過冷對機房空調的影響和防止建筑專業(yè)

1、制冷劑過冷對機房空調運行的影響及解決方案摘要：冬季機房空調容易出現(xiàn)冷凝過度問題，過冷的制冷劑會干擾膨脹閥的工作狀況，導致機房專用空調制冷量減少，尤其是isovel空調，會出現(xiàn)頻繁低壓故障，造成壓縮機停止工作，使得機房溫度過高，嚴重威脅機房安全。針對這種情況，進行系統(tǒng)分析，提出多種解決方案，并找出了最佳方法。關鍵詞：機房空調、膨脹閥、過冷度、調速器1. 概述：正常情況下，空調隨著冷凝壓力下降，制冷量是上升的。但在冬季運行情況下的機房空調，這種制冷量并沒有上升，反而是下降的，有時還會出現(xiàn)大量的低壓故障，造成壓縮機停機，機房溫度過高，威脅通訊設備安全，這種現(xiàn)象尤其以isovel、法亞等機房空調為代表

2、。檢查發(fā)現(xiàn)，上述問題的產(chǎn)生，和膨脹閥工作狀況有關；換句話說，冷量下降和低壓故障是膨脹閥工作異常所至，而不是因為氟利昂少、干燥過濾器堵塞、濾網(wǎng)、風機、皮帶等引起的。2. 膨脹閥工作原理：膨脹閥是控制蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。專用空調采用外平衡式膨脹閥，結構如圖一所示：膨脹閥由感應機構、執(zhí)行機構、調整機構和閥體組成。感應機構中充注氟利昂工質，感溫包設置在蒸發(fā)器出口處。由于過熱度的影響，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發(fā)器出口溫度后，使整個感應系統(tǒng)處于對應的飽和壓力pb，如圖一，該壓力將通過膜片傳給頂桿。在壓力腔上部的膜片僅有pb存在

3、，膜片的下方有調整彈簧的彈簧力pt和蒸發(fā)壓力p0，三者處于平衡時有pb=pt+po,當pb>pt+po時，表示蒸發(fā)器熱負荷偏大，出口過熱度偏高，通過膜片向頂桿傳遞這一壓力信號，使閥芯下移，膨脹閥開啟變大，制冷劑流量按比例增加。反之，膨脹閥開啟變小，制冷劑流量按比例減小。3. 過冷度：制冷劑冷凝為液體，繼續(xù)進行冷卻，即過冷，液體實際溫度和飽和溫度的差值叫過冷度。一般來說，一定數(shù)值的過冷，是必要的，也是有益的，可以防止制冷劑在膨脹閥前的管路中汽化使流經(jīng)膨脹閥的制冷劑質量流量減少，阻止膨脹閥容量的降低，增大制冷量。但是如果過冷太大，會干擾膨脹閥的工作狀況，嚴重時導致膨脹閥工作失效。r22建議采

4、用的過冷度見表： 閥前液管總壓力損失（bar）0.511.522.533.5冷凝器出口液體過冷度（）1.534.567.5910.54. 膨脹閥失效原因分析：如果我們忽略膨脹閥體溫度的影響，膨脹閥的開啟度只取決于感溫包內氣體的壓力，感溫包溫度發(fā)生變化，感溫壓力才會變化，膨脹閥開啟度也發(fā)生變化。但在實際情況下，膨脹閥體壓力膜片上部也相當于一個感溫包（如圖2），它感受的是閥體的溫度，也就是制冷劑液體的溫度。 這樣一來，感溫氣體壓力，取決于膨脹閥膜片上部和感溫包兩邊共同的壓力，如果制冷劑溫度發(fā)生變化，那么感溫氣體壓力也會發(fā)生變化，這種壓力變化就會干擾膨脹閥的正常工作。如果制冷劑溫度較高，膨脹閥膜片上

