淺析空氣源熱泵熱水機(jī)組應(yīng)用常見問題及對(duì)策

賀海建

(廣州鐵路集團(tuán)公司 懷化鐵路公寓管理有限責(zé)任公司，湖南 懷化 418000)

淺析空氣源熱泵熱水機(jī)組應(yīng)用常見問題及對(duì)策

賀海建

(廣州鐵路集團(tuán)公司 懷化鐵路公寓管理有限責(zé)任公司，湖南 懷化 418000)

本文就空氣源熱泵熱水機(jī)組應(yīng)用在選型、安裝、使用與維護(hù)等三方面存在的問題進(jìn)行了原因分析及對(duì)策探討，可對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)、安裝、使用人員有所幫助。

空氣源熱泵熱水機(jī)組;選型;安裝 ;使用與維護(hù)

空氣源熱泵熱水機(jī)組是采用冷媒吸取空氣中的熱量、通過壓縮機(jī)作功產(chǎn)出50℃左右的生活熱水裝置，在我國南方地區(qū)全年能效比可達(dá)3.0以上，具有安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此，空氣源熱泵熱水機(jī)組已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于家庭、室內(nèi)泳池、賓館等需要熱水熱源的場(chǎng)所。由于空氣源熱泵熱水系統(tǒng)中零件繁多而又相互關(guān)聯(lián)，所以各環(huán)節(jié)的故障都會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，這些問題雖然理論淺顯，但在實(shí)際應(yīng)用過程中卻屢屢出現(xiàn)能耗高、不能滿足使用要求等現(xiàn)象。筆者根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就空氣源熱泵熱水機(jī)組應(yīng)用在選型、安裝、使用與維護(hù)等三方面存在的問題進(jìn)行了原因分析及對(duì)策探討。

1 機(jī)組選型

空氣源熱泵熱水機(jī)組選型不當(dāng)是最容易出現(xiàn)的問題，當(dāng)所選熱泵機(jī)組總制熱能力過小時(shí)，就會(huì)造成小馬拉大車現(xiàn)象，既容易因機(jī)組負(fù)荷過重造成機(jī)組故障又不能滿足使用要求;當(dāng)所選熱泵機(jī)組總制熱能力過大時(shí)，又會(huì)造成投資浪費(fèi)。

機(jī)組選型不當(dāng)最容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)機(jī)組每天運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)過大、匹配機(jī)型時(shí)機(jī)組制熱功率沒有修正、主機(jī)數(shù)量選擇不當(dāng)?shù)热矫娴膯栴}，下面對(duì)熱泵機(jī)組選型在這三方面的注意事項(xiàng)進(jìn)行講述:

1.1 設(shè)計(jì)機(jī)組每天運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)的確定

有的空氣源熱泵熱水機(jī)組設(shè)計(jì)每天運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)高達(dá)18h，這將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而增加故障的可能性。

機(jī)組設(shè)計(jì)每天運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)隨著不同的建筑、不同的系統(tǒng)、不同的應(yīng)用要求而不同，可根據(jù)具體需要進(jìn)行選擇，如表1所示。

表1 空氣源熱泵熱水機(jī)組設(shè)計(jì)每天運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)選擇表

1.2 熱泵制熱功率的修正

許多空氣源熱泵熱水機(jī)組根據(jù)機(jī)組名義制熱功率(銘牌上的制熱功率)來選型，這樣選型一般都不能滿足使用要求。根據(jù)熱泵產(chǎn)熱原理，它的制熱效率和制熱功率隨著工況變化而變化，室外濕球溫度越低，它的制熱效率和制熱功率越低。熱泵機(jī)組名義制熱功率是在名義工況下(熱源側(cè)干球溫度是20℃、進(jìn)水溫度15℃)進(jìn)行測(cè)量的，這與全國大部份地區(qū)冬季最低環(huán)境溫度低于0℃的實(shí)際情況有很大的不同，例如環(huán)境溫度為0℃時(shí)熱泵制熱功率僅相當(dāng)于名義工況下制熱功率的3/5。如果按照機(jī)組名義制熱功率來計(jì)算機(jī)組總制熱能力在冬季就會(huì)出現(xiàn)小馬拉大車的情況，因此，必須對(duì)熱泵制熱功率進(jìn)行修正，如表2所示(數(shù)據(jù)來源為廣州中宇冷氣科技發(fā)展有限公司的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)):

