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全空气空调 A/C 系统结冰的原因
全空气空调 A/C 系统结冰

在海平面和大气压力下,水在 32° 华氏度(0° 摄氏度)时结冰。当任何物体表面低于该温度且其周围的空气含有水分时,就会形成冰/霜。

全空气空调在某些情况下,会结冰,例如制冷蒸发器和制冷吸入管路的暴露部分以及制冷应用中的(TXV)计量装置出口。在制热模式下运行的热泵也可能结霜和结冰。全空气热泵上的室外盘管成为蒸发器盘管,在室外环境条件较低的情况下,预计室外盘管最终会结冰并需要除霜。
在某些应用中霜/冰不可避免的原因只是由于热力学定律(移动热量)。要将热量从一个地方传到另一个地方,需要有温差。因此,在希望使箱体温度达到 0°F 的冷冻机内部,盘管温度需要低于 0° 才能将热量从冷冻机传递到盘管,然后沿着吸气管线传递到压缩机。
如果冷冻机盘管温差为 10°,设计过热度为 8°,则盘管温度为 -10°F,蒸发器出口处的吸气温度为 -2°F。
在以加热模式运行的热泵上,通常会发现蒸发器(室外盘管)的运行温度比室外温度低 20°-30°。这意味着如果室外温度为 30°F,则室外盘管温度很容易达到 0°F。在这些情况下,结冰是正常的,需要定期除霜。
在空调系统中,我们必须将蒸发器温度保持在 32°F 以上。我们可以通过查看吸入饱和温度(特定制冷剂的吸入表温度)轻松了解蒸发器温度。对于 R22,32°F 为 57.73 PSIG,R410a 为 101.58 PSIG,R407C 为 67.80 PSIG。
如果不将蒸发器盘管保持在这些盘管压力/温度以上,系统就会冻结。它冻结的速度是以下因素的函数:
时间—— 它在 32° 或以下运行的时间越长,结霜/结冰就越多。
水分—— 空气通过盘管时所含的湿度越大,形成的霜/冰就越多。
温差—— 盘管越冷,结冰的速度就越快。
空气速度/停留时间——空气在盘管上移动的速度越快,结冰的速度就越慢;它移动得越慢,构建起来就越快。

盘管设计——越近的翅片冻结得越快。

结冰总是从蒸发器开始,然后向外移动。如果有一个冷冻压缩机和一个冷冻蒸发器,当发现冻结的系统时,请花点时间将其完全解冻。注意融冰水,使其远离电机和电路板;它可能会造成损坏并存在电击危险。吸尘器和一些毛巾在为设备除霜时非常方便。
如果可能,让它缓慢自然地解冻以防止损坏。那么,哪些情况会导致盘管温度偏低呢?

低蒸发器负荷
低负载通常等同于低气流,而且通常是低气流,但原因远不止于此。
全空气空调系统有一个最终设计结果,即我们追求的一个最终目标:使制冷效果与蒸发器负荷相匹配。
必须使通过蒸发器盘管的制冷剂量与蒸发器盘管吸收的热量相匹配。
这是空调维护人员测量过热度的主要原因。过热让我们了解制冷剂流量与热负荷的匹配程度。高过热度意味着蒸发器进料不足;过热度低意味着进料过多。
但是有一个问题可以有一个正确的过热度,但盘管温度仍然低于 32°——这在空调系统中是不可接受的。当盘管吸收的热量少于设计时,盘管温度和吸入压力将下降。
在 TXV 或 EEV 控制吸气过热度的情况下,吸气压力将进一步下降,因为阀门试图阻止过热度骤降。
这就是为什么我们必须根据现场环境以及空间、气候甚至海拔高度来适当调整系统及其管道系统的尺寸。
假设我们安装的系统需要 1200 CFM 的气流才能在 75° 的设计室内温度下适当地平衡对负载的制冷效果,而该系统仅接收 900 CFM 的气流。
在这些条件下,系统极有可能冻结。当室外温度下降或客户将恒温器降到低于平时的水平时尤其如此。
低负载通常是由于低气流、低室内环境条件和设备尺寸过大造成的。低负荷条件下会出现吸入压力低、过热度低、扬程低和蒸发器温差高的症状。
首先要寻找明显的问题:盘管脏污、过滤器脏污、鼓风机叶轮脏污、回流受阻、设备不匹配、鼓风机设置不当、封闭的寄存器和尺寸过小的管道。然后可以继续执行静态压力测试以定位更多的问题。
低负载是持续冻结的最常见原因,空调维修技术人员在诊断冻结系统时应首先考虑。
蒸发器中的低制冷剂
由于制冷剂流量受限(干燥过滤器受限、滤网堵塞、膨胀阀故障或活塞尺寸过小)导致的系统充注不足或进料不足也可能导致随着时间的推移冻结。低制冷剂会导致蒸发器盘管中的制冷剂分子减少,从而导致盘管压力降低,因为盘管在盘管开始处含有饱和液体,在盘管末端含有过热蒸汽。这种类型的冷冻需要时间,因为盘管中的制冷剂越少,制冷(冷却)效果就越小。
如果在充注不足的情况下盘管温度低于 32°,盘管将同时结霜作为计量装置后盘管的开始并给盘管充注不足,从而导致高过热度。随着时间的推移结霜,它将开始阻塞盘管的开口,从而阻止气流并将盘管的那部分与气流隔离,从而减少盘管负载。最终,一旦盘管被霜冻堵塞,几乎所有的负载都会从盘管中移除,并且会遇到低制冷剂问题,导致低负载问题导致完全冻结。
对空调系统进行除霜和测试后,低制冷剂充注条件会导致低吸力、低过冷度、高过热度和低压头。制冷剂限制将是低吸入:高过热度,高过冷度。
通常,一旦解决了充注问题,可能还会发现另一个导致冻结的低负载问题。在许多情况下,当低充注是主要原因时,客户会在系统冻结之前注意到问题。
低制冷剂通常会导致部分冻结的盘管而不是完整的冰块。
请记住,低 COIL 制冷剂可能是由限制或低充注引起的,但如果是低充注,过冷度也会很低。如果它是一个限制,它将具有高过冷度。
低室外环境
当冷却系统在室外温度较低时运行时,冷凝温度和头压力会下降。如果压头下降,吸入压力也会下降,从而导致冻结。解决这个原因的唯一方法是安装某种类型的压头控制,例如风扇循环或风扇速度控制,以防止压头显着下降。
鼓风机问题
如果室内鼓风机关闭,盘管温度会下降。有时,鼓风机电机会出现内部问题或控制问题,导致其定期关闭。这可能导致难以诊断的间歇性冻结。检查控件、皮带、鼓风机电流强度、轴承和电机温度可以帮助诊断这些问题。有时,将安培表连同盘管或供气温度传感器留在电机上可以提供查明间歇性问题所需的信息。
在诊断冻结情况时,不要仓促下结论;在进行诊断之前先将所有冰块解冻,并密切注意气流和设计问题。结冰通常是由于多种问题共同导致的,这些问题共同作用下将空调变成了制冰机。