中国建筑科学研究院建筑设计院 北京市 100013
摘要：随着科技的进步，尤其是计算机及传感器技术的发展，空调机组的自动化控制日趋完善，能够对温湿度进行高精度控制和防冻保护，并可实现全年自动运行。而对于一些由于资金问题未能安装自控装置的空调机组．在运行过程中经常会出现冻裂加热器或表冷器的问题，不但影响了企业生产而且维修困难，资金损失也比较大。基于此，本文主要对空调新风机组冬季防冻措施进行分析探讨。
关键词：空调新风机组；冬季防冻措施
1、前言
空调机组是控制生产区的洁净度、温湿度的关键设备，保证空调系统长期、安全、稳定运行显得尤为重要。在我国寒冷地区，空调系统中新风机组盘管经常冻裂，其原因主要是加热盘管内流体凝固体积膨胀所至，这影响了新风机组的正常运行、增加了设备的维修和用户的运行管理费用。因此，对空调新风机组冬季防冻措施的探讨具有重要的现实意义。
2、新风机组的防冻措施
2.1设计合理的盘管水流形式
目前，我国大多数空调生产厂家所生产的表冷器设计都不尽合理，表冷器迎风面长宽比变化有6倍之多(一些超薄吊顶新风机组)，其水路流程形式只有一种，新、回风工况水路也无区别。出现气堵、脏堵、进出水温差很小或很大，实际换热量达不到公称值，排水不畅导致冬季冻坏等各种问题。
2.1.1水路的设计原则
笔者认为寒冷地区表冷器的水路设计应遵循以下原则：
(1)合理的水速(1．0-1．6m／s)，以保证较高的换热系数；
(2)较低的水阻力，保证水泵的选择和较低的能量消耗：
(3)按国家标准温差进行设计；
(4)保证水和空气的逆叉流交换，以保证最大的换热温差：
(5)保证表冷器内的水能自然排出，以防冬季冻坏，这对于防冻来说是最关键的：
(6)工艺简单，装配焊接易实现。
2.1.2表冷器水路流程设计
以应用较多的6排管为例进行分析研究，提出12行程、6行程、4行程三种水路流程设计方法，水路设计能保证常压下放净积水，有利于防冻。12行程管路流程太长，导致系统水阻力过大，在大风量空调机组中表现更加突出；4行程虽然流程较小，但焊接工艺复杂，因此笔者比较同意采用6行程水路流程设计方法。
2.1.3采用特殊载冷剂，降低盘管内流体的凝固温度
水结冰时有5-6℃的过冷度，即结冰初始时刻蓄冰水必须降至-5～-6℃才能开始凝固，若在蓄冰时采用添加成核剂的办法，使水的过冷度减少至2℃(即水在-7℃左右开始结冰)，添加成核剂的25％乙二醇水溶液可使凝固温度降低到-7～-8℃。由于乙二醇水溶液对钢管、铜管有腐蚀性且黏度较大，因此在施工安装时应考虑到管路的防腐问题、提高系统水泵的压头，同时需要增加系统的初投资和运行费用，其实际应用受到限制。
2.2保证新风机组盘管的水流速
在北方寒冷地区，冬季室外空气温度大多在零下10℃以下，为了达到空调设计要求温度，盘管必须提供足够大的热量，当盘管的结构和供水温度确定之后，其热量的大小主要取决于盘管内水流速的大小。如果机组的风机正常运行，而新风机组盘管中的水流速过低或接近静止，盘管会被迅速降温，最终其中的介质水会结冰导致盘管冻裂。导致盘管中流体流速过低的原因主要有：(1)系统排气不畅，盘管管道中流体混有大量气体，致使循环管路流动阻力加大、流速降低；(2)系统中存在杂质阻塞盘管的管道使流体速度降低或静止。这种情况经常发生在新风系统的最低层和系统运行初期。在这种情况下，即使循环水泵不停地工作，通过该管道流体的流速也会很低甚至为零，解决方法如下：
(1)系统应设置排气装置，及时排除系统内的气体，以保证管道内水的流速在设计范围内，这样，即使系统内积存了少量的气体，也不会对管道内工质的流速有较大的影响。
(2)在施工过程中，一定把好系统管道清洗关。将系统中的一些焊渣、麻及其他杂质清洗干净。
2.3运行管理措施
要制定完整的空调运行、调节及维护制度，对运行管理人员进行必要的技术培训：
(1)空调工程竣工后仔细检查水系统的泄水阀安装情况，没有安装的要补装，原来没有设计泄水阀的也要补装上。
(2)盘管出水管应设置自动排气阀保证排气畅通，进水管最低处设置排水阀，盘管停止使用时，打开水系统最低处的泄水阀，放掉冷冻水管路中的冷冻水。要做到将表冷器管内的水彻底放净。
