制冷系统设计规范

系统设计规范

1 范围

本设计规范规定了空调性能总体设计规范、整机功能设计规范和压缩机选型规范三部分

本设计规范适用于内销和外销的空调器产品，其他产品可参考使用

2 相关标准

QJ/MK02.001-2001a 房间空气调节器

3 空调性能总体设计规范

3.1 性能设计是空调器设计的核心

空调器作为一个在市场销售的产品，其设计主要包括结构设计、性能（制冷系统设计）、平面设计、电控、电器设计，但就其基本功能来讲，空调器的作用就是实现制冷或制热的温度调节，制冷系统的性能是否发挥良好是空调器品质的最重要指标；另一方面，就空调器材料成本的构成来讲，普通空调器中，制冷系统的材料成本占总成本的50%左右，因此性能设计的重要性是不言而喻的，可以说性能设计是空调器设计的核心。

正因如此，性能设计是否规范，对整个空调器设计的成本、质量、开发速度均有很大影响。

3.2 性能设计要立足本厂实际

设计过程中，要敢于创新，应用新的技术，设计的产品才有竞争力。但同时也要注意工厂毕竟不同于科研单位，设计时要充分考虑工厂目前的生产设备情况、工艺水平、实验条件、计划进度等实际情况。特别是换热器的设计，就要考虑换热器的设备情况。

3.3 性能设计要符合相关标准

性能设计执行的标准有：内销机型执行国家标准GB/T 7725-2004《房间空气调节器》，外销机型执行相应出口国家或地区的标准，以及执行美的企业标准中相关机型的内控标准。 主要控制指标有：制冷量、制热量、功率消耗、能效比（EER）、性能系数（COP）、噪音；各项型式实验必须通过相应国家标准：最大运行制冷、最小运行制冷、凝露、最大运行制热、最小运行制热、自动除霜、运输跌落等。

除GB—7725—2004试验之外必须追加如下实验：

（1） 长配管试验

分体机15m，柜机20m，天花机30m，定制机另算，在此试验下， 做7725—2004要求的可靠性试验，主要观察压缩机在各种工况下面的油位、温度、压力等参数，确保压缩机运行在压缩机厂允许范围内。

（2） 高落差试验

落差：分体机5m，柜机10m，天花机15m 有试验资源的情况下，在长配管下做落差可靠性试验。长期运行时，需作此试验观察压缩机油位。

（3） 极限温度试验 分体机—15℃～50℃，柜机天花机—15℃～50℃，部分机型要在格栅中作高温试验，确保机器正常运转。

（4） 任何一个新产品都要用视液镜压缩机，在厂家的指导下作初步试验和确认试验。

任何一个产品都必须有下列数据：

A 能力

B 10个关键温度点：温度和蒸发器，冷凝器出口各分流管温度。

10个关键点指，排气，回气，蒸入、中、出，冷入、口、出，压机底部，壳体中部。

同时必须记录排回气压力数据。

C 压缩机油面变化图，在压机视液镜上标上刻度。记录此刻度，尤其在低温除霜时记录油面。

D 启动试验，—15℃冻8个小时后启动观察油面变化状况，并记下缺油时间。

E 室外机的转速和风量。

实验报告必须装订成册，并注明日期和更改出。

3.4 性能设计必须重视实验验证结果

性能设计的理论计算目前还没有哪种方法可以满足实际要求，只能作为初步方案时的参考数据，制冷系统的主要参数换热器、压缩机、冷媒充注量、节流毛细管规格等均要经过实验验证才能加以确认。

3.5 性能设计必须按照相关设计规范进行

为保证性能设计优质、高效地进行，主要参数换设计必须遵循相应的设计规范，包括：《性能设计规范》《压缩机选型规范》《冷媒选择规范》《两器参数设计规范》《系统流路设计规范》《性能参数设计规范》《整机功能设计规范》《铭牌参数设计规范》《实验数据分析规范》等。