表2 空氣源熱泵熱水機(jī)組制熱功率修正系數(shù)表

1.3 主機(jī)數(shù)量選擇

熱泵主機(jī)數(shù)量選擇不當(dāng)也是機(jī)組選型工作中容易犯的錯(cuò)誤。目前基本上熱泵主機(jī)均是模塊化機(jī)組，模塊化機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是各模塊獨(dú)立工作，互不影響，可以有效保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。熱泵模塊數(shù)量可根據(jù)安裝場(chǎng)地來定，一般3～4臺(tái)比較合適，具體單臺(tái)模塊制熱量不小于系統(tǒng)設(shè)計(jì)總制熱量除以選定模塊數(shù)所得的結(jié)果即可。主機(jī)數(shù)量選擇不當(dāng)?shù)脑蛑饕菦]有考慮機(jī)組檢修的的問題，正確的作法是應(yīng)該考慮到當(dāng)1臺(tái)機(jī)組故障時(shí)，其他機(jī)組要有足夠的制熱能力滿足使用要求，因此，基本上可以考慮在原有選定模塊數(shù)上增加1臺(tái)備用模塊機(jī)組為宜。

2 機(jī)組安裝

作為一個(gè)系統(tǒng)，熱泵機(jī)組在任何安裝環(huán)節(jié)上出現(xiàn)的問題都有可能影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。機(jī)組安裝容易出現(xiàn)的問題及對(duì)策如下:

2.1 雜物進(jìn)入機(jī)組換熱器

安裝環(huán)節(jié)最容易出的問題是焊渣、鐵銹等雜物進(jìn)入機(jī)組換熱器，它的危害非常大。由于空氣源熱泵熱水機(jī)組使用的是板式換熱器，板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器，它與常規(guī)的管殼式換熱器相比，在相同的流動(dòng)阻力和泵功率消耗情況下，其傳熱系數(shù)要高出很多，由于板片間通道很窄，一般只有2～5 mm，當(dāng)換熱介質(zhì)含有較大顆?；蚶w維物質(zhì)時(shí)，容易堵塞板間通道。因此，一旦焊渣、鐵銹等雜物進(jìn)入熱泵機(jī)組換熱器，將造成機(jī)組換熱不良，導(dǎo)致壓縮機(jī)經(jīng)常高壓報(bào)警，而且鐵銹進(jìn)入換熱器很難清除。如果采用藥物清洗有可能造成換熱器管壁損傷，清洗不當(dāng)還可能造成換熱器銅管穿孔，繼而可能造成機(jī)組冷媒系統(tǒng)進(jìn)水、壓縮機(jī)報(bào)廢、機(jī)組報(bào)廢等一系列嚴(yán)重后果，因此必須在源頭上重視系統(tǒng)過濾，防止雜物進(jìn)入主機(jī)，有以下對(duì)策:

2.1.1 安裝Y型過濾器

防止雜物進(jìn)入機(jī)組換熱器最主要的作法是在系統(tǒng)進(jìn)水口端和主機(jī)循環(huán)加熱進(jìn)水口端分別安裝Y型過濾器。Y型過濾器是在流體或氣體管路中，利用帶有沖孔或編織網(wǎng)孔的濾網(wǎng)阻隔固體污物的裝置。為方便拆卸清洗，Y型過濾器安裝時(shí)濾網(wǎng)拆洗方向必須朝下、安裝高度適宜。

2.1.2 管道材料的選擇

熱泵管道最忌使用鍍鋅管、鋼管等材料，連接方式不宜采用電焊、絲接，鍍鋅管、鋼管、電焊點(diǎn)容易生銹，生料帶及麻絲、鐵銹容易造成堵塞，影響機(jī)組換熱。管道材料推薦使用PPR管及銅閥，連接方式采用熱熔焊接。

2.1.3 熱水箱材料選擇

熱水系統(tǒng)的熱水箱材料盡量選用不銹鋼材質(zhì)，最好不要使用碳素鋼板焊接，如實(shí)在要使用則必須進(jìn)行防銹處理。因?yàn)樘妓劁摪逅湓跓崴h(huán)境中極易銹蝕，焊渣及鐵銹容易進(jìn)入機(jī)組換熱器內(nèi)部造成機(jī)組換熱不良、壓縮機(jī)高壓報(bào)警等一系列問題。

