4.2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy điều hịa 4.2.1.1. Máy điều hịa nhiệt độ cửa sổ
Máy điều hịa cửa sổ là loại máy điều hịa nguyên cụm được sản xuất từ nhà máy, tồn bộ các thiết bị hệ thống lạnh và các thiết bị điện điều khiển đều được lắp chung một vỏ tạo thành một khối nguyên cụm. Việc lắp đặt, sử dụng, bảo dưỡng, sửa sữa tương đối dễ dàng. Máy điều hịa cửa sổ có cơng suất nhỏ, thơng thường là các loại máy có cơng suất: 9000Btu/h; 12000 Btu/h; 18000 Btu/h và 24000 Btu/h.
4.2.1.1.1. Cấu tạo
Máy điều hịa một phần tử có cấu tạo bao gồm bốn thành phần chính như sau :
a) Phần cơ: Thành phần cơ bao gồm máy nén, dàn nóng, dàn lạnh, phin lọc, tiết lưu (cáp). Dàn lạnh và dàn nóng có chung động cơ quạt gió.
b) Phần điện: Các thiết bị điện trong máy điều hịa một phần tử gồm có:
+ Động cơ máy nén, tụ động cơ máy nén + Quạt, tụ động cơ quạt
+ Rơle nhiệt độ, rơle khởi động, tụ khởi động, rơle bảo vệ quá tải động cơ máy nén + Bộ cơng tắc đặt chế độ điều hịa, động cơ đảo gió.
c) Vật liệu: Gồm mơi chất lạnh R22, dầu lạnh
d) Trang bị vỏ: Mặt nạ, lưới lọc, khung vỏ máy, vách ngăn dàn nóng, dàn lạnh, cửa sổ lấy gió tươi, khay hứng nước ngưng, tấm đế, các lớp cách nhiệt.
Các thiết bị này được lắp đặt với nhau thành một khối chữ nhật hồn chỉnh tại nhà máy sản xuất. Trong trường hợp chạy làm mát phịng điều hịa thì dàn lạnh đặt phía trong phịng, dàn nóng đặt phía ngồi. Quạt dàn nóng và dàn lạnh đồng trục với nhau và chung động cơ. Cánh quạt dàn lạnh thường là dạng ly tâm kiểu lồng sóc cho phép tạo được áp suất gió lớn có thể thổi gió đi xa, cánh quạt dàn nóng thường là dạng hướng trục nên có lưu lượng lớn để giải nhiệt cho dàn nóng.
Bảng 2.2. So sánh quạt hướng trục và ly tâm của máy điều hòa mợt phần tử
Quạt hướng trục Quạt ly tâm
- Lưu lượng khơng khí lớn
- Cợt áp nhỏ
- Làm việc ồn
- Lưu lượng khơng khí nhỏ
- Cợt áp lớn
- Làm việc êm, ít ồn
Ở giữa cụm máy có vách ngăn cách khoang lạnh và khoang nóng. Gió được hút vào cửa hút phía trước mặt máy dàn lạnh trao đổi nhiệt, ẩm rồi được thổi vào phịng qua cửa gió thổi phía trên hoặc bên cạnh. Cửa thổi gió có các cánh hướng gió có thể chuyển động qua lại bằng một động cơ điện điều khiển nhằm tạo ra sự luân chuyển của khơng khí trong phịng, tạo quá trình đối lưu khơng khí tốt.
Khơng khí giải nhiệt của dàn nóng được hút vào từ hai bên hơng của vỏ máy. Khi quạt hoạt động, gió tuần hồn vào bên trong qua dàn nóng đi ra ngồi. Phía trước mặt máy có bố trí bộ điều khiển. Bộ điều khiển cho phép điều khiển và chọn các chế độ làm việc của máy. Hình 3.1 biểu diễn cấu tạo bên trong và bên ngồi máy.
