无论对新手还是有经验的HVAC/R技术人员来说，致冷和空调系统的故障检修都是非常具有挑战性的。不管你经验如何、设备多大，抑或处于何种位置的未被，进行系统检修的关键是对致冷原理要有深刻的理解-其中包括过热和过冷的原理。再就是要有适合的工具和一定的专业知识，并且利用这些专业指示快速、高效的使用手中的工具。
维修人员常常需要同时了解某个系统的温度、压力、电压、电流值的具体大小，也就是说，功能单一的仪表无法对系统进行全面分析。所以常常需要使用多种工具。
本文主要介绍如何应用过冷和过热原理对HVAC/R设备进行故障检修。同时介绍如何正确的使用测温仪、数字万用表、压力/真空模块、HVAC/R附件完成一些典型的检修任务。为了便于说明数字测温仪、万用表、附件如何使HVAC/R系统的维修和维护变得简单、快速、准确，本文特意介绍了一些基本的致冷原理。
制冷循环
根据热量从温度较高区域流向较低区域的原理，制冷循环可分为七个阶段：
1. 热气体压缩
2. 冷却
3. 冷凝
4. 过冷
5. 膨胀
6. 蒸发
7. 过热
基本蒸气压缩制冷系统主要由四部分组成：计量装置（例如毛细管、固定式节流管/活塞，或者热力膨胀阀）、蒸发器、压缩机、冷凝器。 （请参阅图 1。）压缩能量将蒸气压力提高，使其沸点低于冷凝介质温度，换句话说，压缩机将制冷剂的沸点提高到某一温度，在该温度下，流经冷凝器的空气（或水）足以将制冷剂冷凝为液体。当制冷剂通过冷凝器盘管时，又会再次被冷却，使液态制冷剂的温度低于其沸点，从而保证它到达蒸发器之前的路途中即使经历压降也依然保持液态。该低于沸点的冷却过程被称为过冷。
 使用红外测温仪测量屋顶制冷系统。 |
 图1.制冷系统 在典型的制冷系统中，压缩机将热气体送到冷凝器，随后，冷凝液通过蒸发器中的一个膨胀阀，进行蒸发并获取来自被冷却区域的热量。 随后，气体制冷剂进入压缩机，并通过压缩过程提高压力和温度。制冷剂从压缩机返回冷凝器，这个循环过程周而复始。 |
蒸发器入口处的计量装置的作用相当于一个水坝摂，可限制制冷剂流量并降低其压力，使其达到比原来低的新沸点。该新沸点比蒸发器介质（空气或水）温度低，因而流过蒸发器的空气或水将使制冷剂沸腾。等到蒸发器内所有的制冷剂全部通过沸腾变成气体后，蒸气在通过蒸发器的过程中又另外获得了更多热量。蒸气温度高于沸腾温度的多少被称为过热。
压缩机对气体进行压缩使其压力升高，并同时使气体的温度升高。随后热气被送到冷凝器进行冷却，向外释放热量，并逐步使气体重新变成液体。
注意：
通常制冷系统中不使用储液器，一般主要依靠毛细管或固定计量装置。
当处于高压下的液体到达计量装置时，整个过程又会重新开始。
在绝大多数制冷系统的维修过程中，技术人员为了确定系统性能都要测量温度和压力。通过紧密监测系统的温度和压力，可以确认系统的控制和运行是否正常，从而确保延长系统的寿命，降低能量消耗。
通常，测量系统关键点的温度和压力可以帮助发现故障发生的位置。我们后面将介绍此类测量的例子。
 图 2 过热温度测量点 |
过热及其测量
在系统蒸发器内，为了使液体变成气体，需要在沸腾温度下给液体继续增加热量。沸腾温度通常也被称为饱和温度。当所有制冷剂经过沸腾变成气体时，高出沸点的温度部分就被称为过热。
要想了解吸气管过热的情况，就需要知道吸气压力和两个温度棗给定压力下蒸发器的沸腾温度和吸气管上蒸发器出口处的制冷剂温度（通常被称为过热温度/压力法）。
使用压力－温度(PT)表可以确定沸腾温度的大小。对于较老的CFC、HCFC制冷剂和一些较新的不损害臭氧层的制冷剂例如R134a来说，只要蒸发器内的压力保持不变，饱和或沸腾阶段的沸腾温度就不会发生变化。
