家用热泵型空调的结构原理，如何切换制冷制热以及毛细管组的作用

现代家用空调一般为冷暖两用的热泵型空调，其核心是通过四通阀切换夏季制冷模式和冬季制热模式，同时设置毛细管组以适应制冷和制热工况下的不同需求。

一、热泵空调的结构组成

家用热泵型空调由室外机和室内机组成，包含四大核心部件以及其它辅助部件。通常室外机内集成压缩、冷凝、节流三大件以及四通阀、室外机风扇等辅助部件，室内机集成蒸发器以及滤网、室内机风扇等辅助部件。

1、压缩机

压缩机的作用是压缩升压，吸入低温低压的制冷剂气体，通过压缩使其成为高压高温的气体，为热量转移提供动力。

家用空调常见的压缩机有涡旋式、转子式等，型号较小时采用转子式，较大时多用涡旋式。

2、冷凝器（制热时为“散热器”，制冷时为“室外换热器”）

冷凝器的作用是放热冷凝，高温高压的制冷剂气体在此冷凝，放出的冷凝热传递给周围环境。

一般称室外机换热器为冷凝器，它在夏季制冷时用作冷凝器，散热至室外空气。冬季制热时，四通阀切换室内换热器用作冷凝器，向室内空气散热就是供暖。

冷凝器通常为翅片管式结构，由铜管和铝翅片组成，冷媒走铜管内，铜管外焊铝翅片以增大换热面积。

3、蒸发器

蒸发器的作用是吸热蒸发，低温低压的制冷剂液体在此蒸发，需要吸收蒸发热，吸收的热量取自外部环境。

一般称室内机换热器为蒸发器，它在夏季制冷时用作蒸发器，从室内空气吸热，实现制冷效果。冬季制热时，四通阀切换室外换热器用作蒸发器，从室外空气吸取低温热，转移到室内用于供暖。

通常蒸发器同冷凝器一样为翅片管式结构，材质为铜铝复合，在铜管上焊接铝翅片以增大换热面积。

4、节流装置

节流装置的作用是节流降压并控制制冷剂流量，将高压的制冷剂液体节流为低压，为蒸发器的蒸发吸热做准备。

家用空调常用的节流装置家由毛细管和电子膨胀阀，小型空调常用毛细管，性价比高，高端机型采用电子膨胀阀，调节更精准。

5、四通换向阀

四通阀是切换制冷/制热模式的核心部件，通过改变制冷剂的流动方向，使室内机换热器在夏季吹冷风、冬季吹热风。

四通阀通过内部的滑块位置调整制冷剂的流向，通常断电时为制冷模式，通过滑块复位使压缩机排气流向室外换热器，放热冷凝并向室外排热。通电时为制冷模式，通过滑块移动使压缩机排气流向室内换热器，放热冷凝并向室内供暖。

6、其它辅助部件

风机，分为室内机和室外机风扇，强迫并加速室内和室外空气的流动，增强换热器的换热效率。

制冷剂，在系统内循环，通过相变（气态/液态转化）传递热量，以前常用R22，现在使用R32、R410A等环保冷媒，。

过滤器，去除制冷剂中的杂质和水分，保护压缩机等部件。单向阀，阻止制冷剂反向流动，确保在不同模式下，只有适配当前工况的毛细管参与工作。

二、热泵制冷与制热

热泵空调的制冷和制热过程基于制冷剂的相变循环（汽化吸热、液化放热），通过四通换向阀改变制冷剂流向实现模式切换。

1、制冷模式

制冷剂流向为：压缩机→室外冷凝器→节流装置（毛细管）→室内蒸发器→返回压缩机。

压缩机将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压气体，排入室外冷凝器；

高温高压的制冷剂气体在冷凝器中向室外空气放热，冷凝为高压液体；

高压液体经毛细管节流降压，成为低温低压的气液混合物，进入室内蒸发器；

低温低压的制冷剂液体在蒸发器中从室内空气吸热，汽化为气体，室内空气温度降低（制冷效果）；

蒸发器气体被压缩机重新吸入，完成一个循环，如此往复循环，持续对室内制冷。

2. 制热模式

制冷剂流向为：压缩机→室内冷凝器（此时为“散热器”）→节流装置→室外蒸发器→返回压缩机。

四通换向阀切换方向，压缩机排出的高温高压气体进入室内冷凝器；

高温高压气体在室内冷凝器中向室内空气放热，冷凝为高压液体（室内升温，制热效果）；

高压液体经毛细管节流降压，成为低温低压的气液混合物，进入室外蒸发器；

低温液体在室外蒸发器中从室外空气中吸收热量（即使低温环境，空气中仍有热量），汽化为低温低压气体；

气体经四通换向阀回到压缩机，完成一个循环，如此往复循环，持续向室内供暖。

当室外温度过低（如低于-5℃），热泵制热效率下降，部分空调会启动电辅热（加热丝）辅助制热，但能耗会增加。

三、毛细管组的作用

制冷和制热时，制冷剂的流动方向相反，冷凝器与蒸发器的角色互换，导致系统对制冷剂的节流需求不同。

通常制热时室外换热器为蒸发器，由于冬季室外气温低，需要节流后的压力更低，因此需要更长和更细的毛细管进行节流，为此引入了毛细管组结构。

毛细管组通常由主毛细管、辅助毛细管和单向阀组成，其结构形式通常为辅助毛细管与单向阀并联，再与主毛细管串联。

制冷模式下，单向阀为正向导通，制冷剂流过主毛细管后直接通过单向阀，旁通掉了辅助毛细管。也就是说，制冷时毛细管的节流长度就是主毛细管长度，主毛细管也称为制冷毛细管。

制热模式下，制冷剂流向改变，单向阀为逆向截止，制冷剂只能先流经辅助毛细管再通过主毛细管。也就是说，制热时毛细管的节流长度为主毛细管加上辅助毛细管的合计，增加了节流长度，辅助毛细管也称为制热毛细管。

四、结语

家用热泵型空调通过“压缩-冷凝-节流-蒸发”的循环，利用制冷剂的相变转移热量，通过四通阀的切换，实现对室内的制冷和制热。

热泵空调的核心优势是制热时无需像电暖器那样“消耗电能产热”，更多的是“搬运室外环境热量”，因此能效比（COP）远高于传统的电加热设备。

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