戶式風冷熱泵機組水流保護技術(shù)

1、戶式風冷熱泵機組水流量控制技術(shù) 上海安巢在線控制技術(shù)XXX 張亞東* 摘要：介紹戶式風冷熱泵機組水流量保證的方法、壓差式水流開關(guān)在戶式機水系統(tǒng)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：戶式風冷熱泵機組 壓差式流量開關(guān) 精確流量控制Water Flow Control Technology for Air Cooled Heat Pump Home ChillerBy Zhang YadongACOL（Shanghai）Online Controls Co., Ltd. Abstract Introducing the way to ensure water flow of air cooled heat pump sm

2、all chiller, describes the application of differential pressure flow switches in air cooled heat pump home chiller. Keywords Air Cooled Heat Pump home Chiller Differential Pressure Flow Switches Frozen Protection of Heat Exchanger Accurate Control Water Flow4 / 40 概 述戶式風冷熱泵機組是得到高檔公寓及別墅用戶廣泛認可的一種家用中央空

3、調(diào)形式，它是由風冷的冷凝器、壓縮機以及水冷媒熱交換器等部件組成。水冷媒換熱器是將冷媒與水換熱，從而產(chǎn)生冷凍水或熱水，然后用水泵將冷凍水或熱水供給風機盤管，再通過風機盤管內(nèi)的風機將盤管內(nèi)的冷凍水或熱水的冷量或熱量吹到房間內(nèi)，滿足房間降溫或升溫的要求。該系統(tǒng)的能量由冷媒轉(zhuǎn)移到水(載冷劑)，然后由水將能量轉(zhuǎn)移到室內(nèi)空氣。相對于變冷媒系統(tǒng)它的管路系統(tǒng)中某一處存在少量漏水或水流量分配稍有不均，均不會影響機組的運行，但對于變冷媒流量的機組則不同，當系統(tǒng)中的某一處存在冷媒泄漏、冷媒分配不均、管路堵塞、回油不暢等管路問題，整個系統(tǒng)都將癱瘓。l 整理簡介：張亞東 HVAC系統(tǒng)高級工程師，致力于開發(fā)針對HVAC系

4、統(tǒng)的水流和壓差控制的創(chuàng)新方案 Tel：02151695568，ayzhangacolbbb由于戶式風冷熱泵機組是大型中央空調(diào)小型化的結(jié)果，但完全按照大型中央空調(diào)的設(shè)計安裝方法是不合適的，而必須考慮到其使用的目標群是家庭用戶，大不可能有專人進行管理，因此在冷水機組的設(shè)計過程中必須貫徹免維護和少維護的設(shè)計指導(dǎo)思想。目前戶式中央空調(diào)的銷售和安裝大多是以前銷售家用空調(diào)轉(zhuǎn)過來的，由于戶式中央空調(diào)的安裝與家用空調(diào)及大中型中央空調(diào)完全不同，許多安裝商缺乏經(jīng)驗，再加上生產(chǎn)廠本身在安裝上也無過多經(jīng)驗不能對銷售安裝單位進行很好的培訓(xùn)，冷水機組安裝好后往往出現(xiàn)許多問題，其中最為嚴重的是換熱器凍壞，整個機組將可能報廢

5、，而且面臨被索賠的風險。對于水換熱器凍壞的最主要的原因是通過換熱器的水流量沒有達到機組可靠工作要求的最小流量。確保換熱器得到合適的水流量是冷水機組可靠工作的必要保證，不適當?shù)乃髁靠赡軐?dǎo)致冷水機組蒸發(fā)器結(jié)冰（嚴重時可能凍壞）、冷凝壓力高、壓縮機“咬缸”等故障。一旦發(fā)生上述故障，品牌的質(zhì)量美譽度將受到非常大的影響。因此戶式冷水機組的水流量控制及保護是非常重要的，合適的水流檢測方法以及檢測部件可以保證機組只在系統(tǒng)水流量大于允許的最小水流量下工作，在很大程度上可以避免空調(diào)主機發(fā)生故障。1 戶式熱泵機組連接水管的設(shè)計1. 1 戶式熱泵機組內(nèi)水管材質(zhì)選擇的原則 戶式熱泵機組內(nèi)水管設(shè)計的主要目標是按照免維

