压缩机 / Compressors
制冷系统”心脏”。占机组成本 20-35%，选型直接影响能效、可靠性、噪音与变频范围。
6.1 主流压缩机类型对比 Compressor Types Comparison
| 类型 | 英文 | 容量范围 | 应用 | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| 活塞式（往复式） | Reciprocating | 1-50 kW | 家用/小型商用 | 便宜、振动大、效率一般 |
| 涡旋式 | Scroll | 3-60 kW | 多联机、家用空调 | 低噪、高可靠、可变频 |
| 螺杆式 | Screw (Rotary) | 50-1500 kW | 大型冷水机、热泵 | 高可靠、可无级调节、效率高 |
| 离心式 | Centrifugal | 300-10000 kW | 大型中央空调 | 大流量、效率极高、防喘振 |
| 磁悬浮离心 | Magnetic-Bearing Centrifugal | 100-1500 kW | 高端冷水机 | 无油、变频宽 25-100% |
6.2 涡旋压缩机 Scroll Compressor
- 结构：动涡旋 Orbiting Scroll + 静涡旋 Fixed Scroll，月牙形腔 Crescent-Shaped Chambers
- 工作过程：吸气 → 压缩 → 排气，3 个腔同时工作
- 优点：连续压缩 Continuous Compression、无吸排气阀、振动小、效率高
- 变频：通过改变转速调节容量（25-120 Hz）
- 关键技术：油平衡（高低压腔间）、轴向密封 Axial Seal、径向密封 Radial Seal
- 低压腔 vs 高压腔 Low-Side Shell vs High-Side Shell：热泵低压腔效率高
6.3 螺杆压缩机 Screw Compressor
- 结构：阴转子 Female Rotor + 阳转子 Male Rotor 啮合
- 容量调节：滑阀 Slide Valve 移动改变有效齿长（10-100% 无级调节）
- 内容积比 Built-in Volume Ratio (Vi)：可调内容积比 Variable Vi 适合变工况
- 喷液冷却 Liquid Injection Cooling：低温热泵 -25℃ 喷液态制冷剂冷却吸气
- 油路：油分离器 Oil Separator → 油冷却器 Oil Cooler → 油过滤器 Oil Filter → 轴承 Bearing / 平衡活塞 Balance Piston
- 半封闭螺杆 Semi-Hermetic Screw：内置电机，低压腔壳体，容量 100-500 kW
6.4 离心式压缩机 Centrifugal Compressor
- 原理：叶轮 Impeller 高速旋转产生的离心力提高气体动能，再经扩压器 Diffuser 转为压力能
- 特点：流量大、转速高（3000-30000 rpm）、单级压比 1.5-3、多级压比可达 8
- 变频：VFD 可降 50% 容量，无喘振范围扩大
- 喘振 Surge：流量小于喘振点时，气流反向波动，需设最小流量阀 Anti-Surge Valve
- 磁悬浮 Active Magnetic Bearings (AMB)：无接触、无润滑油，变频范围宽 25-100%
- 气悬浮 Aerodynamic Bearings：箔片轴承 Foil Bearing，低端方案
6.5 活塞压缩机（家商用） Reciprocating Compressor
- 类型：往复式 Reciprocating、旋转式 Rotary (Swing Piston)、变频转子 Variable Speed Rotary
- 容量调节：定速 ON/OFF；变频无极调速；气缸卸载 Cylinder Unloading
- 应用：家用空调 R32、冰箱、超市陈列柜、商用展示柜
6.6 压缩机选型要点 Compressor Sizing Criteria
- 容量匹配 Capacity Match：Q_额 / COP_设计工况 ≥ 设计需求，余量 10-15%
- 工况匹配 Operating Window：压比 PR < 8（涡旋）/ 12（螺杆）；冷凝温度 ≤ 65℃
- 变频范围 Turndown Ratio：低负荷时可降至 25%，匹配部分负荷工况
- 低温工况：-25℃ 蒸发需选 EVI 喷气增焓压缩机
- 可燃制冷剂 Flammable Refrigerant：R290 需 A3 安全认证、防爆接线盒
- 润滑油 Lubricant：
- POE Polyolester（HFC 主流）
- PVE Polyvinyl Ether（R410A）
- PAG（汽车 R134a）
- 矿物油 Mineral Oil（R22 旧）
研发应用
- 冷水机组 Chiller：螺杆 / 离心压缩机 + 满液式 / 降膜式蒸发器组合
- 多联机 VRF Variable Refrigerant Flow：变频涡旋 + 电子膨胀阀 + 直流风机
- 低温热泵 Low-Temp Heat Pump：EVI 喷气增焓压缩机（运行范围 -25℃~43℃）
- 变频降噪 Variable Speed for NVH：夜间低速模式，噪音降 5-8 dB
- 油路平衡 Oil Management：并联多机共用吸气总管时油平衡管设计
- 防液击 Liquid Slug Protection：储液器、汽液分离器、吸气温控保护
- 壳体加热带 Crankcase Heater：停机时加热防止制冷剂溶入润滑油
Concepts Referenced
Entities Referenced
Notes
压缩机选型是制冷系统最关键决策之一，决定整套机组的能效、可靠性、噪音与成本结构。研发工程师应建立压比-COP-排气温度三维选型工具。
2024-2026 标准提示:ASHRAE 90.1-2025 / EU F-Gas 2024/573 / AIM Act 2025 / GB 19576。详见 暖通-2026更新 与 hvac-quick-ref。