2.2 系統(tǒng)沒有防垢措施

很多熱泵工程事先沒有采取防垢措施，導(dǎo)致機(jī)組幾年內(nèi)就結(jié)垢嚴(yán)重。結(jié)垢嚴(yán)重的危害是機(jī)組制熱效率急劇下降，壓縮機(jī)負(fù)荷重經(jīng)常高壓報(bào)警，系統(tǒng)滿足不了使用要求，因此，必須事先做好系統(tǒng)防垢。

2.2.1 系統(tǒng)產(chǎn)垢的原因及危害

由于空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的熱水箱溫度一般恒定在45～55℃之間，此溫度條件下的系統(tǒng)熱水管路非常容易結(jié)垢，特別在水質(zhì)比較硬的情況下，結(jié)垢更為明顯。大多數(shù)熱泵問題實(shí)際上是由結(jié)垢引起的，系統(tǒng)結(jié)垢后可導(dǎo)致機(jī)組熱效率大幅度下降，壓縮機(jī)經(jīng)常高壓報(bào)警。一旦系統(tǒng)結(jié)垢只能采取化學(xué)藥劑清洗的辦法除垢，在除垢的過程中藥劑量太小清洗效果不好，劑量太大會(huì)造成機(jī)組換熱器受損，嚴(yán)重的會(huì)造成機(jī)組換熱器穿孔，水進(jìn)入整個(gè)制冷管路，有可能導(dǎo)致壓縮機(jī)報(bào)廢、機(jī)組報(bào)廢等一系列嚴(yán)重后果，因此必須在源頭上設(shè)計(jì)系統(tǒng)防垢。

2.2.2 防垢方法

目前比較好的防垢辦法是在熱泵機(jī)組水循環(huán)進(jìn)口處加裝電子除垢儀。電子除垢儀具有除垢防垢、殺菌滅藻、防腐緩蝕等功能。電子除垢儀的工作原理是由它產(chǎn)生的變頻高頻電場(chǎng)對(duì)水進(jìn)行處理，產(chǎn)生共鳴作用，使原有的大締合體狀態(tài)水的結(jié)合鍵被深度打斷，離解成活性很強(qiáng)的單分子或小締合體狀態(tài)的水，從而改變了水的物理結(jié)構(gòu)與特性，提高了水分子對(duì)鈣鎂離子、碳酸根離子等成垢組份的水合能力，起到阻止水垢形成的作用;同時(shí)，在變頻電磁場(chǎng)的作用下，使原有的水垢結(jié)晶體逐漸變得松軟、脫落、溶解，從而達(dá)到除垢之目的;而在變頻電磁場(chǎng)作用下，水垢得以控制和去除，溶解氧與水分子結(jié)合不易析出，從而抑制氧化腐蝕和垢下原電池腐蝕的發(fā)生，起到良好的防腐阻銹作用;另外，變頻高頻電磁場(chǎng)使細(xì)菌、藻類賴以生存的環(huán)境被破壞，并且溶解氧在變頻高頻電磁場(chǎng)的作用下形成一些如03、H202等對(duì)細(xì)菌、藻類具極強(qiáng)殺傷力的物質(zhì)，起到殺菌滅藻的作用。電子除垢儀的優(yōu)點(diǎn)是能耗小(100 W以內(nèi))、體積小、重量輕、阻力小、壽命長(zhǎng)、使用簡(jiǎn)單(只需定期1月排污1次即可)。

2.3 系統(tǒng)減震做得不好

熱泵機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)是正常運(yùn)行的一個(gè)表現(xiàn)，但安裝不好的機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)也有很大的震動(dòng)。機(jī)組震動(dòng)過大會(huì)造成機(jī)組損壞，同時(shí)對(duì)工作、休息環(huán)境產(chǎn)生影響，因此必須在安裝環(huán)節(jié)重視系統(tǒng)減震。由于系統(tǒng)主要運(yùn)轉(zhuǎn)部件是主機(jī)和水泵，因此可從主機(jī)減震和水泵減震方面入手。