6、護和少維護的設(shè)計選擇適當?shù)乃懿馁|(zhì)，如果采用容易生銹、結(jié)垢和腐蝕的水管，用戶因此需每年進行保養(yǎng)而另外花一筆不小的費用，而變冷媒流量的系統(tǒng)的銅管則不需這筆費用。從水管路系統(tǒng)運行的可靠性來講，合適的水管路材質(zhì)將不會產(chǎn)生由于施工不當造成的水過濾器或換熱器堵塞及也不會產(chǎn)生水管生銹、腐蝕和結(jié)垢等影響機組壽命的情況。雖然好的水管材質(zhì)增加安裝造價，但大大降低空調(diào)機組的維修和維護保養(yǎng)費用，在壽命期內(nèi)的綜合費用會大大減少。1. 2 戶式熱泵機組外水管材質(zhì)選擇的原則 戶式熱泵機組外水管設(shè)計也要按照免維護和少維護的設(shè)計選擇適當?shù)乃懿馁|(zhì)，不然機組內(nèi)雖然選用了適當?shù)乃懿馁|(zhì)，但機組外仍然使用易生銹、結(jié)垢和腐蝕的水管整

7、個水管路系統(tǒng)也不能實現(xiàn)免維護和少維護。我認為生產(chǎn)廠家在戶式熱泵機組的產(chǎn)品安裝說明書上應(yīng)對水管路材質(zhì)作出明確規(guī)定，哪些材質(zhì)不允許使用，哪些材質(zhì)推薦使用，并由生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員對經(jīng)銷商和安裝商進行全員培訓(xùn)，徹底避免由于水管路材質(zhì)的影響造成的水系統(tǒng)堵塞。從而減少由于管路堵塞造成的水流量下降凍壞換熱器的現(xiàn)象發(fā)生。1. 3 戶式熱泵機組水過濾器的選擇及安裝 戶式熱泵機組的水管管徑一般比較?。ú怀^DN65），管路之間多為管螺紋連接，如果采用增強塑料等材質(zhì)其連接多為熱熔或膠水粘結(jié)。選擇水過濾器的目的是過濾水管道在安裝時產(chǎn)生的雜質(zhì)及長時間運行管路腐蝕、結(jié)垢等剝落的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進入換熱器，如果雜質(zhì)一旦進入換

8、熱器危害非常大，將可能造成換熱器局部堵塞。如果機組換熱器使用的是釬焊板式換熱器或套管式換熱器將很難去除，因為這兩種換熱器不能進行機械清洗只能嘗試通過反沖的方式去除。如果不能有效清除換熱器內(nèi)的雜質(zhì)將導(dǎo)致水側(cè)換熱器局部水流量下降，而此時冷媒側(cè)冷媒流量基本維持不變，有可能導(dǎo)致水溫逐漸下降甚至低于水的冰點，由于堵塞的水側(cè)流量下降致使與之相鄰的冷媒側(cè)不完全蒸發(fā)，出現(xiàn)回氣管結(jié)霜甚至結(jié)冰的情況，容易使壓縮機產(chǎn)生液擊。如果換熱器局部堵塞程度比較輕，此時系統(tǒng)的整個水流量并沒有發(fā)生太大的變化，水流保護開關(guān)不起作用。而防凍保護傳感器（插入到換熱器內(nèi)部檢測水溫度）也檢測不到該最低溫度點，防凍保護并不能起作用，可怕的事

