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目前，常見的封閉式螺桿式空壓機(jī)電機(jī)的冷卻方式有吸氣冷卻、補(bǔ)氣冷卻和排氣冷卻三種。通過比較可以發(fā)現(xiàn)這三種形式有著本質(zhì)的區(qū)別。電機(jī)的冷卻形式?jīng)Q定了制冷循環(huán)的配置，從而決定了整個(gè)機(jī)組的綜合性能，在此，筆者將這三種形式展開來說明，并進(jìn)行比較。先假設(shè)無論采取哪種電機(jī)冷卻方式，壓縮機(jī)的理論輸氣量qv，th是一樣的，即壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與轉(zhuǎn)速是相同的。
吸氣冷卻方式
由于吸氣溫度較低，采用吸氣冷卻方式容易將電機(jī)的溫度維持在一個(gè)較低的安全運(yùn)行范圍內(nèi)，目前市面上采用這種電機(jī)冷卻方式的壓縮機(jī)較多。

圖1是采用吸氣冷卻電機(jī)方式的壓縮機(jī)應(yīng)用于制冷循環(huán)的常見壓焓圖。壓縮機(jī)從蒸發(fā)器吸入的制冷劑氣體在進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮之前由于要先冷卻電機(jī)，這樣進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣口的氣體就會(huì)進(jìn)一步過熱，較大的吸氣過熱度會(huì)增大吸入氣體的比容v1，從而降低壓縮機(jī)的質(zhì)量排量qm，單位時(shí)間質(zhì)量流量的降低就意味著制冷量的下降。制冷量：
qm×( h1-h4)
事實(shí)上，實(shí)際的制冷量要較Q0小，假設(shè)制冷劑離開蒸發(fā)器的焓值是h1’的話，實(shí)際的制冷量：
qm×( h1’-h4’)
也就是說h1是吸氣蒸氣冷卻電機(jī)之后的焓值，那么:
Q0’’=qm×( h1-h1’)
就是冷卻電機(jī)吸收的熱量。
從圖中還可以看出，由于過熱度的增大還可能導(dǎo)致功耗的增大。
W=qm×( h2-h1)
這要看h2隨h1變化的敏感性，取決于工質(zhì)本身的特性。國(guó)內(nèi)空調(diào)產(chǎn)品采用干式蒸發(fā)器的較多，干式蒸發(fā)器的過熱度一般為4.44~5.56℃，較滿液式的0.56~1.11℃大很多，因此，如果系統(tǒng)采用干式蒸發(fā)器，這種影響會(huì)表現(xiàn)得更加突出。如果通過優(yōu)化設(shè)計(jì)采用滿液式蒸發(fā)器，雖然較干式蒸發(fā)器有較大的改善，但是由于壓縮機(jī)本身結(jié)構(gòu)上的不足，會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的制冷量和COP 。另外，由于大多數(shù)半封螺桿壓縮機(jī)采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)軸與壓縮機(jī)部分采用“一”字排列，這種排列的壓縮機(jī)占地面積大，要設(shè)計(jì)多壓縮機(jī)大冷量的機(jī)組就會(huì)遇到無法將多個(gè)壓縮機(jī)合理布局的問題。
 補(bǔ)氣冷卻方式
盡管補(bǔ)氣冷卻方式出現(xiàn)得比較晚，但是相對(duì)于吸氣冷卻，這是一次偉大的技術(shù)革新。
