空调制冷中常用的压缩机形式,分为转子式、涡旋式、螺杆式和离心式压缩机,前三者为容积式压缩,而离心式为旋转式压缩。
这四类压缩机,适用的制冷量范围由小到大,因此也分别应用于从小型家用空调到大中型的商用空调和工业制冷中。
以下分述这4种压缩机的基本工作原理,以及各自在空调系统中的应用场合。
1、转子式压缩机
转子式压缩机又称滚动转子式、滚动活塞式,分为单转子和双转子压缩机。
转子式压缩机以偏心转子在气缸内的旋转滚动,形成一个密闭的压缩腔,滚动过程中逐步改变密闭腔的容积,从而将吸入的低压气体压缩为高压排出。
相对于单转子,双转子压缩机的两个转子对称布置,抵消了旋转过程中的不平衡力,从而大幅减小运行时的振动,从而提高压缩机的运行效率和性能,因此能适用于更大的制冷量范围。
单转子压缩机的制冷量范围1~7kW,一般应用于小型的制冷设备,如3匹以下的家用空调。双转子压缩机的制冷量范围提高,可用于4~6匹甚至8匹。
2、涡旋式压缩机
涡旋式压缩机的压缩部件为两个带有涡旋形叶片的涡旋盘,定涡盘和动涡盘。工作时,动涡盘在偏心轴带动下相对定涡盘旋转,使两涡盘之间的密闭空间产生移动而容积变化,从而逐步将吸入的低压气体压缩为高压后排出。
涡旋式压缩机的制冷量范围约10~50kW,广泛适用于家用空调和小型商用空调,如5匹以下的多联机系统,家用的小型风冷和地水源热泵机组,风冷热泵模块机等。
3、螺杆式压缩机
螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两种形式。
双螺杆压缩机的压缩部件为一对互相啮合、相反旋向的带有螺旋齿的转子,阴转子和阳转子。工作时,两个转子相对旋转,啮合挤压而改变齿槽间的气体容积,从而逐步将吸入的低压气体压缩为高压后排出。
单螺杆压缩机的压缩部件为一个圆柱型螺杆和两个对称布置的平面星轮,螺杆与星轮相互啮合。工作时,由螺杆带动星轮旋转,改变机壳内壁与星轮之间密闭腔的容积,从而将吸入的低压气体压缩为高压后排出。
螺杆式压缩机的制冷量较大且范围较广,一般从30RT(约105kW)到500RT(约1750kW),因此被用于较大型的整体式热泵机组和冷水机组中。
螺杆机常用于中大型的空调、工业制冷以及冷冻冷藏等领域,如大型商场、办公楼的中央空调系统,或者食品加工厂、制药厂等的制冷车间。
4、离心式压缩机
离心式压缩机属于旋转式压缩,分为单级压缩和多级压缩。
离心式压缩机通过叶轮的高速旋转,使吸入的气体具有高动能,再经扩压器将高动能转化为高压力能,通过动压转静压,使吸入的低压气体获得高压后排出。
多级压缩机串联多个叶轮,通过串级压缩的方式获得更高的排气压力,可以降低电机的功率需求,同时减少低负荷时段的喘振风险,因而具有更好的运行性能和稳定性,更适用于大制冷量或高压力需求的场合。
在压缩机系列中,离心式压缩机的单机制冷量最大,一般从150RT(约525kW)到3000RT(约10500kW),通常被制作为冷水机组的形式使用。
离心机的制冷量大于螺杆机,并且满负荷时的运行效率更高,因此常用于大型中央空调和大型工业制冷的场合,如大型商场、机场、数据中心等制冷量需求大的场所,以及一些化工、石油等行业的工艺冷却需求 。