Về chủng loại, máy điều hịa cửa sổ có hai dạng: Máy một chiều lạnh và máy hai chiều nóng lạnh. Ở máy hai chiều nóng lạnh có cụm van đảo chiều cho phép hốn đổi vị trí dàn nóng và dàn lạnh vào các mùa khác nhau trong năm.
Mùa nóng dàn lạnh trong phịng, dàn nóng bên ngồi, chức năng máy lúc này là làm lạnh. Mùa lạnh ngược lại dàn nóng ở trong phịng, dàn lạnh bên ngồi phịng, lúc này máy chạy ở chế độ bơm nhiệt, chức năng của máy là sưởi ấm.
Máy nén
a) Nhiệm vụ
Hình 4.34 - Hình ảnhbên ngồi của máy điều hòa cửa sổ
Hình 4.33- Cấu tạo máy điều hòa mợt phần tử
1 - Dàn ngưng; 2- Quạt hướng trục; 3- Đợng cơ quạt; 4- Cánh quạt ly tâm; 5- Máy nén; 6- Mặt điều khiển; 7- Cảm biến nhiệt; 8- Bợ lọc; 9- Dàn lạnh; 10- Ống mao; 11- Bệ máy
Giống với tủ lạnh máy nén của máy điều hịa cũng có 2 nhiệm vụ chính đó là: + Tuần hồn mơi chất lạnh
+ Duy trì áp suất ngưng tụ và bay hơi
b) Phân loại :
Máy nén điều hịa cục bộ thường được được sử dụng có 3 loại: - Máy nén pittơng hay cịn gọi là block pittơng
- Máy nén rơto hay cịn gọi là block galê - Máy nén xoắn ốc hay cịn gọi là block Scroll
Để xác định chính xác cơng suất máy nén chúng ta thường căn cứ vào catalogue máy hoặc mác được dán trên thân máy, đo dịng làm việc để tính cơng suất máy, ngồi ra để xác định một cách tương đối cơng suất máy nén chúng ta có thể căn cứ vào đường kính ống hút của máy nén.
Ví dụ:
+ Đường kính ống hút: 8 máy nén cơng suất 3/4 hp + Đường kính ống hút: 10 máy nén cơng suất 1 hp + Đường kính ống hút: 13 máy nén cơng suất 1,5 hp + Đường kính ống hút: 16 máy nén cơng suất 3 hp
c) Máy nén pittơng
Cấu tạo: Máy nén pittơng có cấu tạo gồm: Pittơng, xilanh, trục khuỷu, tay biên, clapê hút, clapê đẩy, khoang hút, khoang đẩy hình 2.3
Xác định cơng suất máy nén.
Cơng suất của máy nén có thể được xác định bằng cách xem mác máy hay thơng qua dịng làm việc.
Ví dụ:
+ Dịng làm việc máy nén 1hp, điện áp 220 V khoảng 4,5 A + Dịng khởi động máy nén 1 hp, điện áp 220 V, Ikđ = 18 20 A
d) Máy nén rơto (block galê)
Trong máy điều hịa dân dụng, máy nén thường là loại máy nén rơto.
Cấu tạo máy nén rơto.
Máy nén rơto có cấu tạo trên hình 3.3 bao gồm rơto lăn quanh một trục cố định, khi rơto lăn trên bề mặt xi lanh, tấm ngăn được lị xo đẩy và trượt trên bề mặt rơto hình thành khoang hút và khoang nén
Khi cho rơto lăn ngược chiều kim đồng hồ trong xylanh, tấm trượt luơn tiếp xúc với roto nên hình thành 2 khoang. Khoang hút có thể tích tăng dần nên thực hiện quá trình hút, khoang nén có thể tích giảm dần thực hiện quá trình nén.
Bảng 3.2 - So sánh giữa máy nén pittơng và máy nén rơto
Máy nén pittơng Máy nén rơto
- Nhiều chuyển động, trục khuỷu quay, tay biên lắc kéo pittơng lên xuống.