圖2是補(bǔ)氣冷卻方式下典型的制冷循環(huán)的壓焓圖。從圖中可以看出，系統(tǒng)通過采用過冷器( 俗稱經(jīng)濟(jì)器) 使冷凝后的液體的過冷度進(jìn)一步提高，以提高系統(tǒng)的制冷量，不過過冷后的液體要分成兩路。一路( qm，ev) 節(jié)流后直接進(jìn)入蒸發(fā)器，節(jié)流后的氣液兩相制冷劑吸收載冷劑中的熱量后蒸發(fā)，產(chǎn)生的氣體由壓縮機(jī)的吸氣口進(jìn)入壓縮機(jī); 另一路小分支(qm，ip) 通過膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器，與來自冷凝器中的液體進(jìn)行換熱后進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)一步冷卻電機(jī)，產(chǎn)生的氣體由補(bǔ)氣口進(jìn)入螺桿與從吸氣口經(jīng)過部分壓縮的制冷劑氣體混合后繼續(xù)壓縮。從圖中可以看出帶補(bǔ)氣較不帶補(bǔ)氣的壓縮機(jī)功耗要小些，帶補(bǔ)氣的循環(huán)的功耗可以表示為
qm，ev×( h2’- h1)+qm×( h3-h2)
而不帶補(bǔ)氣口的壓縮機(jī)的功耗可以表示為
W2=qm×(h3’-h1):
其中：
qm=qm，ev+qm，
因此，節(jié)省功耗:
ΔW=W2-W10
由于吸氣口不再需要冷卻電機(jī)，進(jìn)入螺桿式空壓機(jī)前的制冷劑氣體的過熱度較吸氣冷卻方式小很多，這不僅有利于降低功耗，而且相對(duì)前一方式，由于比容v1的減小，質(zhì)量排量qm會(huì)提高，從而提高系統(tǒng)的制冷量。由此可以看出，采用補(bǔ)氣冷卻的壓縮機(jī)通過合理配置后，如采用經(jīng)濟(jì)器和滿液式蒸發(fā)器，無論是制冷量還是COP值都得到了良好的改善，如果用閃發(fā)罐來代替經(jīng)濟(jì)器，在制冷量和COP上會(huì)收到更好的效果。但是，用閃發(fā)罐代替經(jīng)濟(jì)器必須給每個(gè)壓縮機(jī)配置一個(gè)閃發(fā)罐，因?yàn)殚W發(fā)罐上部出來進(jìn)入壓縮機(jī)補(bǔ)氣口的是飽和氣體，這部分氣體由于質(zhì)量流量的限制不足以正常冷卻一個(gè)以上的壓縮機(jī)電機(jī)，考慮到成本和機(jī)組外形的美觀，除了在單壓縮機(jī)單系統(tǒng)機(jī)組或在雙壓縮機(jī)雙系統(tǒng)機(jī)組上采用外，很少見到在三個(gè)以上壓縮機(jī)的機(jī)組上采用閃發(fā)罐。開利公司設(shè)計(jì)制造的06N系列螺桿壓縮機(jī)采用的就是電機(jī)補(bǔ)氣冷卻方式，這種壓縮機(jī)將電機(jī)和螺桿壓縮部分平行布置，通過一對(duì)增速齒輪將電機(jī)的扭矩傳到雙螺桿的陰轉(zhuǎn)子上，這種布置不僅解決了壓縮機(jī)“一”字布置占地面積大的問題，而且通過增速齒輪增速后，大大提高了壓縮機(jī)的排氣量，從而解決了環(huán)保工質(zhì)R134a制冷效率低的難題。開利公司目前采用這種壓縮機(jī)的機(jī)組30HXC系列最多可以采用四個(gè)壓縮機(jī)組成兩個(gè)互為備用的獨(dú)立系統(tǒng)，單臺(tái)機(jī)組的制冷量可以達(dá)到400冷噸。由于電機(jī)置于補(bǔ)氣側(cè)，需要消耗一部分液體qm，ip來冷卻電機(jī)使其維持在安全的溫度范圍，為了減少這部分液體的使用量，提高機(jī)組的綜合性能，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的滿負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)工況下的電機(jī)溫度一般在80~90 ℃之間。電機(jī)的繞組中埋有兩個(gè)溫度傳感器(一個(gè)備用)，控制器利用電機(jī)溫度這個(gè)模擬量來控制電機(jī)的冷卻，適時(shí)給出報(bào)警并有效保護(hù)壓縮機(jī)。
排氣冷卻方式
