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暖空笔记(5:空调相关)

(2017-09-13 10:55:10) 下一个

汽车空调:http://blog.wenxuecity.com/myblog/36867/201512/409019.html 

空调阎文:http://blog.wenxuecity.com/myblog/1666/201609/1303238.html 仅供参考。

1. 基础

1.1 静电除尘:产生臭氧,国内尚未制订臭氧的环境基准,日本产业卫生学会的容许浓度为0.1ppm,美国也是0.1ppm,俄罗斯为0.05ppm。自然界的臭氧浓度,在夏天天气好的时候为0.001-0.003ppm,对身体好的森林浴、臭氧浴,大致为0.004-0.006ppm。臭氧的杀菌、消毒、脱臭作用,在0.0004ppm的浓度时能够奏效。 我们能够感觉到异臭时的浓度大致为0.01-0.015ppm,大部分人对臭氧的臭味感觉不适的浓度为0.1ppm。换句话说,闻不到为好。http://www.arb.ca.gov/research/indoor/ozone.htm

1.2 空调系统:四大部件是压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器(heat pump还有四通换向阀)。压缩机把汽液态的冷媒加压经冷凝器(盘管翅片风扇)变为液态,膨胀装置限流减压经蒸发器汽化吸热(所谓汽化热)构成循环压力愈低沸点愈低,冷媒沸点低因此才可用于制冷。真空下湿气沸腾因而便于抽出。抽真空除了去掉非冷媒物质,更重要的是除去湿气减少POE油(R410a用)酸化导致的管道腐蚀。以美国常用的家用中央空调为例:

Condenser即外机包括压缩机,其上是风扇,外壳是盘管翅片,一角是接线盒(内有启动电容)和维修阀。启动电容通常是二合一,接压缩机和风扇单相电机的启动绕组提供磁场移相(交直流电机是电刷整流子换相但噪音大,三相电机自生旋转磁场)。

Condenser Service Valve:左接外机/压缩机内管,中为维修口与右管同高,右接外管去evaporation coil/蒸发器,上部盖帽打开后为控制阀。维修口是靠软管头内的顶针打开的。控制阀出厂为关闭位置此时维修口仅与line set/evaporator接通;开启后也与压缩机接通。R410a/R22的维修口分别为5/16和1/4,我认为阀芯是相同的。注意:R410a所用POE油极易吸湿,coil出厂时内冲氮气(国产的不再加氮)但lineset通常只有防尘帽,堵头打开后尽快焊接。焊接时取出维修口阀芯但不要打开顶端盖帽,阀体必须裹浸透水湿毛巾防止阀的胶圈过热(250F)损坏密封,需要时加水。

Evaporator即内机或(Evaporation)coil,包括外壳、接水盘、盘管翅片coil和膨胀装置。

Expansion Valve膨胀装置在冰箱里就是毛细管膨胀阀capillary tube即多圈细管,在空调里可为孔盘Orifice=Piston或热力膨胀阀TxV(Thermal eXpandsion Valve)。孔盘又称fixed Orifice是一到多的定量分流,再热泵态下反向位移故又称piston,故障率低但效率也低。TxV除分流外还检测A型盘管上部superheat温度控制流量,因此在室温变化和冷媒量变时适应性好效率高,用cubcolling法加冷媒时定量准确。注意coil多可通用于R22/R410a,但膨胀装置不同,不同Btu的Piston不同,TxV范围较宽(18-36KBtu或42-60KBtu)。近期空调大厂coil多为铝制不如ADP的铜制:https://www.bijlibachao.com/air-conditioners/air-conditioners-copper-coil-vs-aluminium-coil.html 

2. 工具材料

空调的专用工具多耗费不低。每次使用要换油的真空泵和数字歧管表阀价格300多刀(旧的价格低性能无保证),此外还有氮气瓶/调压阀、焊接套件(氧气瓶燃料瓶调压阀焊炬银焊丝)、不同冷媒的回收机和罐、加氟阀门限流器和重量称、气压气流量表等。做管道的更要大型设备。

真空泵: CPS VP6D真空度最高,由于它的双级泵仅此一款,是我首选。JB很好,Yellow jacket也行。每次用后应趁热放出旧油换上新油。如果直接加表抽不到35micron,多半油变质了。开机步骤要按说明书,开关不止一个。注意Harbor二级的真空度低。