3.6 性能设计的一般步骤

设计任务书

参考样机分析

两器选型

室内外风量确定

蒸发器流路确定

冷凝流路确定 冷媒量初定 毛细管初定 能力测试 冷媒量确定 毛细管确定 能力测试 型式实验 管温传感器位置确定 电控参数确定 型式实验验证。

说明：应分析具体系统特点，通过反复实验，根据结果修正完善前面步骤的参数。实际设计中根据已有的机型选择样机分析，然后设计，为了标准化，尽量借用已有的零部件。

3.7 系统匹配过程各参数指导、压力、排回气温度等(R22系统)

测点 标冷 标热 最大制冷 最大制热

排气温度 85～90 75～85 <115 <110

回气温度 8～15 0～5 -- ～

冷中温度 48～52 -1～1 <65 ～ 蒸中温度 7～9 42～50 ～ <60

过冷/过热度 5～12/0～5 8～12/0～2 -- ～

排气压力 1.9～2.0 1.8～2.0 2.3～2.5 2.3～2.5

回气压力 0.4～0.55 0.35－0.45 <0.7 <0.7

4 整机功能设计规范

4.1 房间空调器整机功能因不同类别机型（窗式、移动式、分体挂壁式、分体落地式、分体嵌入式）而不完全相同，但其主要功能基本相同，辅助功能根据产品市场定位则有多种选择，辅助功能随着房间空调器整发展将越来越多。

4.1.1 窗式空调器

4.1.1.1 手控窗式空调器

主要功能：高风、低风、高冷、低冷、高热、低热

辅助功能：摆风、换气

4.1.1.2 遥控窗式空调器

主要功能：送风（高风、低风）、制冷、制热、独立抽湿

辅助功能：摆风、换气、时钟、定时、空气清新

4.1.2 移动式空调器

主要功能：送风（高风、低风）、制冷、制热、抽湿、自动

辅助功能：摆风、时钟、定时

4.1.3 分体挂壁式空调器

主要功能：送风（高风、中风、低风）、制冷、制热、抽湿、自动、手动制冷、手动自动

辅助功能：强劲运行、经济运行、摆风、换气、时钟、定时、加湿、空气清新、

4.1.4 分体落地式空调器

主要功能：（手控、遥控均可）送风（高风、中风、低风）、制冷、制热、抽湿、自动

辅助功能：强劲运行、经济运行、摆风、换气、时钟、定时、空气清新、测试、加湿、电辅热、锁定

4.1.5 分体嵌入式空调器

主要功能：送风（高风、中风、低风）、制冷、制热、抽湿、自动

辅助功能：摆风、换气、时钟、定时、空气清新

4.2 主要保护功能的设计原则

保护功能种类:通用保护:压缩机启动制冷3分钟延时保护（制热4分钟延时保护）、三相压缩机相序保护、压缩机电流保护；大功率压缩机排气温度、排气压力保护、吸气压力保护；变频压缩机过、欠电压保护，压缩机顶部温度、排气温度保护，模块保护。 制冷、抽湿模式保护：蒸发器防冻结保护、冷凝器高温保护。

制热模式保护：蒸发器高温保护、防冷风功能。

4.3 化霜功能设计

为提高冷暖机的平均制热效果，特别是低温工况下的制热效果，系统设计时应采用平片、加大迎风速度等措施使结霜速度尽量慢，另一方面，又要使已形成的霜迅速熔化干净。要求一化霜时间与化霜时间之比不超过20%

5 压缩机选型

压缩机选型及使用标准是对一般情况而言，实际选用时请严格遵守压缩机规格书要求，以下说明仅供参考。

5.1 选用标准：

5.1.1 空调器能力=压缩机额定能力×(1-(能效等级数-1)*5%)

5.1.2 空调器功率=压缩机额定功率×(1+(能效等级数-1)*5%)。

注：1）整机能效越高，换热器面积较大，所以压缩机排量要相应减小。

2）每种既定压缩方式的压缩机，单位排量所能产生的能力大致是相同的。R410A冷媒的单位排量制冷量在247.0W.rev/cm3，R22的约为170.0W.rev/cm3，R407C的约为180.5W.rev/cm3。在只知道排量的情况下可以用这个规律来估算压缩机的单体能力。

