製冷壓縮機的工作原理

製冷壓縮機是製冷係統的核心耗能部件，提高製冷係統效率的最直接有效手段是提高壓縮機的效率，它將帶來係統能耗的顯著降低。同時這樣還能避免僅在係統上采集。

標準 Q/Y B00J02.02

采取措施（如一味加大換熱器麵積等）所造成的材料消耗的大量增加。隨著世界上能源緊缺形勢的日益嚴重，各個國家越來越重視節能工作、對耗能產品的效率提出了越來越高的要求。

由於各種損失，諸如摩擦、泄漏、有害傳熱、電機損失、流動阻力、噪聲振動等因素的存在，壓縮機工作時實際效率遠低於理論效率。因此，從理論上講，任何能夠降低任意一種損失的措施都能夠提高壓縮機的效率。這一客觀事實導致了對壓縮機的節能研究範圍廣、方向寬，研究課題與研究成果多種多樣。

國際上對壓縮機的節能研究工作主要集中在幾個方麵：研究潤滑特性、壓縮機軸承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高壓縮機效率；降低泄漏損失以提高壓縮機的效率；采用變頻或變容技術通過製冷係統的出力與用戶負荷的最佳匹配來實現節能，有關這方麵的內容特別是變頻技術已相對較為成熟且廣為人知。

氣閥的研究是一個古老的課題但也是一個永恒的課題，改進氣閥的設計以提高壓縮機效率的研究永無止境也永有收獲。這方麵的研究非常之多，從氣閥材料、運動規律、結構優化到適用理論、測試方法等包羅萬象。總之，關於壓縮機節能方麵的研究已成為製冷行業的一個首要熱點問題。

發展

近年來，隨著國際製冷壓縮機行業的迅速發展，全球壓縮機市場集中度逐漸提高，領先的壓縮機生產企業通過行業整合不斷提高競爭力，逐漸出現了以德國比澤爾和美國英格索蘭等為代表的行業領先企業，占據優勢市場地位。 

與此同時，近幾年我國製冷壓縮機行業也受下遊需求帶動而快速發展。十一五期間，我國工業製冷各大領域內的製冷壓縮機成套設備國產化率不斷提高，冷鏈物流以及家電等領域對製冷壓縮機的需求量也不斷攀升，為中國製冷壓縮機行業的發展提供了巨大的商機。2008-2010年裝配有冷媒壓縮機的製冷係統市場需求，每年平均在500億元左右，根據成本分析估算，冷媒壓縮機的市場需求在100億元左右;裝配有冷媒離心式壓縮機的製冷係統市場容量平均在190億元左右，根據成本分析估算，冷媒離心式壓縮機的市場容量約在60億元左右。

伴隨我國十二五發展規劃的提出，國內市場將給製冷壓縮機行業提供廣闊的發展空間，同時也為製冷壓縮機行業加快提升產品品質、趕超世界水準提供了前所未有的機遇和挑戰。十二五期間我國冷鏈物流領域的總量需求比十五、十一五期間的需求總量進一步增加，加之工業製冷需求的快速增長以及家電市場的穩定需求作為保障。預計十二五期間，我國製冷壓縮機市場規模將保持高於10%的速度快速增長。

目前，我國製冷壓縮機企業眾多，絕大多數從事中低端製冷壓縮機的生產。而生產螺旋式製冷壓縮機的大部分企業的主要核心零部件雙螺旋轉子(占總成本25%以上)基本依賴進口。正是由於國內大多數企業不具備核心技術，隻能提供整機產品，從而很大程度上抑製了國內製冷壓縮機行業的發展。

隨著中國逐漸成為全球製造業中心，全球壓縮機製造重心也逐漸向中國大陸轉移，國際主要的壓縮機生產企業紛紛進入中國市場。上世紀八十年代開始，比澤爾、英格索蘭和萊富康先後進入中國市場，英格索蘭於1997年第一個在中國大陸設立生產基地;隨後，阿特拉斯等公司也紛紛在國內投資建廠。目前，全球主要的壓縮機生產企業在中國均有生產基地。國際主要的壓縮機生產企業均十分重視在中國的發展，中國已經成為比澤爾全球重要市場之一。國際主要壓縮機生產企業進入中國加劇了我國製冷壓縮機行業的市場競爭。

機械分類

容積型

容積型壓縮機是靠工作腔容積的改變來實現吸汽、壓縮、排汽等過程。屬於這類壓縮機的有往複式壓縮機和回轉式壓縮機。速度型壓縮機是靠高速旋轉的T作I1"輪對蒸氣做功，壓力升高，並完成輸送蒸氣的任務。屬於這類壓縮機的有離心式和軸流式壓縮機，常用的是離心式壓縮機。它應用比較廣泛，製造技術成熟，結構簡單，而且對加工材料和加工工藝要求較低，造價比較低，適應性強，能適應廣闊的壓力範圍和製冷量要求，可維修性強。 ^[2] 

缺點：無法實現較高轉速，機器大而重，不容易實現輕量化，排氣不連續，氣流容易出現波動，而且工作時有較大的振動。由於曲軸連杆式壓縮機的上述特點，已經很少有小排量壓縮機采用這種結構形式，曲軸連杆式壓縮機大多應用在客車和卡車的大排量空調係統中。

螺杆式

螺杆式壓縮機是一種回轉式容積式壓縮機。它利用螺杆的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸入、壓縮和排氣過程。無油螺杆壓縮機在本世紀三十年代問世，主要用於壓縮空氣。後來汽缸內噴油的螺杆式壓縮機出現，性能得到提高，噴油式螺杆壓縮機已是製冷壓縮機中主要機種之一。螺杆式壓縮機分為雙螺杆和單螺杆兩大類，雙螺杆壓縮機習慣上稱為螺杆式壓縮機。