Manifold表阀: 必需,按R410a配管,高低压1M就好,中间管可1.5M以便接大罐。带Micron表的数字表阀入SWAN最好,但也可用普通表阀加Micron表。

SWAN:有3-4口两种,量程自动,可设告警,缺省降到500micron时响铃并开始计时,升到1000micron后响铃并暂停计时。用模拟表另加数字Micron表也行。数字歧管阀表,附带+-1C的温度夹头,K型热电偶(不知为啥不用更好的T型)或PT100电阻。万用表也有温度测头,但是精度较差:http://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer 温度校准:蒸馏水冰冻再化开作为32F基准,调面板SLT pot继而LLT pot。压力校准:按CAL Atmospheric Pressure纽。清洗真空传感器:表阀开所有阀,除中间口外其余口都盖住, 中间口滴入Isopropyl (rubbing) alcohol,盖住改口倒反晃动来清洗,然后正反并打开所有口放流并等1小时让其干燥。真空报警:按Alarm使能后真空降到500Micron会响铃计时,升到1000Micron时会再响铃停止计时。 长按Alarm 1秒以上可设置上述报警门限。superheat:按Target SH后人工输入IDWB (indoor wet bulb) and ODDB (outdoor dry bulb)的值,因目标值与室内外温度差有。
http://www.micropik.com/PDF/pt100.pdf  数字Micron表主要是个探头,卖到100刀以上,检查费50,换探头180(Amazon上说的)。数字歧管260以上,有的不能测Micron或误差大(200Micron)。数字探头受温度影响有的有补偿。不接胶管抽真空可达50micron一下,接管后约150。https://www.youtube.com/watch?v=xGQ1OwqEppU http://www.wwgtotaline.ca/en/careers/ 

2/5Mpa的传感器相当于290/725.2psi,10Kpa=75mmHg=75Torr
http://www.vacuum-guide.com/english/equipment/conversion_pascal_bar.htm 

K温度探头$13:http://www.tequipment.net/FieldpieceATB1.html 模拟表上没有相关冷媒的刻度也没关系,压力值总是有的,网上找相应饱和温度值即可。

BlueVac的真空表是比较好的,它的校正过程很特别: 进入校正模式后,放在挤出了空气的塑料袋中在-5度以下冰箱里冻到-2度即响铃后拿出来,在23-30度的大气环境下让它恢复到20度,显示HI-P(过压)就好了!猫腻?我猜它的传感器的晶体可能是半导体的会像锂电池一样不工作,冻一下又工作了。至于校正,大多数真空计是在大气压下/深度真空下取读数作为量程值,这个表只取一头校正。

软管红蓝黄分别接高低压维修口和泵/罐,1/4",R410a维修口例外为5/16"。接维修口端内有顶针。如果是小罐冷媒如车用的,是M14螺口有专用带针阀,拧下后顶破罐口。

氮气Nitrogen瓶: 内压2000psi以上故需外接减压调节阀。DOT的有20/40cuft瓶较小巧,初始/焊接/测漏的压力分别调在20-30cuft/hr,2-3cuft/hr or 1-2psig,150psig。检漏是先冲不超过2oz冷媒再加150psig氮气等10分钟看压力下降。注意HD和Harbor卖的氧焊套件,哪怕是Lincoln牌的,还都没有DOT贴纸,airgas.com拒绝换加。国产降压表较便宜。回想当年在北京,单位给的煤气罐太新,煤气站不给换(也不给加新用户),后来珠混鱼目换了一个地方的旧货才行。

焊接工料:铜水管焊接是软钎焊soldering,温度低,单用propane或acetylene液化气商品名MAPP(methylacetylene-propadiene propane,其实已停产,新名MAPP-Pro,容量1/3价格加倍),空气助燃。14.1oz的瓶有三种: MAP-pro(yellow, propane with a dash of propylene), propane (blue) or oxygen (red)。MAPP带软管的焊枪最好。第二种如TorboTorch Extream的叫B-tank,就是40cu瓶装乙炔(acetylene)的焊炬也可用于空调: http://store.cyberweld.com/tuexstaitoki.html  第三种是常规空调铜管硬钎焊brazing用的,温度高,用乙炔加氧气助燃(Oxy-Actylene),分置于两个高压瓶中,焊接/切割用不同焊炬。Oxy / MAP-Pro™温度5,200F,MAP-Pro温度3,730F,Propane温度3,600F。

