護功能控制壓縮機的關停，達到提前保護的目的，顯然，通過提前停機的手段避免壓縮機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，產品一致性不好的缺陷。方案（4）需在系統高低壓之間安裝電磁閥。由于電磁閥本身不具有檢測功能，必須配合相應檢測元件如溫度傳感器等，以實現控制電磁閥開閉達到分流卸壓的目的，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，對提高空調器在惡劣環境下的超載能力有顯著作用，在過高壓情況下不需停機泄壓，而是通過卸載閥的自動系統內部卸壓，從而減少了主機的頻繁啟動。本文將重點介紹空調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

卸載閥是一種機械式自控壓力開關（如圖1a所示），可用于空調器中高壓系統向低壓系統自動卸荷，結構上可簡單地分為輸入管、閥體、輸出管端三部分，當進氣管端的壓力達到設定的開啟值時，它自動開啟閥芯，進氣管與出氣管導通，系統氣流經出氣管排出，形成卸荷作用，降低制冷系統高壓側的壓力；當進氣管端的壓力達到設定的關閉值時，它自動關閉。通過一開一閉的調節，可使制冷系統維持在一個理想的壓力狀態下穩定運行，以提高空調器過負荷能力。其顯著優點有：（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、穩定。（3）卸壓過程壓縮機不停機工作，不影響空調器正常運行。（4）在惡劣環境溫度下，能保證壓縮機的排氣壓力和排氣溫度不會超過設定的安全值，使得壓縮機能在最佳排氣壓力和排氣溫度范圍內工作。（5）無需輔助電控元件，并且在兩器設計時候可以進行優化結構，減小換熱器面積，降低成本。

卸載閥一般用于制冷循環中，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管，再接入室內側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 卸載閥的主要參數及選用原則

（1）卸載閥的開啟壓力值要根據空調制冷系統特性進行選取。不同的機型由于其能力的不同，其卸載閥設置的開閉壓力也不相同，具體數值需以系統匹配試驗來確定。

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

表1

表2

（3）結合生產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量隱患，提高生產效率。進出口管規格的選型須考慮機內配管的配合及安裝位置。

(4）密封材料的選擇。卸荷閥按工質不同選用對應密封材料。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 卸載閥匹配毛細管選型實驗分析

卸載閥一般與輔助毛細管配合使用，輔助毛細管的選擇直接影響到產品的性能，需要慎重選擇。輔助毛細管的流量系數不能選擇太大，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。一般輔助毛細管的相對流量系數約為主毛細管相對流量系數的0.45倍左右較為妥當，以下就卸載閥匹配毛細管進行實驗驗證。

（1）驗證試驗一

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

試驗過程：按前期試驗經驗總結對于主毛細管取相對流量系數為0.45的毛細管為輔助毛細管，結果是φ1.4×800，因此此次試驗直接采用輔助毛細管為φ1.4×800。實驗數據如表1。

（2）驗證試驗二

試驗配置：室外機：單彎內螺紋，其他同試驗一；室內機：同試驗一。

試驗過程：節流部件取消傳統的制熱毛細管，結構與單冷相同。經匹配主毛用φ1.4×900×2。輔助毛細管用φ1.4×900。實驗數據見表2。

4 結語

家用空調采用卸載閥是低成本，性能優越且運行可靠的選擇，需要根據系統的壓縮比去選擇合適流量系數的輔助毛細管，可參考以下選型原則：（1）輔助毛細管選擇同長度不同管徑（對于主毛細管來說），方便同系列機型的匹配工作。（2）輔助毛細管的相對流量系數約為主毛細管的相對流量系數的0.45倍。（3）對于冷暖機，毛細管部件可考慮取消暖氣毛細管。（4）在普通T1機型上使用卸載閥，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，房間空氣調節器[S]