目前，采用排氣冷卻電機(jī)的螺桿壓縮機(jī)的制造廠商相對(duì)少些，世界螺桿之父——頓漢布什的VSC系列立式全封閉螺桿壓縮機(jī)就是采用這種電機(jī)冷卻方式。WCFX系列產(chǎn)品是頓漢布什螺桿機(jī)組的典型代表，它以優(yōu)越的性能和穩(wěn)定的表現(xiàn)享譽(yù)世界。圖3是頓漢布什WCFX系列的壓焓圖，這種機(jī)組最多可以采用三臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)，單臺(tái)機(jī)組的最大制冷量可達(dá)430冷噸。它的特點(diǎn)是采用閃發(fā)罐作為經(jīng)濟(jì)器，冷凝后的制冷劑液體經(jīng)過第一次節(jié)流在閃發(fā)罐中閃發(fā)，由于第一次節(jié)流后的液體是從閃發(fā)罐的切線方向進(jìn)入的，形成的制冷劑漩渦會(huì)使更多的制冷劑閃發(fā)。閃發(fā)的目的是為了使積聚在閃發(fā)罐下部的液體過冷，這部分液體再經(jīng)過第二次節(jié)流進(jìn)入滿液式蒸發(fā)器，閃發(fā)出的飽和氣體則由補(bǔ)氣口吸入壓縮機(jī)與部分壓縮的吸氣匯合進(jìn)一步壓縮，然后從排氣口排出。

這種配置有以下三個(gè)優(yōu)勢(shì)：
①閃發(fā)罐的使用可以使機(jī)組的制冷量相對(duì)于不帶補(bǔ)氣的制冷循環(huán)提高約18%，制冷量的增量
②閃發(fā)的飽和氣體與從吸氣口吸入經(jīng)過部分壓縮過的氣體匯合后，氣體的焓值是減小的，這就降低了壓縮機(jī)的功耗，由于閃發(fā)罐上部完全是飽和氣體，其質(zhì)量流量qm，ip較流經(jīng)蒸發(fā)器的質(zhì)量流量qm，ev小很多，如果忽略不計(jì)，則功耗節(jié)省
ΔW0=qm×(h3’-h3)
③由于補(bǔ)氣線路上沒有需要冷卻的電機(jī)，通過的氣體質(zhì)量流量比較小，這又是它區(qū)別于電機(jī)補(bǔ)氣冷卻的地方，也正因?yàn)槿绱耍�它可以采用多臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)共用一個(gè)閃發(fā)罐的形式。在這種單回路的機(jī)組中各壓縮機(jī)可以互為備用，使機(jī)組的結(jié)構(gòu)既緊湊又美觀; 更有甚者，單回路機(jī)組的蒸發(fā)器、冷凝器及電氣控制系統(tǒng)較雙回路簡(jiǎn)單，從而一定程度地降低了制造成本。
電機(jī)的冷卻方式不同，則電機(jī)的保護(hù)形式也就會(huì)有所不同。一般來說，吸氣冷卻與排氣冷卻的電機(jī)保護(hù)模式可以大同小異，一般都采用電機(jī)高溫保護(hù)模塊，通過埋在三相電機(jī)繞組中的感溫探頭感知電機(jī)的各相繞組溫度，溫度信號(hào)傳給電機(jī)高溫保護(hù)模塊，電機(jī)高溫模塊輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)切斷控制壓縮機(jī)的接觸器，這種電機(jī)保護(hù)模式不僅可以對(duì)低吸氣流量或高排氣溫度下的電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，而且對(duì)三相電流不平衡引起的電機(jī)高溫也有同樣的保護(hù)作用。而電機(jī)補(bǔ)氣冷卻方式下電機(jī)的保護(hù)模式就有所不同了，一般是利用埋在電機(jī)繞組中的溫度傳感器信號(hào)作為一個(gè)模擬量通過控制器來控制電機(jī)冷卻支路的供液量、電機(jī)的高溫報(bào)警保護(hù)以及保護(hù)性切斷壓縮機(jī)的運(yùn)行。

通過比較可以看出，壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的配置有著決定性的作用，系統(tǒng)配置上的差異又直接影響了系統(tǒng)的制冷量和能效比。在當(dāng)今這個(gè)日益關(guān)注能源節(jié)約的時(shí)代，空調(diào)系統(tǒng)的能效比已經(jīng)越來越引起了更廣泛的關(guān)注，如何在性能和結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)更優(yōu)良的壓縮機(jī)，如何進(jìn)行更合理地配置是業(yè)內(nèi)人士共同的使命!