按美标400-800F为软钎焊soldering,800F以上但工件不融化为硬钎焊Brazing。前者常用3种焊丝:50/50(铅锡),95/5(锡)和Stay-brite(含银4-6%);后者最常用的是silfos含银15%(铜80%磷5%?),焊接时必须充氮以防管内氧化,焊丝里含磷也为降低铜的氧化,其它微量元素用于控制融固温度。silfos 15在紫铜互接时可不用助焊剂,否则用stay-silv助焊。15%银焊丝目前仍是最好的选择,每磅价格近百刀。Stay-brite #8熔点很低,用stay-clean助焊,价格减半,我的首选。其余的软钎焊材料都不能用,其余的助焊剂都不要用(国内常用硼砂),因为助焊剂都是酸,对401a设备有害,不允许进入管道。注意焊接时残余HCFC/CFC可能导致光气产生。http://www.graycoolingman.com/soldering-and-brazing.html 建议Super brite #8加Super clean软钎焊。

Zoomlock钳夹:Crimping tool,Zoomlock接头内置两个密封圈,钳压夹紧无需焊接。用钳夹不用焊接,接头内置胶圈,夹钳约6000刀但每日租金60,单个接头约30刀。https://www.johnstonesupply.com/assets/store148/zoomlock%20test%20drive%20copy.pdf http://sporlanonline.com/literature/misc/parker/Catalog%20K-1_ZoomLock.pdf

Valve core remover: 必须,用于保氟下的维修阀芯更换,建议R410a带R134a快装头的,即1/4口加5/16头加R134a快装头。最好是工具侧面还带1/4口的可以加装Micron表。用时头部拧上维修口,打开工具阀门的同时推动主干往前,微转尾部旋钮卡住阀芯螺纹豁口,再旋动松开阀芯,外抽主干和阀芯后关闭工具阀门,拧中部旋钮取下主干和阀芯。注意VOIT的R22/R410a阀芯相同http://www.schraderinternational.com/en-US-NA/Products/Valves/NA-Industrial-Air-Conditioning-Valve-Cores。车用也有数种规格,所带工具有大小头但不能保氟,可用此工具加R134a快接转换头用于汽车空调。

Supco leak lock,La-co cool gel, Loctite(243?) removable thread lock for hoses.

弯管器:国产大圣单口径的较廉,如7/8=22mm的不到100元。再买一个小的三口径。可DIY,例如7/8弯管器用两片7/16厚3.25吋半径板,再加手柄套圈两侧挡板。

涨管扩口:国产多口径涨管器不知实用效果如何。扩喇叭口大圣有一款刀削型断面光滑。

切刀砂纸:一般切铜水管的也行。还有刮丝工具使得切口光滑,但未必需要。砂纸和内砂钢丝刷也需要,砂纸最好是砂石膏板的那种格子纤维片。

回收机:有的400刀,可考虑DIY。

3.安装

布管:空调铜管标准是ACR标称是外径,与水管L(M太薄忽略)标称内径不同,空调7/8和3/8管,与L铜水管的3/4和1/4相同,弯头半径大称为long turn对7/8管约为1.5吋,xia相应弯管器半径约3.25吋。喇叭口Flare的角度也不同。空调常用swaging扩管相接,多用弯管少用接头以节省焊点,但是近来也用Flare。汽车空调都是接头。

细管可在粗管上部以便散热,悬挂铁带需宽1吋只包括粗管。condenser安装避开窗户以减低噪音,地基水平,line set在室外弯两个90度有助于减少震动。

焊接硬钎焊:15%银焊条,氮气1-2psig由细管维修口入粗管维修口出,两管拔去阀芯,维修阀部或coil出管用浸透水毛巾裹住,先加热内管使两管紧贴再均匀环绕,温度为1100-1470F铜管烧红即可,焊丝需围绕管加不能只加在上部也不能用焊炬直烤,焊完可稍回火。硬钎焊时管内不冲氮则氧化,焊后铜管内外均有黑焦铜屑且强度大大降低(https://www.youtube.com/watch?v=wJD712DB6S0)。软钎焊:Stay-Brite 8加Stay-Clean助焊剂,起始和液化温度仅430-535F,无需冲氮。铜管一样砂光(建议sand screen两秒),助焊剂仅涂于内管且不包括边缘以免进入管道内,插入外管或接头后有少许溢于外管为佳。在外管处加热,焊丝弯做5吋长由上部涂覆因毛细管效应吸入接头整圈并在下部形成稍厚水滴状即可,单端约耗时20秒若直接头则两端不到30秒,7/8吋管每端约需焊丝1-1.5吋,焊后铜管仍呈光亮,需擦掉剩余焊剂。毛巾加水保持到管子冷却。