- Có nhiều chi tiết
- Clapê hút và đẩy rất quan trọng - Làm việc theo chu kỳ hút và đẩy - Lưu lượng nén thấp
- Tốn điện - Khó khởi động - Kích thước lớn
- Nhiệt độ vỏ máy nén thấp hơn
- Một chiều chuyển động xoay trịn của pittong lăn quanh trục.
- ít chi tiết
- Khơng có clapê (clapê khơng quan trọng) - Làm việc liên tục
- Lưu lượng lớn - Đỡ tốn điện - Rễ khởi động - Kích thước gọn nhẹ
- Khơng gian trong vỏ máy nén áp suất cao (chứa hơi mơi chất mới nén nên rất nóng) nên làm việc ồn hơn
(a) (b)
(c) (d)
Hình: 4.35 - Cấu tạo máy nén rơto
1-Cửa hút ; 2- Lị xo ; 3- Tấm ngăn chia khoang ; 4- Cửa đẩy ; 5-Xy lanh ; 6- pitơng lăn ; 7- Trục (có thể khơng có clapê hút,đẩy)
1 2 3 5 4 6 7 1 2 3 5 4 6 7 7 6 4 5 3 2 1 7 6 4 5 3 2 1
Sử dụng:
- Máy nén pittơng chỉ sử dụng từ trước những năm 1980. Các máy mới hiện nay sử dụng máy nén rơto hoặc máy nén xoắn ốc.
e) Thể tích hút của máy nén
- Là thể tích hút mơi chất mà máy nén có thể thực hiện trong 1 giờ * Máy nén pittơng: Thể tích hút lý thuyết: Vh d .s.z.n 4 . . 60 2 m3/s Trong đó: - n: Tốc độ động cơ, v/p - d: Đường kính piston, m - s: Hành trình pittơng, m; - z: Số xilanh * Máy nén roto: Thể tích hút lý thuyết: Vh D .h.n 4 ) d - .( . 60 2 2 m3/s Trong đó: - D: Đường kính xi lanh, m - d: Đường kính roto, m - h: Độ rộng roto, m - n: Tốc độ động cơ máy nén, v/p
f) Kiểmtra tình trạng máy nén
Việc kiểm tra tình trạng máy nén cũng được thực hiện hồn tồn giống với phần kiểm tra máy nén ở phần sửa chữa tủ lạnh dân
dụng.
- Nén lớn hơn 450 psi
- Động cơ máy nén khơng bị chạm vỏ
- Nén kim lên liên tục, trên 400psi vẫn cịn hút
- Dội áp 250 psi vẫn khởi động được Dàn nĩng
Dàn nóng là một thiết bị trao đổi nhiệt một bên là hơi mơi chất lạnh có nhiệt độ cao, một bên là khơng khí bên ngồi mơi trường. Để tăng cường quá trình truyền nhiệt, với máy điều hịa thì dàn nóng
được bố tríquạt gió tạo quá trình trao đổi nhiệt cưỡng bức.
a) Nhiệm vụ
Thải nhiệt của mơi chất ra mơi trường làm mát là khơng khí để ngưng tụ thành lỏng mơi chất.
b) Cấu tạo
Dàn nóng máy điều hịa được chế tạo bằng ống đồng có đường kính 10 mm và được uốn cong hình chữ u tạo thành một tổ hợp, bề mặt ống có cánh nhơm dày 0,15 mm đến 0,2 mm, bước cánh 0,3 mm.
Dàn lạnh:
a) Nhiệm vụ
Là thiết bị trao đổi nhiệt, một bên là lỏng mơi chất ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp, một bên là mơi trường khơng khí phịng điều hịa. Mơi chất nhận nhiệt của khơng khí trong phịng điều hịa và hóa hơi.
b) Cấu tạo
Dàn lạnh có cấu tạo tương tự dàn nóng. Khác dàn nóng ở chỡ: + Kích thước nhỏ hơn dàn nóng
+ Mơi chất vào dưới, ra trên
+ Có nước ngưng trên bề mặt khi máy hoạt động làm lạnh phịng
Chú ý: Khả năng làm lạnh phụ thuộc vào tốc độ quạt Phin lọc
a) Nhiệm vụ
Để lọc bụi cơ học ra khỏi vịng tuần hồn mơi chất lạnh như cát, bụi, xỉ, vẩy hàn, mạt sắt… tránh tắc bẩn và tránh làm hỏng máy nén và các chi tiết chuyển động.