5.2 使用标准：

5.2.1 过负荷工况下压缩机排气温度转子式不超过115℃，涡旋式不超过125℃否则会造成压缩机电机

绕组绝缘老化以及冷冻油碳化，长期运行后电机绕组烧损。

5.2.2 压缩机在低负荷工况下（最小制冷）△T（=压缩机壳体底部温度-冷凝器中部温度）在稳定时应大于5℃，否则会造成压缩机润滑油稀释，润滑油完全失去机能，长期运行后，压缩机滑动部位磨损，最终不能运转。

5.2.3 压缩机的冷凝压力：R22不得超过26.5Kg/cm⒉（=冷凝器中部温度65℃），R410A不得超过41.5Kg/cm⒉（=冷凝器中部温度65℃）,压缩比不得超过8。

5.2.4 制冷系统充氟量不得超出压缩机所规定的最大充氟量，在保证制冷系统能力的情况下，充氟量越小越好；在充氟量超出压缩机所规定的最大充氟量的情况下，必须增加辅助储液器，需进行如下实验进行确认:

A、冷忱启动。B、压缩机在不同工况下润滑油面及回液确认。

5.2.5 制冷系统配管设计时，排气管及回气管管径应对应于压缩机的管径，以尽量减少冷媒流动阻力；压缩机及配管与不动的结构件的间隙应大于5mm，与可动的结构件间隙应大于12mm。

5.2.6 三匹及以下尽量选用转子式压缩机，更有成本优势；三匹以上尽量选用涡旋式压缩机，更有能效比优势。

6 两器的选取

蒸发器、冷凝器是空调制冷系统的重要组成部分。针对不同的室内外机外形尺寸、制冷（热）量、安全性以及成本因素的要求，在两器设计过程中要注意以下一些问题： 6.1 铜管选择：

两器选用的铜管（长U管）一般分为Φ7mm，Φ7.94mm, Φ9.53mm三种，铜管目前分为内螺纹及光管两种。原则上，蒸发器需选用内螺纹管，以减少所用的铜管及翅片数；冷凝器可根据具体情况选用内螺纹管及光管，但目前的内螺纹管及光管的价格相差并不大，在保证制热效果以及不结霜的情况下，应尽量选用较小的内螺纹管式冷凝器；特别单冷机型冷凝器可考虑使用小管径铜管。由于产能原因，Φ7.94mm通常只用于外销机型。

6.2 翅片选择：

翅片分为亲水与非亲水铝薄两种，亲水铝薄的优势在于有冷凝水时可使水尽快沿翅片流走，不堵塞风道，提高制热时换热效果。原则上，蒸发器选用亲水铝薄，冷暖机冷凝器选用亲水铝薄，单冷机冷凝器则必须选用非亲水铝薄。翅片的片距一般在1.3-2.0mm之间（厚度0.105mm的翅片目前翻边高度最高1.7mm）。翅片的片形分为弧形冲缝片、光片、方形冲缝片，原则上一般选用弧形冲缝片。光片优势在于有利于除霜，在低温制热时光片制热量的衰减比弧形冲缝片和方形冲缝片都小，且有利于结霜的控制，可考虑选用。

6.3 换热器大小的设计：

选用较大的两器对于提高制冷（热）量和能效比都有好处，但要考虑成本限制。蒸发器在保证标准制冷能力的前提下，可尽量进行缩减；冷凝器减小会降低制热量和高温制冷运行范围，考虑在非标准工况运行，冷凝器设计应考虑一些余量。结合当前已有的两器，在保证或适当减少铜管内外表面换热面积的基础上进行设计，具体可以类比经典机型进行单位面积换热量来计算确定新开发机型的两器换热面积。两器设计是否合理可通过系统的高低压力进行判断。

6.4 流路设计：

尽量借用经过市场检验的经典流路；

冷媒总体流向应为蒸发过程下进上出，冷凝过程上进下出；冷媒总体流向与空气流向成逆流：一般蒸发过程温度变化较小，可以不考虑逆流；而冷凝过程温度变化较大，必须按逆流设计流路；

多路冷凝器出口尽量汇总后设置1~2根过冷管，以提高节流前过冷度，有利于系统的变工况稳定性、除霜和制冷量；