(3)使用手动新风控制阀时要严格做到工作时开阀，停机时关阀的操作要求。对于风机联动的新风控制阀工作动作情况也应进行经常检查，确保其工作正常。
(4)空调系统设计安装监测工作运行状况的热工仪表与低温报警装置，以方便运行管理人员对空调机组的正常工作调节与防冻操作处理。可在空调预热器出口安装一个低温报警装置。这样，一旦在工作中空气预热器出现问题时可及时发出警报，及联动风机停止工作，新风阀关闭，以防止空调机组内的水系统设备结冰、冻坏。
3、加热器和表冷器的防冻措施
下面针对HZK-60和HZK-20型台空调机组防冻改造研究的成功经验，谈谈如何解决加热器和表冷器的防冻问题。
3.1加热段
3.1.1加热器冻损原因分析
在冬季，空调机组的起停必须与供暖时间保持一致，否则，一旦停止供暖，而空调机组的送风机系统仍在工作，由于送风量大(为60000m3/h)，温度低(低于-30℃)，与加热器的传热迅速，只需1-2min就可使加热器内的热水变成冰块。并且突然停止供暖，人为很难发现。如：2010年12月份，由于供暖时段内循环水泵发生故障，突然停止供暖，造成HZK60空调机组预热段冻伤，加热器弯头80％冻坏，停产7d。
3.1.2防冻方法
使空调系统供暖系统与送风系统同步停机是防冻的关键。基于此防冻原理，设计出供暖与送风系统的联动控制电路，如图1所示。用两个规格为DN80的水流指示器，分别安装在HZK-60和HZK-20空调机组的预热段的进水管段上，用开口器在空调机组配电柜操作面板上开了3个口，安装上一个转换开关和两个指示灯。冬季运行时，将主令开关转换到冬季档，水流指示器投入工作。当HZK-60和HZK-20空调机组的预热段的进水管路任何一个断流或欠流量时，相应水流指示器中的微动开关动作，两空调机组的送风机控制回路断开，风机停止运行，发生断流或欠流的那组空调的断流指示灯亮。非冬季时将主令开关转换到夏季档，空调机组正常运行。
3.2表冷段
3.2.1表冷器受冻的原因
去年夏季前，我们准备启动制冷机组，在给冷冻水系统注水时，发现HZK-20和HZK-60的表冷器的有漏水现象发生。HZK系统空调机组的表冷段位于预热段后，受冻的原因很可能是上个冬季表冷器中的存水结冻，可我们已经在冬季到来前就将表冷器下面的排污阀打开，把水放净，怎么还会冻呢?待我们拆开空调机组后发现是表冷器的组装结构造成自然排水不彻底，换热器内有积水，加之冬季室外气温过低，经预热段加温后的空气温度未达到0℃以上，造成残存在表冷器内的积水冻结而胀裂铜管。
3.2.2技改措施
我们在表冷段压力表接口处安装了一个三通，接入压力为0．6MPa的压缩空气，在冬季到来前，用压缩空气吹扫表冷器30分钟，打开表冷器最下端的排污阀，将水排净。
4、结语
上述各种方法在实际应用中均较为实用，但都有一定的局限性。新风空调机组盘管在冬季被冻坏的原因是多方面的，有空调产品质量、空调系统设计的原因，也有空调运行管理方面的原因。设计、质量、管理三个环节中任何一个环节考虑不周，都会导致加热器冻裂，造成经济损失。如在设计方面，不同风量、不同环境温度、不同工作场所的盘管应分别设计，对空调设计要求较高的系统应设计自动控制系统，其中包括低温报警、停机、关闭新风控制阀等多个防冻技术措施；在空调产品制作方面，新风控制阀应严格按照国家标准制作，以保证其严密性与保温性能。
参考文献：
[1]郭海丰，王思平，杜艳新，等.寒冷地区集中空调系统新风机组防冻措施[J].沈阳建筑工程学院学报(自然科学版)，2003，7(3):218-220.
[2]毕雨，焦云凤，吴勇.空调机组的防冻措施[J].医药工程设计杂志，2002，23(6):21-221.
论文作者:刘德娣
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/21
标签：机组论文; 空调论文; 新风论文; 盘管论文; 冬季论文; 系统论文; 加热器论文; 《基层建设》2016年第34期论文;