Mỡi lần sửa chữa là mỡi lần phải thay phin
b) Cấu tạo
Phin lọc có cấu tạo bao gồm một đoạn ống đồng hình trụ 21mm, bên trong có lớp lưới đồng. Đầu phin có kích thước nhỏ được hàn với tiết lưu, đầu cịn lại được chia làm 2 đường kết nối với phin. Một đường nối với dàn ngưng, đường cịn lại chỉ được sử dụng khi cân cáp máy điều hịa.
Tiết lưu (cáp, ống mao)
a) Nhiệm vụ
Có nhiệm vụ giảm áp suất và nhiệt độ của mơi chất vào dàn lạnh
b) Cấu tạo
Là một ống đồng có đường kính trong rất nhỏ d = 0,3mm đến 0,5mm tuỳ thuộc cơng suất máy nén. Máy có cơng suất càng lớn, đường kính ống càng to và ngược lại.
Hình 4.37 - Hình ảnh phin lọc máy điều hòa
Đối với máy có cơng suất lớn hơn 2 hp thường sử dụng hai đường tiết lưu và máy lớn hơn 5hp có thể bốn đường.
Thành phần vật liệu
Thành phần vật liệu trong máy điều hịa bao gồm: + Mơi chất lạnh R22, R410A
+ Dầu bơi trơn
a) Mơi chất lạnh
Mơi chất R22 có cơng thức hóa học CHClF2 là chất khí khơng màu, có mùi thơm rất nhẹ. Nếu làm mát nước ở nhiệt độ ngưng tụ 30 0C thì áp suất ngưng tụ là 1,19 Mpa, cịn làm mát bằng khơng khí ở nhiệt độ ngưng tụ 40 0C thì áp suất ngưng tụ là 1,6 Mpa R22 khơng cháy, khơng nổ, khơng độc với cơ thể sống, khơng làm biến chất thực phẩm bảo quản nhưng vơ cùng độc khi bị cháy ở nhiệt độ lớn hơn 400 0C
R22 hịa tan nước rất ít nên khả năng tắc ẩm cũng giảm đi. R22 cũng có tính rửa sạch bẩn, cát trên thành máy nén. R22 hịa tan hạn chế dầu gây khó khăn phức tạp cho việc bơi trơn, ở khoảng mơi chất khơng hịa tan dầu (từ -40 0C đến -20 0C) dầu có nguy cơ bám lại dàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu.
Theo hiệp định KYOTO tháng 12/1997, các nước phát triển phải giảm thiểu hiệu ứng phá hủy tầng Ozon để bảo vệ mơi trường. Mơi chất R410A đáp ứng được các yêu cầu trên và trở thành mơi chất có thể thay thế dần cho mơi chất R22 sử dụng cho máy điều hịa. Cũng theo hiệp định này thì thời hạn lệnh cấm sử dụng mơi chất R22 có hiệu lực tại các nước đang phát triển như Việt Nam là năm 2045.
Mơi chất R410A cĩ tính chất hĩa học tương tự như tính chất của R22, ít độc hại, khơng cháy và hĩa tính ổn định. Tuy nhiên, vì mật độ bay hơi của mơi chất R410A cao hơn mậtđộ khơng khí, cho nên nếu mơi chất bị rị rỉ ra ngồi trong phịng kín thì nĩ sẽ nằm ở tầng thấp và gây nên thiếu ơ xy. Hơn nữa, nếu mơi chấttiếp xúc trực tiếpvới ngọn lửa thì nĩ sẽ tạo thành khí độc.Bởi vậy, một điềurất quan trọng là phải dùng mơi chất trong mơi trường được thơng giĩ tốt và hạn chế mơi chất đọng lại trong phịng.
