空氣能熱泵中，四通閥的結構及工作原理與維修

        四通閥動作原理及結構特點入手，分析市場出現的換向不良（串氣）產生原因及正確的判別方法，希望對空氣能熱泵售后維修有所幫助。


        四通閥結構及工作原理


        1.電磁四通換向閥主要應用在熱泵設備中，由于在結構上主要有4根管道與它相連，所以常叫四通閥。


        2.它的作用是通過改變系統中制冷劑的流向，來改變空調器兩器的功能，實現制冷、制熱或除霜等功能的切換。


        3.電磁四通換向閥由兩部分組成，一部分為電磁導向閥，另一部分為四通換向閥，四通換向閥是通過電磁導向閥來控制的，二者之間用三根導向毛細管連接，其結構如圖所示：






        4.從圖中可以看出，電磁導向閥由閥碗、彈簧、鐵芯和電磁線圈等組成，閥體上開有四個連接導向毛細管的閥孔。


        5.當制冷運行時，線圈不通電，因彈簧的推力而使鐵芯和閥碗一起向左移動，此時毛細管d與c相通（高壓），毛細管a與b相通（低壓），從而推動四通換向閥滑塊向左移，四通閥E與S相通，D與C相通；


        6.當制熱運行時，電磁導向閥線圈通電，電磁場吸引銜鐵右移，彈簧被壓縮，鐵芯推動閥碗一起右移，使毛細管a與d相通（高壓），毛細管b與c相通（低壓），從而推動四通換向閥的滑塊向右移動，D與E相通，C與S相通。


        7.四通換向閥由閥體和4根連接管組成，4根接管中3根在同一側，中間接管壓縮機吸氣管連接，其余2個與室內、外換熱器相連，另外一個接管在另一側，與壓縮機排氣管相連接，閥體內設有半圓形滑塊和兩個帶小孔的活塞，滑塊作為閥門，可在閥體內左右移動，使下側的兩根連接管通過滑塊覆蓋住的兩個閥孔而連通，下側的另一連接管通過另一閥孔與閥體相通，活塞與滑塊通過閥架連接在一起，可同步移動。


        8.當熱泵制冷運行時，電磁閥線圈斷電，鐵芯推動閥碗左移，此時毛細管d與c相通（高壓），毛細管a與b相通（低壓），因毛細管c、d與壓縮機排氣管相通，內充滿高壓氣體形成高壓區，而毛細管a、b與壓縮機吸氣管相通，形成低壓區，此時活塞在壓力的作用下向左側移動，D與C相通，D管內的高壓制冷劑氣體經C管進入室外換熱器（作為冷凝器）向室外散熱，再經毛細管進入室內換熱器（蒸發器），再由E管進入S管，最后回到壓縮機，完成制冷循環，如圖一所示：







        當熱泵制熱運行時，電磁閥線圈接通電源，鐵芯帶動閥碗右移，使毛細管a與d相通（高壓），毛細管b與c相通（低壓），因毛細管a、d與壓縮機排氣管相通，內充滿高壓氣體形成高壓區，而毛細管b、c與壓縮機吸氣管相通，形成低壓區，此時活塞在壓力的作用下向右側移動，D與E相通，D管內的高壓制冷氣體經E管進入室內換熱器（作為冷凝器）向室內散熱，再經毛細管進入室外換熱器（蒸發器），再由C管進入S管，最后回到壓縮機，完成制熱循環，如圖二所示：









        空氣能熱泵系統中四通閥故障判斷


        一、四通閥的結構特點


        1.中間流量：


        由四通閥結構不難發現，當主滑閥處于中間位置狀態時，如下圖所示，E、S、C三條接管互相串通，有一定的中間流量，此時，壓縮機高壓管內的冷媒可以直接流回低壓管。設計中間流量的目的是當主滑閥處在中間位置時，能起到卸壓的作用，避免空調系統受高壓破壞。


        2.壓力差與流量的關系：


        四通閥換向的基本條件是活塞兩端的壓力差（即排氣管與吸氣管的壓力差）（F1-F2）必須大于摩擦阻力f ，否則，四通閥將不會換向。換向所需的最低動作壓力差是靠系統流量來保證的。


        當左右活塞腔的壓力差（F1-F2）大于摩擦阻力f 時，四通閥換向開始，當主滑閥運動到中間位置時，四通閥的E、S、C三條接管相互導通，壓縮機排出的冷媒一部份會從四通閥D接管直接經E、C接管流向S接管（壓縮機吸氣口），形成瞬時串氣狀態。此時，若壓縮機排出的冷媒流量遠大于四通閥的中間流量損失，高低壓差不會有大的下降，四通閥有足夠大的換向壓力差使主滑閥到位；如果壓縮機排出的冷媒流量不足時，因四通閥的中間流量損失會使高低壓差有較大的下降，當高低壓差小于四通閥換向所需的最低動作壓力差時，主閥閥便停在中間位置，形成串氣。


