随着全球气候的变化和人们生活水平的提高，对于空调器的需求也在不断增加。尤其是在一些特殊环境下，如北美、北欧的酒吧、酒窖、基站等，这些场所需要在室外环境温度极低的情况下仍能正常制冷。传统的空调器在室外环境温度低于15℃时，制冷效果会大打折扣，甚至无法运行。因此，开发一种能够在低温环境下正常工作的空调器显得尤为重要。这种需求催生了低温制冷技术的发展，旨在提高空调器在低温环境下的制冷效率和稳定性。

低温制冷功能对空调器虽然重要，但是在空调产品竞争日益激烈的今天，成本的竞争也被很多厂家看重，随着新冠疫情受到有效控制及各种大宗原材料价格的理性回归，高品质的空调器必将逐步占领市场的主导地位。

传统空调器的制冷操作，其室外环境温度（简称外环温）适宜范围通常设定在１５℃～５５℃，低于１５℃时，系统默认无需制冷，因此无法启动制冷模式。而低温制冷技术则打破了这一界限，使得空调在极端环境下，即外环温低至－３０℃～１５℃时，依然能够保持制冷功能。此时，用户可通过遥控器，在１８℃～３２℃的宽广范围内，灵活设定室内所需温度，享受舒适体验。

当前市场上，许多低温制冷空调机型通过软件升级的方式，在普通空调基础上增添了这一先进功能。实现低温制冷的关键策略之一，是智能调节室外风机的转速，甚至在某些情况下让其暂时停止转动，以此提升冷凝温度，有效防止过冷的制冷剂直接流入室内换热器。这是因为，若制冷剂温度过低，一旦进入室内换热系统，轻则会触发防冻结保护机制，重则会导致换热器严重结霜，影响空调的正常运行，这也是用户在使用此类空调时可能遇到的主要困扰。

在竞争激烈的市场中，尤其是经济较为发达的地区，消费者更加注重产品的性价比。因此，对于那些能够以较小成本增量实现显著技术提升，即“成本增量可控，技术优势明显”的低温制冷空调产品，无疑将更具市场竞争力，更能吸引消费者的目光。

超高效低温及超低温制冷空调器，相较于传统空调器，其创新之处在于引入了双重强化功能：深度低温制冷与极端超低温制冷能力。首先，我们明确界定制冷模式的分类：当室外环境温度T外环不低于15℃时，视为常规制冷模式；而当T外环降至15℃以下，则进入低温制冷范畴，特别是针对当前市场需求，低温制冷能力需涵盖至-30℃的极端环境。

进一步细化，我们设定了更为精确的制冷区间划分：0℃至15℃区间内的制冷，我们称之为低温制冷，它针对的是相对温和的寒冷环境；而针对更为严酷的环境，即-30℃至0℃之间的制冷，我们特别定义为超低温制冷，这需要空调具备更为先进的运行逻辑与技术手段。

针对超低温制冷（室内温度维持在舒适的18℃至32℃之间，即便室外温度低至-30℃至0℃），我们设计了一套高效且经济的解决方案。此方案不仅有效控制了成本增加，更突破了传统空调在极低温度下的运行限制，实现了制冷性能的飞跃。尤为重要的是，通过优化设计与技术创新，该方案能够显著降低能耗，显著提升能效比（EER），为用户带来更加节能、环保的制冷体验。简而言之，这一创新不仅解决了低温环境下的制冷难题，还以更低的能耗实现了更高的制冷效率 。

图：超高效低温制冷空调器循环原理图

当系统转换至超低温制冷模式时，电磁阀1与电磁阀2随即激活，而压缩机与电子膨胀阀则进入休眠状态，此时，液相制冷剂泵作为核心驱动力启动工作。制冷剂的循环路径精心设计：首先，经过室外换热器冷凝的超冷液态制冷剂流经电磁阀2，随后，在液相制冷剂泵的强大动力下，这股制冷剂克服管道阻力，被高效地输送至室内换热器，完成蒸发吸热过程。完成吸热后，利用制冷剂的自然驱冷特性，它自动穿越电磁阀1，返回至室外换热器，再次进行放热液化及过冷处理，由此形成循环闭环。在此循环中，液相制冷剂泵取代了传统压缩机，成为循环不息的动力源泉。

液相制冷剂泵作为该系统的关键组件，其运行条件显著优于压缩机，从而在极端低温环境下展现出更高的耐受力。具体优势包括：

1）液相制冷剂泵对运行环境极为宽容，仅需饱和态或过冷态的液态制冷剂作为输入，即可稳定运作，无需担忧如压缩机面临的ΔＴ温差、曲轴箱油位、储液器液位等复杂问题，这确保了系统即便在超低外环温下也能稳定运行。

2）由于超低温模式下压缩机无需介入，且液相制冷剂泵的能耗远低于压缩机，因此系统整体耗电量大幅降低，能效比显著提升。同时，液相泵运行时近乎无振动、无噪音，有效优化了空调器的使用舒适度。

3）在电子膨胀阀关闭的状态下，系统避免了节流过程，使得蒸发温度及蒸发器入口温度均有所提升。通过精准调控制冷剂状态及液相泵流量，系统能够精确控制制冷量，有效预防并处理室内机结霜与化霜问题，确保系统运行平稳无波动。

4）该系统的低温适应性得到了极大增强。理论上，只要制冷剂保持液态不凝固，系统即可持续运行。鉴于多数制冷剂如Ｒ４１０Ａ具有极低的凝固点（-１５５℃），因此系统完全能够满足甚至超越-３０℃的极端运行需求，充分满足客户需求。

在系统执行超低温制冷任务时，其独特之处在于在冷凝器输出端增设了液相制冷剂泵，并通过电磁阀实现了与电子膨胀阀的并联旁路，同时压缩机也设有电磁阀旁通路径。这意味着，在超低温制冷模式下，压缩机与电子膨胀阀被暂时搁置，转而由内风机、外风机及液相制冷剂泵作为关键控制元件。

内风机的风速调控灵活多样，用户可通过遥控器在七档风速间自由切换，或选择自动风模式，让风机根据预设逻辑智能调节。此部分功能完全沿用现有的成熟控制技术。

至于外风机，虽然持续高速运行是最简单的策略，但出于控制过冷度与节能的双重考量，我们设计了一套精细化的控制策略。当外部环境或室内温度较低，导致制冷剂液化加速或需求量减少时，外风机将自动调整至较低的转速，以节能降耗。特别地，外风机的有效运行对于维持液相制冷剂泵吸入过冷态制冷剂至关重要，防止泵体因吸入气体而导致润滑失效或损坏。

在超低温制冷循环的核心控制环节，液相制冷剂泵的转速调节扮演着至关重要的角色。此泵在超低温模式下扮演了压缩机的角色，但其运行条件却更为宽松，仅需确保吸入物质为液态即可，压缩无需考虑复杂的比、曲轴箱过热等压缩机常见问题。这一特性显著拓宽了空调器的室外运行温度范围。

值得注意的是，液相制冷剂泵的功率受室内外机相对位置及配管长度的影响。当室外机高于室内机时，泵在相同转速下的功耗会有所降低，反之则增加，这是由于重力势能作用的结果。同时，配管长度的增加也会增加泵的功耗，以克服额外的管道阻力。然而，无论条件如何变化，液相制冷剂泵的流量始终与其转速保持正比关系，因此，通过调节转速即可实现对流量的精准控制。至于重力势能、管道阻力等因素，它们主要影响的是泵的扬程与功耗，而不影响流量本身。