2.3.1 主機(jī)減震

主機(jī)安裝時(shí)，安裝地基必須≥200 mm，并確保水平安裝。主機(jī)與基礎(chǔ)之間加10～20 mm的橡膠減震墊。與主機(jī)相連的剛性管道應(yīng)采用彈簧減振支架，避免管路將振動(dòng)傳遞到建筑物。機(jī)組進(jìn)水管采用軟連接，可防止振動(dòng)從機(jī)組傳遞至水管。

2.3.2 水泵減震

水泵安裝除了做到基礎(chǔ)水平、穩(wěn)固的基本要求外，與水泵相連的循環(huán)水管及自來水進(jìn)水管采用軟連接可有效防止振動(dòng)從水泵傳遞到水管。

2.4 熱水箱附件安裝質(zhì)量不高

熱水箱附件主要包括水箱水溫傳感器和熱水箱水位傳感器。水箱水溫傳感器是熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，直接控制著熱泵主機(jī)的開停，若安裝不當(dāng)會(huì)造成溫度無顯示或顯示不準(zhǔn)、主機(jī)不能及時(shí)開啟或誤開停等故障;水位傳感器主要傳遞水位信號(hào)和控制進(jìn)水電磁閥的開停，若安裝不當(dāng)會(huì)造成水箱水位無顯示或顯示不準(zhǔn)、進(jìn)水電磁閥失去控制等故障。

2.4.1 熱水箱水溫傳感器安裝

很多熱泵工程將熱水箱水溫傳感器直接丟在水箱內(nèi)，這樣容易造成測(cè)量失誤，正確的方法是使用盲管安裝(如圖1、2所示)。

圖1 正確安裝實(shí)物圖

圖2 正確安裝示意圖

2.4.2 熱水箱水位傳感器安裝

熱水箱水位傳感器不應(yīng)直接放入水箱中，安裝孔要求固定在水箱頂部，并通過套管后固定在水箱內(nèi)。

2.4.3 熱水箱用戶端供水口高度

熱水箱用戶端供水口高度必須高于機(jī)組循環(huán)加熱供水口100 mm以上，這樣可以有效防止因熱水箱水放完導(dǎo)致機(jī)組缺水的問題，但在實(shí)際熱泵工程中此類差錯(cuò)時(shí)有發(fā)生。

2.5 電氣安裝不規(guī)范

電氣安裝不規(guī)范最容易犯的錯(cuò)誤是強(qiáng)電(機(jī)組電源線路)、弱電(機(jī)組控制線路)沒有分開套管、間隔距離不夠。強(qiáng)弱電線套在一根管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁場(chǎng)干擾，影響弱電的正常使用，進(jìn)而影響機(jī)組控制質(zhì)量。因此，強(qiáng)弱電線需分開套管，并且保證強(qiáng)弱電線之間至少有200 mm的間距。

2.6 使用不方便

由于熱泵機(jī)組一般安裝在樓頂，而有些熱泵工程沒有將控制開關(guān)安裝在一樓值班室，因此查看機(jī)組狀態(tài)非常不方便。在安裝熱泵機(jī)組時(shí)需要考慮以后使用維護(hù)的方便，可以在值班室設(shè)有機(jī)組遙控操作板、機(jī)組水溫、水箱水位顯示，機(jī)組故障代碼顯示及安裝故障警鈴，為方便機(jī)組能耗統(tǒng)計(jì)及分析，建議同時(shí)安裝機(jī)組專用電表及水表等。

3 機(jī)組試運(yùn)行、使用與維護(hù)

3.1 機(jī)組試運(yùn)行

機(jī)組和管路安裝完畢后，開啟機(jī)組(水箱有足夠水)試運(yùn)行30 min后，對(duì)過濾器進(jìn)行清洗，以清除系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)積聚在過濾器上的雜質(zhì)污物，并重復(fù)以上步驟，直到過濾器無臟物為止。

3.2 機(jī)組使用

3.2.1 主機(jī)開、停機(jī)溫度設(shè)置

(1)最容易犯的錯(cuò)誤之一是多臺(tái)熱泵主機(jī)開、停機(jī)溫度是出廠默認(rèn)設(shè)置的相同溫度數(shù)值，這樣很容易出現(xiàn)多臺(tái)主機(jī)同時(shí)開機(jī)、同時(shí)停機(jī)的現(xiàn)象，從而造成瞬間運(yùn)行電流過大，甚至可能燒壞主電源開關(guān)。因此，將每臺(tái)熱泵主機(jī)開、停機(jī)溫度依次設(shè)置為相差0.3℃較為合適。