Bảng 3.3 Đặc điểm mơi chất R22 và R410A
Tên Mơi chất (HCFC) Mơi chất (HFC)
R22 R410A
Thành phần hĩa học HCFC22 HFC32/HFC125
Kiểu mơi chất Mơi chấtđơn Hỡn hợp mơi chấtcận Azeotropic
Clo Cĩ chứa Khơng chứa
Mứcđộ an tồn A1 A1/A1
Trọnglượng phân tử 86,5 72,6
Nhiệtđộ sơi, 0C -40,8 -51,4
Áp suất bay hơi(ở 250C), MPa 0,94 1,557 Mậtđộhơi bão hịa (ở 250C), kg/cm2 44,4 64,0
Sức phá hủytầng ơ zơn (ODP)*1 0,055 0
Khảnăng gây ấm lên tồn cầu (GWP)
*2 1700 1730
Phươngthức nạp gas Nạp gas ởthểhơi Nạp gas ởthểlỏng Nạpbổ sung vì rị rỉ ga Cĩ thể Khơng thể
Vì mơi chất R410A là hỡn hợp mơi chất cận azeotropic được tạo thành bởi HFC32 (R32) và HFC125 (R125) nên mơi chất R410A là mơi chất khơng đồng sơi vì vậy khi nạp gas, phải nạp ở thể lỏng. Nếu máy điều hịa dùng mơi chất R410A mà bị rị rỉ làm máy kém lạnh thì phải xả bỏ tồn bộ mơi chất lạnh trong hệ thống máy và nạp lại hồn tồn. Vì khi rị rỉ thành phần dễ bay hơi sẽ bị tổn thất nhiều hơn nên tỉ lệ hỡn hợp đã bị thay đổi, dẫn đến loại mơi chất cịn tồn lại trong máy khơng phải là loại mơi chất R410A nữa.
Điểm khác biệt của mơi chất R410A so với mơi chất R22 là áp suất ngưng tụ của nó cao gấp 1,6 lần so với mơi chất R22. Do đó các dịch vụ kỹ thuật và các dụng cụ dịch vụ của nó cũng khác hẳn các loại máy dùng mơi chất R22. Năng suất lạnh riêng thể tích của nó cao hơn loại mơi chất R22 gấp 1.6 lần. Điều này có nghĩa là kích thước máy nén của tất cả các máy lạnh dùng mơi chất R401A nhỏ hơn máy nén của máy lạnh dùng mơi chất R22 rất nhiều.
So với Gas R22 thì máy lạnh sử dụng Gas 410A sẽ cho độ lạnh sâu hơn, tiết kiệm điện hơn nếu được lắp đặt đúng kĩ thuật và sử dụng vật tư ống đồng đúng tiêu chuẩn khi thi cơng.
Hì n h 4.38 - Đ ồ th ị l p – h m ơi ch ất R2 2
b) Dầu bơi trơn trong hệ thống lạnh
Dầu bơi trơn trong hệ thống lạnh có nhiệm vụ là:
- Bơi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén, giảm ma sát và tổn thất năng lượng do ma sát, Hì n h 4.39 - Đ ồ th ị l p – h m ơi ch ất R2 2
- Tải nhiệt từ bề mặt ma sát ở pitttơng, ổ bi, ổ bạc ra vỏ máy và tỏa ra mơi trường, giữ kín khoang nén trong máy nén trục vít
- Chống rị rỉ mơi chất ở một vài vị trí có mối nối rắc co
Dầu bơi trơn chủ yếu ở cac-te máy nén và theo mơi chất qua tất cả các thiết bị của hệ thống lạnh vì vậy dầu kỹ thuật lạnh có yêu cầu rất khắt khe: