戶式風(fēng)冷熱泵機(jī)組水流保護(hù)技術(shù)

1、戶式風(fēng)冷熱泵機(jī)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(fēng)冷熱泵機(jī)組水流量保證的方法、壓差式水流開關(guān)在戶式機(jī)水系統(tǒng)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：戶式風(fēng)冷熱泵機(jī)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(fēng)冷熱泵機(jī)組是得到高檔公寓及別墅用戶廣泛認(rèn)可的一種家用中央空

3、調(diào)形式，它是由風(fēng)冷的冷凝器、壓縮機(jī)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(fēng)機(jī)盤管，再通過風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)的風(fēng)機(jī)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(duì)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(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行，但對(duì)于變冷媒流量的機(jī)組則不同，當(dāng)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(gè)系統(tǒng)都將癱瘓。l 整理簡介：張亞東 HVAC系統(tǒng)高級(jí)工程師，致力于開發(fā)針對(duì)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(fēng)冷熱泵機(jī)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(jì)安裝方法是不合適的，而必須考慮到其使用的目標(biāo)群是家庭用戶，大不可能有專人進(jìn)行管理，因此在冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)過程中必須貫徹免維護(hù)和少維護(hù)的設(shè)計(jì)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(yàn)，再加上生產(chǎn)廠本身在安裝上也無過多經(jīng)驗(yàn)不能對(duì)銷售安裝單位進(jìn)行很好的培訓(xùn)，冷水機(jī)組安裝好后往往出現(xiàn)許多問題，其中最為嚴(yán)重的是換熱器凍壞，整個(gè)機(jī)組將可能報(bào)廢

5、，而且面臨被索賠的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)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(dá)到機(jī)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(jī)組可靠工作的必要保證，不適當(dāng)?shù)乃髁靠赡軐?dǎo)致冷水機(jī)組蒸發(fā)器結(jié)冰（嚴(yán)重時(shí)可能凍壞）、冷凝壓力高、壓縮機(jī)“咬缸”等故障。一旦發(fā)生上述故障，品牌的質(zhì)量美譽(yù)度將受到非常大的影響。因此戶式冷水機(jī)組的水流量控制及保護(hù)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(jī)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(jī)發(fā)生故障。1 戶式熱泵機(jī)組連接水管的設(shè)計(jì)1. 1 戶式熱泵機(jī)組內(nèi)水管材質(zhì)選擇的原則 戶式熱泵機(jī)組內(nèi)水管設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是按照免維

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

7、個(gè)水管路系統(tǒng)也不能實(shí)現(xiàn)免維護(hù)和少維護(hù)。我認(rèn)為生產(chǎn)廠家在戶式熱泵機(jī)組的產(chǎn)品安裝說明書上應(yīng)對(duì)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(duì)經(jīng)銷商和安裝商進(jìn)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(jī)組水過濾器的選擇及安裝 戶式熱泵機(jī)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(qiáng)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(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)及長時(shí)間運(yùn)行管路腐蝕、結(jié)垢等剝落的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進(jìn)入換熱器，如果雜質(zhì)一旦進(jìn)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(jī)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?yàn)檫@兩種換熱器不能進(jìn)行機(jī)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(shí)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(diǎn)，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(jī)產(chǎn)生液擊。如果換熱器局部堵塞程度比較輕，此時(shí)系統(tǒng)的整個(gè)水流量并沒有發(fā)生太大的變化，水流保護(hù)開關(guān)不起作用。而防凍保護(hù)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(diǎn)，防凍保護(hù)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(gè)制冷系統(tǒng)報(bào)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(jī)組設(shè)計(jì)過程中也能避免這種情況的發(fā)生。水過濾器是熱泵機(jī)組水系統(tǒng)最關(guān)鍵的兩個(gè)部件之一。水過濾器的選擇適當(dāng)可以有效預(yù)防水管施工過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)進(jìn)入換熱器。適當(dāng)?shù)乃^濾器目數(shù)和形式是非常關(guān)鍵的，應(yīng)在安裝時(shí)預(yù)留旁通機(jī)組進(jìn)水管的閥門，安裝完成后開機(jī)調(diào)試前旁通模塊機(jī)組換熱器進(jìn)行水管路清洗。此時(shí)進(jìn)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(shí)使用，調(diào)試好后旁通閥打開）。如果系統(tǒng)有備用泵時(shí)同時(shí)開啟主備用泵，使水管路內(nèi)的流速最大，開啟24小時(shí)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(jī)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(jī)組外的進(jìn)出水管上安裝三通球閥即可。示意圖如下：2 戶式熱泵機(jī)組水流量檢測的方法2.1 戶式熱泵機(jī)組水流量檢測在戶式熱泵機(jī)組中的水流量檢測上目前主要有兩種簡單實(shí)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(dòng)的水沖擊靶流片使之彎曲變形，從而帶動(dòng)微動(dòng)開關(guān)輸出控制信號(hào)給模塊機(jī)組控制器，告知有水流可