        二、造成冷媒流量不足的可能原因


        1 空氣能熱泵系統泄漏，造成系統冷媒循環量不足；


        2 天氣很冷時，冷媒蒸發量不夠；


        3 四通閥與系統匹配不佳，即所選四通閥中間流量大而系統能力小；


        4 空調機換向時間。一般系統設計為壓縮機停機一定時間后四通閥才換向，此時高低壓趨于平衡，換向到中間位置便停止，即四通閥換向不到位，主滑閥停在中間位置，下次啟動時，由于中間流量作用造成流量不足；


        5 壓縮機啟動時流量不足。




        三、四通閥換向不良原因：


        1.四通閥線圈斷路、短路或電壓不符合線圈性能要求，造成先導閥的閥芯不能動作；


        2.由于外部原因，先導閥部變形，造成閥芯不能動作；
    

        3.先導閥毛細管變形或堵塞，造流量不足，形成不了換向所需的壓力差；


        4.主閥體變形，活塞部被卡死而不能動作；


        5.冷凍油變質或系統內進入雜物，四通閥活塞卡死；


        6.四通閥焊接時，溫度過高，內部零件發生熱變形而不能動作；


        7.空氣能熱泵系統冷媒泄漏，冷媒循環量不足，達不到換向所需的壓力；


        8.壓縮機溫度過高，由于制冷劑泄漏等原因壓縮機得不到很好的冷卻，排氣溫度過高導致四通閥內部零件變形卡死或換向不靈。




        四通閥的檢修與更換


        一、四通閥故障檢查步驟


        1.檢查四通閥的供電電路，空調是在制熱運行時才對四通閥供電，通過供電檢查可以確定是四通閥問題還是控制電路問題。


        2.檢查四通閥線圈，確認供電正常后，應檢查線圈是否正常，在線圈通電時，應能聽到鐵芯吸合時產生的“咔嗒”聲，同時還能聽到主閥換向產生的“呲呲”聲。當懷疑線圈有問題時，可測量其電阻，正常時應在1.4KΩ左右，如果電阻值很小或是無窮大，表明線圈內部有短路或斷路。當線圈斷路時，制冷正常，但無法制熱，內機蒸發器結霜。當線圈短路開機制熱，可能燒壞保險絲，使整機不能工作。


        3.檢查主閥，通過檢查進出主閥制冷劑的溫度，可以判斷主閥是否正常。空調制冷運行時，D與C相通并與壓縮機排氣口相連（），E與S相通并與蒸發器回氣相連（較冷）；制熱運行時，D與E相通并與壓縮機排氣口相連（較熱），E與C并與冷凝器回氣相連（較冷）；


        4.當四通閥串氣時，E、S、C之間的溫差可能不明顯，回氣壓力升高接近于排氣壓力，先不要急于更換四通閥，先檢查系統是否缺氟，因為缺氟往往導致壓力差無法建立，四通閥不能正常換向，此時應沖注適量的制冷劑，再看換向是否正常。若還不能正常，可輕輕敲擊閥體，反復通斷電，如輕微卡死一般可以恢復正常。如還不能正常，則更換四通閥。




        二、四通閥更換注意事項


        1.若四通閥為輕微卡死換向不靈，不要貿然更換，可先對線圈反復通斷電或輕敲擊閥體，強迫吸動滑塊。


        2.在更換四通閥前，緩慢放掉系統中制冷劑，系統中充入氮氣，焊下四通閥。


        3.四通閥換向不靈往往由系統內有雜質造成，遇到四通閥損壞，不能“頭痛醫頭”地一換了之，應找到原因，如在拆四通閥時，觀察冷凍油的顏色，如油己變色且有雜質，應對系統用高壓氮氣進行清洗，必須時還要更換冷凍油，否則不久新換的四通閥將可能再次卡死。


        4.焊接時，系統中要充入氮氣，四通閥應用濕毛巾包裹好，先焊接接壓縮機的排氣管，再焊接3根并排管子中間的壓縮機回氣管，最后焊接兩側與蒸發器及冷凝器接管。


        5.焊接結束待閥體冷卻后，充入高壓氮氣對系統進行檢漏，確保各焊接點無漏后抽真空加氟。




        四通閥的換向壓力差與壓縮機的排氣量有直接關系，使用前請確認四通閥與系統的匹配。本文從四通閥的動作原理和結構特點及換向條件等進行了闡述，分析了引起四通閥換向不良的原因及四通閥一般故障判定和維修方法，希望對空氣能熱泵維修技術人員有一定的幫助。