9、情發(fā)生了換熱器凍壞直至整個制冷系統(tǒng)報廢。為了防止象鍍鋅管施工使用的生料帶、麻繩等雜質(zhì)堵塞換熱器除在施工過程中規(guī)范施工外，在廠家的冷水機組設(shè)計過程中也能避免這種情況的發(fā)生。水過濾器是熱泵機組水系統(tǒng)最關(guān)鍵的兩個部件之一。水過濾器的選擇適當可以有效預(yù)防水管施工過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)進入換熱器。適當?shù)乃^濾器目數(shù)和形式是非常關(guān)鍵的，應(yīng)在安裝時預(yù)留旁通機組進水管的閥門，安裝完成后開機調(diào)試前旁通模塊機組換熱器進行水管路清洗。此時進水水過濾器內(nèi)最好使用100目不銹鋼沖壓濾網(wǎng)，到末端的水過濾器目數(shù)應(yīng)大于100目（臨時使用，調(diào)試好后旁通閥打開）。如果系統(tǒng)有備用泵時同時開啟主備用泵，使水管路內(nèi)的流速最大，開啟24小時后

10、清洗過濾網(wǎng)。這樣可以將幾乎全部大顆粒雜質(zhì)積聚在水過濾器內(nèi)，然后再更換60目的水過濾器即可開機調(diào)試。另外方便用戶自己過濾器，建議在過濾器上安裝球閥，考慮將來反沖清洗換熱器在熱泵機組外的進出水管上安裝三通球閥即可。示意圖如下：2 戶式熱泵機組水流量檢測的方法2.1 戶式熱泵機組水流量檢測在戶式熱泵機組中的水流量檢測上目前主要有兩種簡單實用、成本低的檢測形式，一種是靶式流量開關(guān)，另一種是壓差式流量開關(guān)，下面比較兩種檢測方式的安裝和使用特性。2.2 靶式流量開關(guān)的安裝和使用靶式流量開關(guān)是將靶片安裝在水管中，水管內(nèi)流動的水沖擊靶流片使之彎曲變形，從而帶動微動開關(guān)輸出控制信號給模塊機組控制器，告知有水流可

11、以啟動機組。由于戶式熱泵機組的水管管徑比較小，給靶式流量開關(guān)的安裝帶來一定的難度。通常靶流片安裝有三種狀況：一是不動作，二是卡在管子上部不能回復(fù)，三是正常。安裝非常好的情況與水管的管徑和安裝人員的經(jīng)驗非常有關(guān)，管徑越大靶式水流開關(guān)的一次安裝準確率越高，對于家用空調(diào)的安裝商安裝戶式熱泵機組時靶式水流開關(guān)的一次安裝不成功率高達70。通常靶流片不動作是因為靶流片安裝的深度不夠，需要重新旋入或更換靶流片。許多安裝工人遇到這種情況如不能很快解決往往短接水流開關(guān)或者調(diào)整動作調(diào)整螺釘從而使模塊機組失去水流保護。如果是卡在管子里不能回復(fù)往往是靶流片太寬的緣故第一次動作時被卡在管子上部（這種情況在小管徑冷劑水管

12、中出現(xiàn)比較多），這是安裝商不能發(fā)現(xiàn)的，此時流量開關(guān)也失去了作用。如果安裝間隙不夠即使當時可以工作，由于管子的生銹或結(jié)垢等造成的實際使用管徑變小，也有可能使水流開關(guān)卡在管子內(nèi)不能有效動作。另外當水系統(tǒng)混有空氣時，水中的空氣沖擊靶流片造成流速下降，靶流片瞬間復(fù)位發(fā)給機組錯誤流量信息（為防止發(fā)生這種錯誤通常機組控制器延時處理流量信息）。同時靶式水流開關(guān)的靶流片在正常使用時長期受水流壓迫處于彎曲變形狀態(tài)，易疲勞破壞，尤其安裝在垂直管道以及流速超過3m/s以上時其壽命將大大縮短，一般正確安裝的靶式水流開關(guān)的壽命為一年，這就是大中型冷水機組基本每年都更換靶式流量開關(guān)的原因。2.3 壓差式流量開關(guān)的安裝和使