检漏抽空:焊接后的检漏,1)高低压维修口接manifold表阀相应口,表阀中间口接真空泵,开启真空泵,表阀小开抽空,2分钟后真空泵声音变小,暂关一下泵粗看有无泄漏。2)全开表阀抽空到350micron;停泵等15分钟真空度不高于500micron。若变为1500左右说明有湿气,压力持续下降则为泄漏。3)液管外加少许冷媒(2oz或3psi)再加氮到150psi。如果2)步有湿气,等1小时后放氮到少许正压再次抽空;如果没有,等15分钟压力保持说明无漏即可放氮到低压,否则用仪器检漏。4)最后抽空直至停泵等15分钟真空度不高于500micron。

第3步的加氮是为除湿,早期单级真空泵性能有限或装R410a但缺Micron表,就加氮两次每次等一小时,总共抽空三次称为triple evacuation(http://homeenergypros.lbl.gov/profiles/blogs/triple-evacuation-vs-deep-vacuum-method)。例如Lennox是先抽空到23000micron(0.91"Hg或绝对值29.01"Hg,因美国常把绝对真空标为29.92"Hg),转加氮气到150psi等15分钟后由低压维修口放出到几psi;再次抽空直至停止抽空20分钟后真空不差于500micron。http://www.lennox.com/lib/legacy-res/pdfs/installation_maintenance/lennox_14acx_iom.pdf

抽空时经高低压维修口同时进行。用valve core quick remover取出阀芯可显著加快速度:https://www.youtube.com/watch?v=eGLYAmjWkvA 抽空前要确保真空泵良好(如在口端接Micron表试抽),每次使用前后要加新油或保证油里无湿气。抽空时火烤干燥管也有助于排除湿气。此外,真空泵和表阀的开闭顺序和速度也需注意。

国内ductless新机安装在抽空后,5分钟内压力上升大于0.08Mpa(12.6psi)说明有漏,否则打开细管让压力升到0.05Mpa(7.25psi即少许正压)后快速拆掉维修口上的软管,然后打开高低压阀门即可加电。

加少许冷媒这一步,中美都有打开高压阀5秒让压缩机内冷媒进入(国内到72.5psi的做法违法),但是这可能使得压缩机油进入真空管道导致TxV堵塞,因此只能低压侧液态加注,益少加不宜多加,见加冷媒节。

加压测漏,美国有人用CO安装五年后尚无问题,但常规观点CO有湿气。空气内水分更大,国内有人加干燥管用空压机。用氧气可能爆炸,故只推荐氮气。我第一个空调是R22,安装工抽空后没加压测漏,05年至今没坏。问题是真空压差只是14.7psi用于检漏效果有限,如焊接过热导致的密封圈泄漏,或者硬钎焊氧化导致的焊接沙眼。国内R22的安装常不抽空只排空,就是加氟把空气挤出,是不规范的且影响寿命,对R410a绝对不行。

subcooling is the amount of temperature below the saturated condensing temperature。过冷即冷媒被冷却到低于液化温度的度数,也即高压表psi相应饱和温度减去液管离维修口6吋处的温度值,适合TxV下用于加冷媒的量度,TxV/TEV因有自动调节无法用superheat判定加氟量。虽Payne手册说是10F,但ADP coil说Heatpump是10F,A/C是12F。因它随着环境温度增高,我取12F:http://hvacsalesandsupply.com/Linked%20Documents/Tech%20Tips/Proper%20System%20Charging.pdf

Superheat is the amount of temperature above the boiling point at low pressure in the evaporator。超热即冷媒蒸汽被加热到超过汽化点的度数,也即低压表psi相应饱和温度减去汽管维修口处(离压缩机6吋以上)温度值,适合孔盘fixed Orifice/Piston类膨胀阀下用于加冷媒的量度。目标值与室内外温度差有关,因此SWAN3数字表阀需要人工输入IDWB (indoor wet bulb) and ODDB (outdoor dry bulb)的值(https://www.youtube.com/watch?v=ZwgjiqGJTho#6m45)。这也是汽车空调要根据环境温度确定合适的压力的缘故。