5、部壓力會增大，相應開啟度也變大，這就是夏天空調蒸發(fā)壓力會上升的原因。在冬季，制冷劑過冷度較大，即制冷劑溫度較低，閥體溫度也會降低，左邊感溫包的壓力就會下降，受其影響，膨脹閥開啟變小，流經(jīng)膨脹閥的制冷劑流量下降，送入蒸發(fā)器的制冷劑減少，導致蒸發(fā)壓力降低，制冷量下降；當這個過冷度太大（室內溫度25度，進入膨脹閥的液體溫度不宜低于10度），就會產(chǎn)生嚴重點的干擾信號，導致膨脹閥過度關閉，低壓明顯偏低；如果低壓壓力低于空調機組告警值時，就會產(chǎn)生低壓告警，導致空調停機。下面是杭州市電信分公司景芳軟交換機房一臺hiross40ua機房空調在冬季運行時，通過調節(jié)室外機風速方法獲得不同的冷凝壓力，下面是不同冷凝

6、壓力下測得的蒸發(fā)壓力數(shù)據(jù)：壓力冷凝壓力（kg/cm2）17.016.516.015.515.014.514.013.513.012.512.011.5蒸發(fā)壓力(kg/cm2)5.04.24.84.14.64.14.54.04.44.04.43.94.33.84.13.73.83.33.63.03.32.73.22.4從表中可以看出，隨著冷凝溫度的逐步下降，蒸發(fā)壓力也開始下降，冷凝壓力在17.013.5kg/cm2期間，蒸發(fā)壓力下降較為緩慢；當冷凝器排熱過度，冷凝壓力進一步下降時，蒸發(fā)壓力下降的趨勢開始增大，當高壓壓力低于11.5kg/cm2時，空調蒸發(fā)壓力明顯偏低，最低達到2.4kg/cm2，

7、不久空調出現(xiàn)低壓報警（hiross空調低壓開關設置為2.6kg/cm2報警）。而在北方地區(qū)，過冷現(xiàn)象對膨脹閥的工作干擾尤其明顯，由于氣溫過低，冷凝器冷凝過度，制冷劑過冷度太大，直接使膨脹閥膜片上部的氣體冷凝出現(xiàn)成為液體，膨脹閥無法打開，空調完全失去工作能力。故障分析結論：綜上所訴，冬季空調產(chǎn)生低壓故障的原因是制冷劑液體過冷，干擾了膨脹閥的開啟度，從而導致膨脹閥工作異常。5. 解決方案：我們根據(jù)下面兩點思路制定了解決方案：1） 讓膨脹閥不受過冷度影響。2） 防止過冷度過大。5.1. 電子膨脹閥吸氣過熱度控制從膨脹閥角度出發(fā)，不采用熱力膨脹閥，采用電子膨脹閥。由于電子膨脹閥根據(jù)微電腦的指令，調節(jié)閥

8、的開啟度，不受閥體溫度的影響，可以較好地解決這一問題。吸氣過熱度控制系統(tǒng)由電子膨脹閥、壓力傳感器、溫度傳感器、控制器組成，工作時，壓力傳感器p將蒸發(fā)器出口壓力、溫度傳感器t將壓縮機吸氣過熱度傳給控制器，控制器將信號處理后，隨后輸出指令作用于電子膨脹主閥的步進電機，將閥開到需要的位置。以保持蒸發(fā)器需要的供液量。電子膨脹閥吸氣過熱度控制制冷系統(tǒng)原理圖如圖三所示：圖3 電子膨脹閥吸氣過熱度控制制冷系統(tǒng)原理圖5.2. 壓力調節(jié)閥和旁通調節(jié)閥穩(wěn)定冷凝壓力。在我國北方地區(qū)，由于冬季寒冷，最低溫度可達-40，標準的機房空調機無法在此溫度下正常運行。需要對冷凝器進行改造，以實現(xiàn)一臺冷凝器冬、夏自動控制有效冷凝

