許行鑫 陳駿驥

摘 要：空氣源熱泵系統(tǒng)是結(jié)合了熱能動(dòng)力學(xué)、電子終端控制理論與水暖工程理論的一個(gè)大型系統(tǒng)化工程。本文首先分析了空氣源熱泵系統(tǒng)的五種故障及其原因，然后結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 ：空氣源熱泵系統(tǒng)；故障；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TK11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 空氣源熱泵系統(tǒng)常見故障分析

從現(xiàn)階段國內(nèi)空氣源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐中可知，大多數(shù)在裝配1年內(nèi)就出現(xiàn)了問題，其中用水量為十噸的問題最多，包括了主機(jī)、控制、水箱等各個(gè)方面的故障。這極大地影響了消費(fèi)者應(yīng)用空氣源熱泵的意愿，久而久之就無法大范圍推廣應(yīng)用。下文著重剖析現(xiàn)階段熱泵市場(chǎng)中產(chǎn)品的故障及原因。

1.1設(shè)定水溫達(dá)不到或溫度上升緩慢。故障：設(shè)定水溫達(dá)不到或溫度上升緩慢。部分機(jī)器已經(jīng)運(yùn)行超出額定時(shí)間，仍未達(dá)到理想水溫，無法滿足需求，實(shí)測(cè)溫度不到40度，系統(tǒng)泵一直在周期運(yùn)轉(zhuǎn)卻無升溫效果。

原因：水溫較低有兩個(gè)可能的故障原因，其一是失去的熱量超過了輸入的熱量。消散的熱量也包含兩種可能性，一個(gè)可能性是保溫層不達(dá)標(biāo)，與外界溫差過高，消散了過多熱量，尤其是水箱密封不嚴(yán)或保溫介質(zhì)未能做好，保溫箱整體未能保溫；另一個(gè)可能性是熱水流出的同一時(shí)刻冷水流入。另一方面可能是主機(jī)降低了一個(gè)周期內(nèi)傳輸?shù)臒崃拷粨Q。有可能是傳輸媒介不合適，空氣源熱泵系統(tǒng)的媒介與空調(diào)不同，其物理和化學(xué)性質(zhì)也有特殊要求，這也是熱泵技術(shù)的特征。另一個(gè)可能是媒介數(shù)量不足，導(dǎo)致攜熱水平過低。

1.2系統(tǒng)工作時(shí)間過長，超過一天持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。故障：系統(tǒng)工作時(shí)間過長，超過一天持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，用電量超出消費(fèi)者的預(yù)算，浪費(fèi)了不必要的開支，消費(fèi)者對(duì)空氣源熱泵系統(tǒng)喪失信心，并索要一定的賠償。系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間過長導(dǎo)致元件的工作負(fù)荷過大，浪費(fèi)了水路循環(huán)量，導(dǎo)致諸多系統(tǒng)問題。

原因：電子終端控制空氣源熱泵系統(tǒng)的停啟，系統(tǒng)工作時(shí)間過長的緣由是未達(dá)到設(shè)定的關(guān)機(jī)指標(biāo)，譬如溫度指標(biāo)等。只有溫度傳感器探測(cè)溫度大于設(shè)定溫度值，系統(tǒng)才會(huì)關(guān)閉。有可能是媒介攜熱水平低、設(shè)定溫度閾值過高、溫度傳感器失靈、短路、斷路等。電壓值過高或過低也可能導(dǎo)致無法停機(jī)，不過可能性極低。還有一個(gè)可能性是壓縮機(jī)的故障，風(fēng)機(jī)斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使得機(jī)組看起來不停，不過熱泵風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的電源是一致的，不會(huì)單獨(dú)工作。

1.3系統(tǒng)遇冷死機(jī)，不能啟動(dòng)。故障：系統(tǒng)遇冷死機(jī)，不能啟動(dòng)。在溫度低于0℃時(shí)，系統(tǒng)就停機(jī)，之后溫度回升也不能啟動(dòng)。

原因：系統(tǒng)停止運(yùn)行的主要問題來自控制系統(tǒng)，逐一排查每個(gè)預(yù)先設(shè)置的指標(biāo)，譬如水溫控制電路，系統(tǒng)信號(hào)無法傳送將導(dǎo)致不能開啟，由于系統(tǒng)的啟動(dòng)是由換熱器、集水箱、設(shè)定溫度值綜合調(diào)控，如果檢測(cè)的儲(chǔ)水箱溫度小于設(shè)定值，系統(tǒng)開啟。如果集水箱溫度沒有收到信息時(shí)，機(jī)器出于自我維護(hù)，并不開啟。也有可能是電壓不在額定范圍、媒介不足、壓縮機(jī)故障等。冷水壓力太低，無法將水注入儲(chǔ)水箱，系統(tǒng)將出于自我保護(hù)不能開啟。