对于新的混合制冷剂来说，在沸腾或饱和阶段温度会发生变化。这种现象被称为温度滑移。温度滑移为10 °F (5 °C) 或更高的现代制冷剂都使用露点温度， 该温度是最后一滴制冷剂沸腾变为气体时的温度。超过露点温度所升高的温度部分被称为过热。（请参阅图 2。）
利用福禄克产品确定过热的最佳方法是使用管钳式温度探头和压力/真空模块，再加上带有K型热电偶测量功能和mV输入的适用的福禄克数字万用表。由于管钳式热电偶可以直接钳在管道上，因而能够更快、更准确的进行管道温度测量，而不像珠形热电偶那样需要使用隔热层或胶带。压力/真空模块允许准确而快速的进行压力测量。
进行过热测量时，记住要等系统运行足够长的时间使温度和压力稳定下来再开始测量，同时要检查流过蒸发器的气流是否正常。使用管钳式探头或Velcro管道探头测量吸气管温度时，需要用探头夹住蒸发器出口处管道的裸露部分。如果管道与蒸发器之间的距离小于15'并且两点之间的压降最小，则可以读取吸气管上压缩机入口的管道温度。（请参阅图 3。）
 图3.使用温度－压力法测量吸气管过热温度。测量吸气管供给阀处的压力， 利用吸气管压力从温度－压力表中查出蒸发器沸腾温度。用福禄克数字测温仪测得的吸气管温度减去该温度，得到的差就是过热温度。 |
当管道没有发生氧化或上面没有异物时获得的测量结果最好。接下来，将压力/真空模块连接到吸气管供给阀上（或者歧管仪表组上的制冷剂供给口）。记录管道温度和压力读数，当吸气管内没有异常的阻碍存在时，该压力读数将是蒸发器内沸腾的制冷剂的压力。通过该压力值，从PT表上查出所使用制冷剂类型的蒸发器（或露点）沸腾温度。（请参阅图 4。）从吸气管温度中减去沸腾/露点温度即可得到过热温度。
也可以将珠形热电偶与吸气管连接来测量吸气管温度，这时应小心对热电偶采取隔热措施，并且使用导热复合材料最大限度的减少由于传递到周围空气的热损失带来的误差。
 图 4 压力 – 时间表 所有压力单位为 PSIG；Rre print=真空（英寸水银） |
过冷及其测量
在系统的冷凝器内，将气体转化为液体时，需要将处于饱和冷凝温度下的制冷剂中的热量排出。此时产生的任何温降被称为过冷。如需知道液态管过冷温度的高低，需要首先确定冷凝压力和两个温度值棗测量冷凝压力下的冷凝温度和液态管上冷凝器出口处的制冷剂温度。液态管温度大小可以通过测量冷凝器出口处管道的表面温度测得，（请参阅图 5。）
注意：
使用PT表可以查到冷凝温度。对于具有高温度滑移的新型混合制冷剂来说，该温度被称为泡点(BP)温度。查看图 2。
在使用管钳式探头或Velcro管道探头测量过冷温度之前，应首先允许系统运行一定时间使温度和压力稳定下来再测量。首先确认气流是否正常，然后用管钳式探头钳住液态管测量液态管温度。将压力/真空模块连接于液态管的供给口上（或者当如果无法使用液态管供给阀口时，连接于压缩机的排气管上）。
 使用DMM和管钳式探头测量液态管温度。 |
记录液态管温度和压力读数，根据所使用的制冷剂类型使用PT表将液态管压力转换成温度，两个温度之差即为过冷值。
问题诊断
利用过热和过冷测量得到的数据可以确定HVAC/R系统内的各种状态，其中包括制冷剂充入量的多少以及确认计量装置的运行状态。利用这些测量还可以确定冷凝器、蒸发器、压缩机的效率。
有一点非常重要，就是在根据测量数据得出结论之前，要检查外部条件对系统性能的影响。尤其应该检查盘管表面的气流是否正常（单位是立方米/分钟，CFM）、压缩机电机以及相关电气负载的线电压。不要忘记检查盘管表面是否存在明显问题，例如蒸发器上部的空气过滤器是否变脏，或者检查是否有树叶和外部碎屑妨碍了冷凝器表面的气流流动。