9、面積，達到低溫下制冷運行的目的。 原理如下：（圖4）當冬季冷凝壓力下降時，壓力調節(jié)閥根據(jù)閥前冷凝壓力關小調節(jié)閥，使冷凝器中液面升高，減小冷凝面積，使冷凝壓力回升到給定值；當冷凝壓力回升到一定值時，調節(jié)閥相對開大，使冷凝壓力不致過分升高。旁通調節(jié)閥則根據(jù)貯液器內的壓力來控制其開啟度，使貯液器內的壓力與冷凝壓力始終保持恒定的差值，不致過高。這種方法可以防止制冷劑過冷，避免膨脹閥出現(xiàn)過度關閉的問題，從而保證膨脹閥的正常工作。5.3. 壓力控制冷卻風量。采用壓力開關控制風機的開?；蛘哂脡毫φ{速器控制風速來調節(jié)冷卻風量，進而達到控制冷凝壓力的目的。我們進行了不同的試驗。l 壓力控制器控制：將冷凝器風機改

10、為壓力控制，壓力開關控制風機的開或停來調節(jié)冷卻風量，保障冷凝壓力在一個合適范圍，防止過冷度失控。方法如下（我們采用penn plt056n025型壓力控制器）：1) 停機，切斷空調電源。2) 拆下調速板和溫度傳感器，在isovel調速板位置裝上壓力控制器。3) 接好電線（接線方法如圖三所示）和壓力探頭，防止制冷劑泄露。4) 將壓力控制器動作壓力設置為1.7mpa，回差壓力設置為0.3mpa。5) 檢查無誤后，送電開機，根據(jù)壓力表讀數(shù)校正壓力控制器的設定。改造后，空調的冷凝壓力由壓力控制器控制，當高壓壓力高于1.7mpa時，冷凝風機啟動,當壓力低于1.4 mpa時，冷凝風機停止,通過風機的開停,

11、將壓力控制在1.41.7 mpa之間，防止了風機的連續(xù)運轉造成制冷劑過冷度太大，制冷劑的過冷度被限定在容許的范圍內（36），圖6是冷凝器的壓力工作圖。從圖中可以看出，系統(tǒng)壓力波動較為頻繁，但由于isovel空調冷凝器下部裝有一個較大的儲液桶，起到供液均衡作用，所以對空調工作影響不大。缺點是風機頻繁啟動，噪聲比改造前有所提高。l 壓力調速控制：用壓力調速器取代了壓力控制器（我們采用johnson的p215dp-9100型壓力調速器），控制器根據(jù)系統(tǒng)壓力自動控制風機轉速，并達到一個平衡點，工作方式如圖7，當冷凝壓力達到1.6mpa時，壓力開關輸出電壓，風機啟動，這時，風機轉速很低，隨著冷凝壓力的升

12、高，風機轉速加快，直到冷凝壓力大于等于2.0mpa時，壓力控制器輸出最大電壓，此時風機達到最大轉速；隨著冷凝壓力的降低，風機轉速降低，當壓力等于啟動點的位置1. 6mpa時，壓力開關切斷電壓，風機停機。接線圖8如，這種方式，彌補了方法a的缺點，制冷循環(huán)壓力穩(wěn)定，沒有風機頻繁啟動的噪聲，尤其適合在住宅小區(qū)等對噪聲有控制的地方。6. 方案評估方案1，電子膨脹閥反應和動作速度快，開閉特性和速度均可人為設定，可在10%-100%的范圍內進行精確調節(jié)，完全不受制冷劑溫度影響，但技術要求高，適合空調生產(chǎn)廠家采用。方案2，要對外機進行改造，需要兩只壓力調節(jié)閥相互配合控制，費用較大，北方地區(qū)可以考慮采用。方案3，投資較小，只需要安裝一只壓力控制器或者壓力調速器就可以，不用更改制冷系統(tǒng)，方便快捷，而且費用低，尤其是后一種壓力調速方法，采用無級調速，避免了風扇的頻繁啟動，降低噪聲的同時，延長了風機的運行壽命，適合我