變排量

變排量壓縮機可以根據設定的溫度自動調節功率輸出。空調控製係統不采集蒸發器m風口的溫度信號，而是根據空調管路內壓力變化信號來控製壓縮機的壓縮比從而自動調節m 風口溫度。在製冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，製冷強度的調節完全依賴裝在壓縮機內部的壓力調節閥來控製。當空調管路內高壓端壓力過高時，壓力調節閥縮短壓縮機內活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低製冷強度。當高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時，壓力調節閥則增大活塞行程以提高製冷強度。

定排量

v的排氣量是隨著發動機的轉速的提高而成比例提高的，它不能根據製冷的需求而自動改變功率輸 ，而且對發動機油耗的影響比較大。它的控製一般通過采集蒸發器出風口的溫度信號來實現，當溫度達到設定的溫度，壓縮機停止工作；當溫度升高後，壓縮機開始T二作。定排量壓縮機也受空調係統壓力的控製，當管路內壓力過高時，壓縮機停止工作。

分類

按工作原理分類

容積型壓縮機、速度型壓縮機

按工作的蒸發溫度範圍分類

對於單級缺位壓縮機，一般可按其工作蒸發溫度的範圍分為高溫、中溫和低溫壓縮機三種，但在具體蒸發溫度區域的劃分上並不統一。一般的溫度範圍為：高溫製冷壓縮機：-10~10；中溫製冷壓縮機：-20~-10；低溫製冷壓縮機：-45~-20.

按密封結構形式分類

開啟式壓縮機、封閉式壓縮機

機械原理

製冷壓縮機在蒸汽壓縮式製冷係統中，把製冷劑從低壓提升為高壓，並使製冷劑不斷循環流動，從而使係統不斷將內部熱量排放到高於係統溫度的環境中。製冷壓縮機是製冷係統的心髒，製冷係統通過壓縮機輸入電能，從而將熱量從低溫環境排放到高溫環境。製冷壓縮機的能效比決定整個製冷係統的能效比。由於環境溫度是經常變化的，故壓縮機大部分時間是處於部分負荷狀態，因此壓縮機要具有能量調節。

螺杆式壓縮機沒有活塞式壓縮機所需的氣缸，活塞、活塞環、汽缸套等易損部件，機器結構緊湊，體積小，重量輕，沒有餘隙容積，少量液體進入機內時無液擊危險。可利用活閥進行10%～100%的無級能量調節，適用範圍廣，運行平穩可靠，需檢修周期長，無故障運行時間可達（2～5）×104h。由於使用潤滑油使機器的冷卻使用和密封性能得到改善，排氣溫度降低，即使蒸發溫度較低（-40℃）和壓縮比較高（25左右），仍然可以單級運行，即在一定範圍內可以代替兩級壓縮循環。但是，螺杆式製冷壓縮機的加工和裝配要求精度較高，不適宜於變工況運行，有較大的噪音，在一般情況下，需裝置消音和隔音設備，在製冷壓縮時，需要噴加潤滑油，因而需要油泵、油冷卻器和油回收器等較多輔助設備。

在壓縮機殼體外側封閉聯通一個Helmholtz共鳴器，即由Helmholtz共鳴器的腔室通過孔頸與壓縮機殼體內部空腔相連成，以降低壓縮機腔內受激聲學模態的幅值。將共鳴器共振頻率調製到實際壓縮機空腔的最大受激振動模式上，會大幅降低共振峰值和導致響應頻譜的顯著改變。但是這樣會影響壓縮機外觀和在冰箱中的布置，其研究結果尚未應用於產品中。

壓縮機作為跨臨界二氧化碳空調係統效率及可靠性影響最大的部件，應當充分結合二氧化碳超臨界循環具體特點重新進行設計。CO2和氨一樣，其絕熱指數K 值較高，達1.30，這可能會使壓縮機排氣溫度偏高，但由於CO2需要的壓縮機的壓比小，因此不需要對壓縮機本身進行冷卻。正因為絕熱指數高，壓比小，可減小壓縮機餘隙容積的再膨脹損失，使壓縮機容積效率較高。經過實驗和理論研究，Jurgen SUB和Horst Kruse發現，往複式壓縮機有良好的油膜滑動密封，成為CO2係統的首選。BOCK對其二氧化碳壓縮機排氣閥進行了改進，排氣改良後的二氧化碳壓縮機效率提高了7%。

剩餘潤滑油量和電機端線圈繞組也會導致同種型號成批壓縮機聲級之間存在差異（偏離聲級平均值）。通過改變殼體外部支承來增加扭轉剛度，且減小振動麵；噪聲研究的複雜性要求研究者具有較強的理論素質、要求企業具有較好的技術基礎、並且需要較大的投資和較長的時間。這方麵是中國壓縮機企業的薄弱環節之一，基本上處於定性的實驗研究階段，伴隨著很大的隨意性和偶然性。

基於環保要求的新製冷劑的應用也是製冷壓縮機行業的一個熱點問題，隨著用於冰箱產品的R22製冷劑替代工作的結束，新製冷劑壓縮機的研究主要集中在空調行業。除了已比較成熟的R410A、R407C方麵的研究外，最大的熱點問題是二氧化碳壓縮機的研究。由於二氧化碳係統壓力遠遠大於傳統的壓臨界循環係統，壓縮機的軸封設計要求比原有壓縮機高得多，壓縮機的軸封泄漏在一段時間內仍將是阻礙其實用化的主要原因。