加冷媒:关闭表阀,中口改接冷媒罐,开冷媒罐后表阀中口需purge即微松使得冷媒溢出冲掉该段管内空气再拧紧。缓慢打开表阀低压口,只能低压侧液态加注,若无liquid charge adapter是用Throttling方式,即每5秒关闭表阀一次。加氟后要等15分钟系统稳定。益少加不宜多加,因为多加需要放出,而放出时是气态会改变R410配比,这也是在系统泄漏后常需回收冷媒重新抽空加注的原因。

冷媒由低压口每次短时开启尔后关闭并等10分钟,看高低压表用subcooling确定量度最好,即高压表psi对应温度值比液管6”处温度值高12F;或用称重法,例如我用25'管而外机有15'管的冷媒,只需加10*.6=6oz=170.25g,称重时多加100g补偿管道损失。顺便说一下R22可外接side glass加氟时到气泡基本消失,但对R410a这个判据常导致过量。

加电前需开维修阀上盖用6角扳手开阀使得内外管联通(全开后再拧回一点免得卡死。缓慢先开粗管等压力上升,再开细管阀,否则压缩机油可能被吸入TxV)。阀盖按说明书要求换,手拧再扳手1/12圈,维修口则手拧再扳手1/6圈。

国内不懂超热过冷,多半是看电流,空调设定频16度C,高风速下加到额定电流。如果到不了高风是冷媒不足。此处压力值仅为参考:一般室内外饱和温度为-20k/+20k,R22的压力为67psi LP (4 degrees C) 和250psi HP (~48 deg. C) ,R410a为118psi LP 和412psi HP。

维修:空调最常见的问题是condenser 电容坏,这个双电容用于压缩机和风扇。如果有漏液鼓起时转时不转或15年以上应予更换(https://www.aprstore.com)。另一问题是冷却液漏失,常为service valve的上盖内开关阀密封圈或维修口内的schrader valve失效,若盖子鼓起或开盖后可见液体油渍或冒泡可以确定。开关阀是拧不下来的,但是可以往里拧一些,加个橡胶圈其内再加金属圈(使得胶圈不走样),再拧回allen valve即可。Amazon仅有车用内带胶圈的盖帽。schrader valve可以更换,但需valve core quick remover:https://www.youtube.com/watch?v=ES0NFPH4eJg#t=2m45s。若操作不当冷却液喷出就惨了,保护你的手和眼睛要紧,冷却液就别管了。因此操作时一定要带眼镜手套。

硬钎焊因铜焦化导致沙眼,喇叭口链接不良为常见泄露原因,因此这类空调安装一定要加压捡漏。如软钎焊且像我这类可保证无虚焊又无氮气的,加压检漏可能就跳过了。

内机或Evaporator coil漏不便检测,可用隔离法:关空调并关闭外机高低压阀,等数日后在维修口接低压表,缓慢打开外机低压阀一圈,看表压的增减。如果压力升高,说明外管和内机段原压力较低,应有泄漏;反之亦然。

空调电路很简单,压缩机/风扇都是双绕组,其Start绕组接启动电容,电容是二合一供两电机。24V通过温控器Y/C接接触器线圈,后者接通电机电源。有的高压侧通过顶针阀门接HPS高压开关串在24V线路中,位于维修口附近。

费用:换coil的市场价是1200-1800。检漏:https://www.epa.gov/sites/production/files/documents/RealZeroGuidetoGoodLeakTesting.pdf 

回收冷媒:换coil或拆机前,应先将空调机内的制冷液收进室外机组中。 步骤是开机制冷,外机上的高压阀阀盖打开关闭阀门,运行3-5分钟室内机不再有冷气吹出时,或阀门结霜化掉时或看表压,立即关闭外机低压阀门及空调机。若拆下连接管道要注意清洁,用塑料袋胶布封闭管道口和三通阀门。系统泄漏厉害时要回收冷媒,内外机检漏后再抽空重装,此时建议更换coil内的密封圈和维修口针阀芯,因泄漏后zeotropic混合冷媒(R4xx)的比例可能失调,光加是不好的。美国标准只要求回收90%(若压缩机工作,否则80%)冷媒或低压为4"Hg。再低的真空或长过5分钟可能导致压缩机烧毁。若低压为0psig,冷媒已经漏光,不要回收。

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