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关于中央空调机组换热器的防冻技术

http://www.hvacr.hc360.com2018年03月07日10:23 来源:慧聪空调制冷网整理T|T

    慧聪空调制冷网讯     一、概述

    当前在中国存在以日韩和本土大品牌为主的变冷媒流量的中央空调主机以及欧美为主的水为载冷剂的冷水机组,其中变冷媒系统安装相对简单,运行及维护管理费用低,越来越受客户的青睐,欧美传统冷水机组品牌相继收购或参股日本中央空调品牌,以期掌握变冷媒系统的技术,但去年至今年热泵采暖受到极大的市场推动,地暖已经发展为户式冬天采暖的必然选项,传统中央空调水机品牌及热泵热水器的品牌像发现新大陆一样蜂拥而至,纷纷推出自己的热泵二联供或三联供热泵主机,一台主机可以实现制冷、地板采暖及生活热水等多种功能,从家庭综合能源的使用看,这是一个比变冷媒流量系统更为节能的方案。

    但是,经过制冷季节运行考验,我们听到更多的是客户的投诉,比较典型是生产十多年热泵的某广东XX前两年推出的三位一体机,张家港代理商吴总去年年底安装,运行一个冬季没有出现问题,但到今年6月份运行制冷出现了换热器冻坏导致机组报废,厂家认为是经销商的问题要求经销商重新购买,当重新购买的主机经厂家的工程师在场安装调试,第二天就出现了换热器冻坏的情况,厂家和经销商相互指责,经销该品牌6年的经销商也因此伤透了心。

    从以上案例我们知道生产传统热泵的厂家在转型生产带有制冷功能的热泵主机时,首先需要考虑的是避免换热器冻坏的问题,解决换热器冻坏的问题是一个系统的解决方案,是一个从产品设计到安装使用任何一个有可能冻坏换热器的环节都不放过,只有这样才能彻底避免换热器冻坏。

    二、换热器冻坏的机理

    换热器冻坏是因为换热器的水温低于0℃结冰,水结成冰体积膨胀,如果换热器内没有能承受这种体积膨胀增加的容积,结果就会产生换热器内铜管或板片胀裂,从而出现水侧和冷媒侧串通,冷媒侧进水后,压缩机绝缘及润滑性能下降,最终导致压缩机故障,整台机组接近报废。

    目前比较不耐冻的换热器有板式换热器、满液式壳换热器及套管式换热器,这些换热器都有一些共性就是没有可供水结成冰需要的膨胀空间。对于所有的换热器冻坏并不是一次结冰就能冻坏的,往往是经过多次结冰融冰最终冻坏,也不是整个换热器结冰,往往是某个板片或某个铜管结冰冻坏,只有我们正确掌握了这些冻坏的机理才能有效防止换热器结冰。

    三、换热器冻坏的原因

    换热器冻坏主要由下面几种原因造成的:

    1、较低的冷媒蒸发温度或较低的出水温度。

    2、低于正常值的水流量-错误采用变水量系统、水系统阻力大水泵扬程小及水过滤器堵塞。

    3、板式或壳管式换热器水侧或冷媒侧局部堵塞。

    4、热泵运行化霜时间过长。

    5、未安装流量开关或安装流量开关安装或设置不准确。

    6、水泵空蚀或故障。

    7、水系统补水量不足,管道含有大量空气,自动补水阀压力设置不正确。

    8、待机状态,外界气温很低,且未有自动防冻功能。

    以上8种换热器冻坏的原因主要由冷媒侧和水侧导致的,我们分别做分析。

    (1)冷媒侧导致的换热器冻坏

    当制冷系统冷媒缺少时或制冷系统局部堵塞,都会造成局部冷媒温度过低,而水侧流量并没有发生变化,结果导致局部水温低于冰点而结冰,这种故障往往通过改变工厂焊接工艺及设计有利于焊接的管路布局就可以避免,冷媒侧导致的换人冻坏在工厂是可以控制的。

    (2)水侧导致的换热器冻坏

    水侧导致的换热器冻坏原因较多,除机组本身原因以外,大部分是因为安装不当造成的,这也是本文开头所讲的案例,当出现问题时就会产生经销商和厂家扯皮的问题,怎么样彻底避免由于安装和使用导致的机组故障,本文会提出一些思路供大家参考。

    众所周知,在现场,水管路的流量是很难通过仪表测量的,即使工厂的调试人员也无法有效判定主机的流量是否合适。在现场调试,往往出现主机能正常开启就可以的情况,甚至出现主机不能开短接流量开关的情况,总之,缺少正确判定当前系统水流量的方法。

    水流量过少和换热器局部堵塞是换热器冻坏的2大主要原因,因此只要选择合适的水流开关和过滤器就可以避免换热器冻坏。

    四、换热器冻坏的解决方法

    1、流量开关的选择

    我们建议选择压差式流量开关,相对于传统的靶式流量开关它具有以下优点。

    (1)、压差式流量开关对整个空调水系统不产生任何压降,提供给客户的有效扬程增加了。传统靶式流量开关压降在3~5米水柱。这部分节约的扬程可以提供给客户,客户在实际安装中管路压降稍微大一些或配的水泵扬程小一些,主机获得的流量也可以满足要求。主机获得的流量也可以满足要求。相反传统靶流开关消耗掉3~5米水泵的扬程,留给用户的扬程就变得小了,主机获得的流量就可能变小,换热器冻坏的可能性增加了。如果本着对用户负责的态度,由于不消耗水泵的压降,间接减少水泵能耗5-10%,节能效果显著。另外,如果将这部分扬程用于增加水过滤器的目数,使杂质无法进入换热器,减少了换热器局部堵冻坏的问题,同时也避免换热器换热效率下降的问题。

    (2)、压差式流量开关没有误动作,可靠性高,每一个动作都真实可靠,控制器不需要做延时处理,而传统靶式流量开关受管径、安装位置、水中空气等影响,容易产生频繁动作,为了避免这种误动作,往往在控制器上设置延时检测时间,通常在10~30秒不等。当真正出现断流问题时水流开关的延时检测时间足够把换热器冻坏。

    (3)、压差式流量开关精确流量保护,压差式流量开关是根据孔板式流量计的原理开发的,空调水流经换热器会产生压降,不同的换热器具有不同的压降曲线,只要我们根据换热器的压降对应的流量选择合适的压差式流量开关,就能避免主机在流量不满足条件的情况下启动,在运行中流量过低时及时起到保护作用。压差式流量开关有非常准确复位流量和断开流量,用户水流量必须满足复位流量才能开启空调,正在运行的主机如果流量小于断开流量将立即保护,从而保护换热器避免冻坏。传统靶式流量开关由于受安装位置、本身结构等限制,即使你在工厂设置好流量,在现场安装也会发生改变,况且用户也可以自行调节而失效。

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