13、用壓差式水流開關(guān)是根據(jù)HVAC設(shè)備的阻力和流量的曲線設(shè)計的。我們知道HVAC設(shè)備的換熱器、水過濾器、水泵及閥門等裝置都有其阻力與流量的性能曲線，通過檢測其兩端的進出水壓差，并與該裝置的預(yù)先設(shè)定值進行比較，就可以準確控制流量。壓差式與靶式流量開關(guān)相比它是一種精確的流量控制方式，它具有準確的流量控制值。它直接安裝在機組內(nèi)，避免用戶安裝不正確的情況出現(xiàn)。如果在機組內(nèi)安裝從壓差開關(guān)連接兩根銅管至換熱器的進出口，測量其進出口的壓差，即反映出流量。而用戶現(xiàn)場不需要安裝和接線，也就避免了靶式水流開關(guān)的安裝不準確導(dǎo)致機組故障的隱患。壓差式流量開關(guān)具有流量控制準確、對系統(tǒng)不再額外增加阻力、又對水管管徑?jīng)]有要求以

14、及無水流擾動干擾等特性，可取代任何形式的靶式流量開關(guān)作為HVAC水系統(tǒng)的流量控制，相對于靶式流量開關(guān)它可以避免水泵氣蝕引起的假流量（實際流速很大，但水中混有空氣而實際流量并不大），因而可廣泛應(yīng)用在使用釬焊板式換熱器、套管式換熱器和殼管式換熱器的模塊式風冷熱泵機組水流量控制并兼有部分防凍保護的功能。3 壓差式水流量開關(guān)在戶式機組中應(yīng)用3.1 水流量保護對于戶式機使用的釬焊板式換熱器或套管式換熱器其壓差與流量的曲線可能不盡相同，但在工廠通過測試使用固定設(shè)定點壓差開關(guān)，確保配置的壓差開關(guān)的保護流量值合適。建議斷開流量大于額定流量的50，復(fù)位流量建議小于額定流量的80。3.2 暴露水管路安裝設(shè)計問題經(jīng)

15、過工廠配置好具有合適的動作和復(fù)位值的壓差式流量開關(guān)可以作為檢查冷水機組外的水系統(tǒng)設(shè)計安裝是否正確的一個重要依據(jù)。因為對于某臺冷水機組不管你的安裝情況怎么樣，通過換熱器的水流量不達到壓差開關(guān)的復(fù)位流量（工廠配置時測試的數(shù)據(jù)，壓差開關(guān)型號不變其復(fù)位流量也不變）壓差開關(guān)就不會閉合，當現(xiàn)場遇到不閉合的情況必定是機組外的水系統(tǒng)存在問題，沒有達到復(fù)位流量。通常是系統(tǒng)水管路阻力太大、某些閥門沒有打開、水泵沒有放空氣、過濾器堵塞和管路沒有排除空氣等情況，提示安裝人員去檢查并逐項解決，有著指導(dǎo)作用。因為安裝人員通常沒有流量計，不可能對其安裝的水管路的流量進行測試，如果采用靶式流量開關(guān)就很難判斷水管路的問題所在，

16、因無法確定水管路的流量。3.3 對于過濾器堵塞造成的水流量減少到流量保護值壓差式流量開關(guān)能進行非常有效的保護。如果安裝單位末端風機盤管使用二通閥，即錯誤采用變水量系統(tǒng)，當逐漸關(guān)閉二通閥的數(shù)量，一旦正在開啟的二通閥的流量小于壓差開關(guān)的斷開流量，壓差開關(guān)在3秒內(nèi)即準確輸出斷開信號。4 結(jié)束語經(jīng)過在戶式熱泵機組上使用的反饋來看，壓差開關(guān)能有效判斷冷水機組現(xiàn)場安裝的水管路的問題，能徹底避免末端錯誤使用二通閥造成換熱器凍壞的情況，也可以保護由于水過濾器堵塞造成的水流量下降時換熱器凍壞的情況，另外水管路壓差開關(guān)沒有靶流開關(guān)疲勞破壞的風險，尤其在水管路有少量空氣時，壓差開關(guān)工作非常穩(wěn)定，不會出現(xiàn)類似靶流開關(guān)的漂浮情況，經(jīng)