11、以啟動(dòng)機(jī)組。由于戶式熱泵機(jī)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(dòng)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(yàn)非常有關(guān)，管徑越大靶式水流開關(guān)的一次安裝準(zhǔn)確率越高，對(duì)于家用空調(diào)的安裝商安裝戶式熱泵機(jī)組時(shí)靶式水流開關(guān)的一次安裝不成功率高達(dá)70。通常靶流片不動(dòng)作是因?yàn)榘辛髌惭b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(dòng)作調(diào)整螺釘從而使模塊機(jī)組失去水流保護(hù)。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(dòng)作時(shí)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(shí)流量開關(guān)也失去了作用。如果安裝間隙不夠即使當(dāng)時(shí)可以工作，由于管子的生銹或結(jié)垢等造成的實(shí)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(dòng)作。另外當(dāng)水系統(tǒng)混有空氣時(shí)，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(jī)組錯(cuò)誤流量信息（為防止發(fā)生這種錯(cuò)誤通常機(jī)組控制器延時(shí)處理流量信息）。同時(shí)靶式水流開關(guān)的靶流片在正常使用時(shí)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(shí)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(jī)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(jì)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(jìn)出水壓差，并與該裝置的預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較，就可以準(zhǔn)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(zhǔn)確的流量控制值。它直接安裝在機(jī)組內(nèi)，避免用戶安裝不正確的情況出現(xiàn)。如果在機(jī)組內(nèi)安裝從壓差開關(guān)連接兩根銅管至換熱器的進(jìn)出口，測量其進(jìn)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(zhǔn)確導(dǎo)致機(jī)組故障的隱患。壓差式流量開關(guān)具有流量控制準(zhǔn)確、對(duì)系統(tǒng)不再額外增加阻力、又對(duì)水管管徑?jīng)]有要求以

14、及無水流擾動(dòng)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(duì)于靶式流量開關(guān)它可以避免水泵氣蝕引起的假流量（實(shí)際流速很大，但水中混有空氣而實(shí)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(fēng)冷熱泵機(jī)組水流量控制并兼有部分防凍保護(hù)的功能。3 壓差式水流量開關(guān)在戶式機(jī)組中應(yīng)用3.1 水流量保護(hù)對(duì)于戶式機(jī)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(diǎn)壓差開關(guān)，確保配置的壓差開關(guān)的保護(hù)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(jì)問題經(jīng)

15、過工廠配置好具有合適的動(dòng)作和復(fù)位值的壓差式流量開關(guān)可以作為檢查冷水機(jī)組外的水系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝是否正確的一個(gè)重要依據(jù)。因?yàn)閷?duì)于某臺(tái)冷水機(jī)組不管你的安裝情況怎么樣，通過換熱器的水流量不達(dá)到壓差開關(guān)的復(fù)位流量（工廠配置時(shí)測試的數(shù)據(jù)，壓差開關(guān)型號(hào)不變其復(fù)位流量也不變）壓差開關(guān)就不會(huì)閉合，當(dāng)現(xiàn)場遇到不閉合的情況必定是機(jī)組外的水系統(tǒng)存在問題，沒有達(dá)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(xiàng)解決，有著指導(dǎo)作用。因?yàn)榘惭b人員通常沒有流量計(jì)，不可能對(duì)其安裝的水管路的流量進(jìn)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(duì)于過濾器堵塞造成的水流量減少到流量保護(hù)值壓差式流量開關(guān)能進(jìn)行非常有效的保護(hù)。如果安裝單位末端風(fēng)機(jī)盤管使用二通閥，即錯(cuò)誤采用變水量系統(tǒng)，當(dāng)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(zhǔn)確輸出斷開信號(hào)。4 結(jié)束語經(jīng)過在戶式熱泵機(jī)組上使用的反饋來看，壓差開關(guān)能有效判斷冷水機(jī)組現(xiàn)場安裝的水管路的問題，能徹底避免末端錯(cuò)誤使用二通閥造成換熱器凍壞的情況，也可以保護(hù)由于水過濾器堵塞造成的水流量下降時(shí)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(fēng)險(xiǎn)，尤其在水管路有少量空氣時(shí)，壓差開關(guān)工作非常穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)類似靶流開關(guān)的漂浮情況，經(jīng)