这就是温度/压力的关系,以及压力如何影响制冷剂的沸点。当制冷剂的压力上升时,温度和沸点也会上升。当压力下降时,温度和沸点也会下降。空调(和一些加热)系统利用这一点,冷却(加热)建筑物内的空气。
在正常系统中,压缩机压缩制冷剂蒸汽。这将导致蒸汽处于高温和高压状态。热的蒸汽通过冷凝器线圈,其中一些热量被转移到外部空气中。当蒸汽最终从冷凝器中出来时,它是一种热液体。热的液体通过液体管线,进入建筑物,走向蒸发器盘管。在热液态制冷剂到达蒸发器之前,它被强制通过一个计量装置。实际使用的装置取决于系统,但毛细管是常见的。
当热液体被迫通过计量装置时,压力会大幅下降。压力下降导致液体的温度和沸点也下降。当室内空气被迫通过蒸发器盘管时,盘管中的冷液态制冷剂从空气中吸收热量。热量使制冷剂沸腾,使其变为低压蒸汽。当制冷剂到达蒸发器的末端时,它是一种冷却的蒸汽。当系统中的制冷剂含量较低时,制冷剂的压力也会降低,因此温度也会降低。在一个正常的系统中,蒸发器开始时制冷剂的温度将正好在水的冰点温度(32°F)附近。当室内空气流过冷却盘管时,空气中的水分会在盘管上凝结。当制冷剂不足时,蒸发器盘管开始处的制冷剂温度将比水的冰点(低于32°F)更低。由于盘管温度太低,盘管上形成的冷凝水会结冰。当冰块在盘管上堆积时,它限制了通过盘管的空气流动。由于这种限制,制冷剂无法从经过盘管的室内空气中吸收足够的热量。这就导致制冷剂在蒸发器中后期沸腾,从而导致沿着盘管进一步形成冰。这种情况继续发展,直到整个蒸发器成为一块冰。一旦发生这种情况,制冷剂就会在吸气管中开始沸腾。这将导致吸气管的温度下降,就像在蒸发器中一样,导致冷凝水结冰。
最终,冰冻会一直延伸到压缩机,这才是问题的真正开始。如果在这种情况下运行时间过长,液态制冷剂会回到压缩机中。如果发生这种情况,压缩机就会损坏。
还应该注意的是。一旦制冷剂液位下降过低,系统就会停止工作。所以这个问题只发生在 “甜蜜点",即制冷剂含量低,但不能太低。
先说一些背景。暖通空调由一个封闭的制冷剂循环组成。在您家的外面会有一个压缩机和盘管。压缩机压缩制冷剂,压缩的过程迫使制冷剂释放出多余的热量,从盘管中排出。在您家里面是一个带有盘管的蒸发器装置。制冷剂通过一个狭窄的开口,此时它在另一边以气体的形式膨胀(想一想喷雾罐)。转化为气体的过程吸收了盘管的热量(盘管在进入管道的途中有回风从盘管上经过)。
当制冷剂含量不足时,对这种影响有不同的理解。我看到过这样的描述:那里的制冷剂少了,无法吸收家里的热量,闭环在排出外面聚集的少量热量后,会变得太冷。但在我看来,想象一下蒸发器盘管的压力下降的影响更合理。这些盘管中的压力下降越多,制冷剂膨胀成密度越来越小的气体,温差就越极端。但请记住,你仍然有更少的制冷剂移动热量,所以虽然剩下的制冷剂更冷,但它的效率也更低。
此外,这种较低温度的制冷剂也有一个缺点。一旦盘管降到冰点以下,回风中经过盘管的水分就不会直接凝结,从冷凝水排水口流出(想想在炎热潮湿的日子里,你的盘管平时也是这样的)。相反,冷凝水会冻结,直到它成为一个固体冰块,没有空气可以通过。如果您在室外温度过低时运行HVAC,也会发生同样的问题,室外盘管会带走很多热量,当制冷剂通过蒸发器时,温度会低于冰点。这就是为什么暖通空调的尺寸不要过大的原因,它会使空气冷却得太快,导致冻结,而且它会运行很短的时间,但由于这些短暂的运行时间,没有去除足够的水分,让你在夏天非常潮湿。