利用过热进行故障检查
通过过热值可以发现各种系统问题，其中包括干燥过滤器是否发生堵塞、欠冲、过冲、计量装置故障、气流受阻、风扇电机工作不正常、风机方向不对。通过吸气管过热温度可以很好的进行故障诊断，因为当度说较低时说明压缩机进入了液态制冷剂。正常情况下，进入压缩机的制冷剂都能以高于蒸发器沸腾温度的温度被充分过热，从而确保压缩机仅仅吸入气态而不吸入液态制冷剂。
对于传统的HVAC/R系统，由于使用机械式计量装置，比如说TXV或毛细管，过热温度处于 8 °F到 20 °F之间。对于较新的系统来说，由于都采用电子膨胀阀和固态控制器，因而可以使过热温度低至 5 °F到10 °F。
过热温度较低或等于零说明制冷剂在蒸发器内没有吸收足够的热量完全蒸发为气体。如果液态制冷剂被吸入压缩机，通常会引起撞击，进而损坏压缩机阀门和/或内部机械组件。另外，当液态制冷剂在压缩机内与润滑油混合时，会降低油的润滑能力和增加磨损，从而导致设备提前损坏。
 图5 过冷。经检查确认气流正常后，将管钳式探头或 Velcro管道探头钳在液态管周围。记录温度。然后将压力/真空模块置于液态管的入口处测量液态管压力。根据所使用的制冷剂类型从温度－压力表中查出冷凝温度，得到的温度差就是过冷温度。 |
对于传统的HVAC/R系统，由于使用机械式计量装置，比如说TXV或毛细管，过热温度处于 8 °F到 20 °F之间。对于较新的系统来说，由于都采用电子膨胀阀和固态控制器，因而可以使过热温度低至 5 °F到10 °F。
过热温度较低或等于零说明制冷剂在蒸发器内没有吸收足够的热量完全蒸发为气体。如果液态制冷剂被吸入压缩机，通常会引起撞击，进而损坏压缩机阀门和/或内部机械组件。另外，当液态制冷剂在压缩机内与润滑油混合时，会降低油的润滑能力和增加磨损，从而导致设备提前损坏。
另一方面，如果过热读数过大—高于20 °F到30 °F-说明制冷剂比正常情况下吸收了更多的热量，或者蒸发器内制冷剂过少。造成这种情况的原因可能是计量装置供给量不足、调整不正确或者发生损坏。造成过热温度过高的其他原因包括系统充入的制冷剂不足、制冷剂的流动受到阻碍、系统内有水存在、干燥过滤器阻塞，或者蒸发器热负荷过大。
利用过冷进行故障检查
如果过冷值不正常，说明可能存在各种系统问题，包括制冷剂充入量过多、过少、液态管流动不畅，或者冷凝器气流（当使用水冷冷凝器时为水流）不足。
通常，冷凝器出口处制冷剂的过冷温度在10 °F 到20 °F之间。但是部分现代设备为了满足最低能效标准，其过冷温度也可能低至4°F。
例如，当过冷温度非常低在0到10 °F之间时，说明制冷剂在到达冷凝器途中没有按照正常要求散发热量。造成这种情况的原因包括冷凝器气流不足、计量装置出现问题，例如制冷剂供给量过高、调整不当、开启过大、系统制冷剂充入量不足。多数情况下仅仅是因为冷凝器盘管表面需要进行彻底清理，以消除对气流的妨碍。
过冷温度过高过低说明制冷剂被冷却的程度比正常情况下低。其中原因可能包括系统制冷剂充入量过高、计量装置妨碍流动、调整不当（供给能力低），或者由于 环境温度过低而是头部压力控制出现故障。
制冷循环和故障检修原则总结
下次在进行HVAC/R设备维修或维护时，记住一定要耐心，应用你在本文中学到的知识进行判断。检查设备的过热和过冷温度，一定要对设备进行外观检查，看所有盘管表面是否清洁，风扇的运转方向是否争取。再就是要有适合的工具和一定的专业知识，并且利用这些专业知识快速、高效的使用手中的工具。
数字式测温仪、数字万用表、压力/真空模块、HVAC/R附件将帮助你在第一时间正确的解决问题，维修设备。
 通过测量温度和吸入压力来确定过热。 |