1.4 媒介管道破裂、冷媒流失、整機(jī)癱瘓。故障：系統(tǒng)連續(xù)工作較長時(shí)間之后，室外機(jī)器發(fā)出較大噪音，局部管道出現(xiàn)縫隙，媒介流失，壓力值為零。有時(shí)風(fēng)機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，水溫不變，電表測(cè)試壓縮機(jī)的阻值幾乎為零。

原因：冷媒通道爆裂，媒介泄漏的原因是系統(tǒng)壓力過高，超出冷媒循環(huán)管道閾值。氣溫降低需要同樣多的熱量，將需要更多壓縮機(jī)的耗能，提高了冷媒的極限壓力，元件厚度或焊接不達(dá)標(biāo)而使管道爆開。另一種可能性是水質(zhì)，鐵屑等危險(xiǎn)品通過水流磨損管道。

1.5 室外機(jī)的霜過多，制熱效果不佳。故障：室外機(jī)的霜過多，制熱效果不佳。結(jié)霜導(dǎo)致死機(jī)、化霜時(shí)間超過系統(tǒng)工作時(shí)間的一半，導(dǎo)致系統(tǒng)制熱量降低，耗能提高。

原因：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果蒸發(fā)器溫度小于露點(diǎn)溫度，表面出現(xiàn)冷凝水，在0℃以下時(shí)結(jié)霜，散熱片之間的間隙被結(jié)霜堵住，增大了熱和風(fēng)的阻力，影響了換熱效果?；獙用娴脑O(shè)計(jì)和技術(shù)是系統(tǒng)處理化霜問題的關(guān)鍵。

2.空氣源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1實(shí)例概述。該空氣源熱泵系統(tǒng)包含了壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等，它們構(gòu)成了制冷劑循環(huán)通道，冷凝器設(shè)有進(jìn)水和出水口。以上器件都有至少兩個(gè)，且構(gòu)建了至少兩個(gè)制冷劑周期性回路，其中一個(gè)進(jìn)水口連接進(jìn)水管，另一個(gè)出水口連接出水管，其余的進(jìn)水口、出水口由管道連接而形成水路串聯(lián)體系。

2.2技術(shù)優(yōu)化。蒸發(fā)器至少有兩個(gè)換熱管穿過同一翅片，這樣能提高換熱效率。在蒸發(fā)器的旁側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)，至少有兩個(gè)檔位，該風(fēng)機(jī)由電路控制。如果一個(gè)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)在低檔位向蒸發(fā)器吹風(fēng)；如果兩個(gè)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)要在高檔位向蒸發(fā)器吹風(fēng)，這樣達(dá)到理想的節(jié)能及換熱效果。兩個(gè)壓縮機(jī)的效能存在差距。依照所需熱水量使用不同效能的壓縮機(jī)，這樣可以節(jié)約能源；如果低效能的壓縮機(jī)就能達(dá)到熱量需要，就只需開啟此壓縮機(jī)，如若不能，就開啟高效能的壓縮機(jī)。假如還是未能達(dá)到熱量需要，就開啟兩個(gè)壓縮機(jī)。系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)為。

（1）至少兩個(gè)制冷劑循環(huán)回路，可以根據(jù)需要選擇啟動(dòng)一個(gè)壓縮機(jī)或多個(gè)壓縮機(jī)，使熱水器的制熱能力與實(shí)際需要相適應(yīng)，提高熱水器的工作效率，降低能量浪費(fèi)。（2）雙壓縮機(jī)系統(tǒng)，負(fù)荷調(diào)節(jié)能通過壓縮機(jī)開啟臺(tái)數(shù)和水量調(diào)節(jié)閥兩種組合方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，故調(diào)節(jié)范圍更廣，適應(yīng)性更強(qiáng)。（3）冷凝器水路串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在負(fù)荷較大時(shí)，啟動(dòng)兩個(gè)壓縮機(jī)，冷水經(jīng)過兩級(jí)加熱，則經(jīng)過每個(gè)壓縮機(jī)系統(tǒng)的水溫升減小，工況更穩(wěn)定，更有利于壓縮機(jī)的運(yùn)行。（4）啟動(dòng)時(shí)，多個(gè)壓縮機(jī)可異步啟動(dòng)，以降低啟動(dòng)負(fù)荷。（5）多個(gè)蒸發(fā)器共用翅片，可提高換熱效率。（6）風(fēng)機(jī)檔位和壓縮機(jī)工作狀態(tài)相適應(yīng)，以提高其節(jié)能、換熱效果。當(dāng)只開一個(gè)壓縮機(jī)系統(tǒng)時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，降低風(fēng)機(jī)功耗和噪音。

結(jié)語

消費(fèi)者應(yīng)當(dāng)一方面購買信譽(yù)好的產(chǎn)品，而且也應(yīng)參考生產(chǎn)廠家的研發(fā)水平、質(zhì)量認(rèn)證。選購時(shí)提高科技意識(shí)、維權(quán)意識(shí)，就能盡可能規(guī)避以上故障，相信空氣源熱泵系統(tǒng)在我國也將得到普及應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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