(2)錯(cuò)誤之二是主機(jī)停機(jī)溫度設(shè)置過高、開停機(jī)溫差過小。主機(jī)停機(jī)溫度設(shè)置過高導(dǎo)致機(jī)組換熱器與熱水之間溫差過小，從而使機(jī)組換熱效率下降、壓縮機(jī)負(fù)荷重、功耗增加;開停機(jī)溫差過小會(huì)導(dǎo)致主機(jī)啟動(dòng)頻繁，不利于節(jié)能和機(jī)組休息。一般將主機(jī)停機(jī)溫度設(shè)置為50℃、開停機(jī)溫差設(shè)置為5℃比較合適，否則不利于節(jié)能。

3.2.2 機(jī)組停用

若機(jī)組停用時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)先將機(jī)組管路中的水放掉，防止冬天凍裂管道，并切斷電源，套好防護(hù)罩。再運(yùn)行時(shí)，開機(jī)前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，如長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后在冬天啟機(jī)，必須給機(jī)組通電3 h之后才能啟動(dòng)機(jī)組，因?yàn)槟壳按蟛糠轃岜脡嚎s機(jī)均自帶預(yù)熱裝置，主機(jī)通電即可自動(dòng)預(yù)熱，如在啟動(dòng)前沒有進(jìn)行預(yù)熱或者預(yù)熱時(shí)間不夠可能會(huì)造成壓縮機(jī)損壞。

3.3 機(jī)組維護(hù)

3.3.1 Y型過濾器的運(yùn)行及維護(hù)

Y型過濾器應(yīng)定期清洗。清洗次數(shù)依據(jù)工況條件而定，一般1個(gè)月清洗1次，清洗后，重新安裝時(shí)要使用新的密封墊，同時(shí)建議每臺(tái)Y型過濾器有1個(gè)濾網(wǎng)和3個(gè)墊片作為備件。

3.3.2 機(jī)組檢修

機(jī)組檢修最容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是為圖檢修方便屏蔽各種保護(hù)報(bào)警信號(hào)。機(jī)組對(duì)壓縮機(jī)采用多重保護(hù)設(shè)置，除了具有電源逆相、缺相保護(hù)、漏電保護(hù)、缺水保護(hù)、高低壓力保護(hù)、壓縮機(jī)排氣過熱保護(hù)等常規(guī)保護(hù)功能外，還有防壓縮機(jī)油低溫冷凍保護(hù)、壓縮機(jī)排氣油氣分離及回流保護(hù)、壓縮機(jī)吸氣氣液分離保護(hù)，所有保護(hù)功能都以針對(duì)熱泵機(jī)組制熱工況下特別是冬季制熱工況下的特性而設(shè)置，在保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)保護(hù)壓縮機(jī)的使用壽命，決不允許圖檢修方便而取消機(jī)組保護(hù)報(bào)警信號(hào)和功能。

4 結(jié)束語

空氣源熱泵熱水機(jī)組雖然自動(dòng)化程度很高，但是如果機(jī)組選型不合理、安裝質(zhì)量不高、使用維護(hù)不當(dāng)仍會(huì)頻繁出現(xiàn)能耗高、不能滿足使用要求的現(xiàn)象。一旦機(jī)組在初始使用期間因?yàn)檫@幾方面的原因頻繁出現(xiàn)故障時(shí)，這些故障將很難根除，并將伴隨設(shè)備整個(gè)壽命周期。因此，在機(jī)組選型、安裝、使用維護(hù)等方面要特別注意以上要點(diǎn)，這將為日后機(jī)組節(jié)能穩(wěn)定地運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Common Problems and Solutions on the Application of the Air-source Heat Pump Water Heating Equipments

HE Hai－jian
(Huaihua Railway Apartment Management Company，Guangzhou Railway Group Company，Huaihua 418000，China)

There are some problems on the application of the air－source heat pump water heating equipments at the aspects of the unit selection，installation，operation and maintenance.This article analyzes the problems and provides some solutions in order to make suggestions for the design，installation of air source heat pump water heating equipments.

the air－source heat pump water heating equipments; selection;installation; operation and maintenance of the equipments

TK01+8

B

2095－1671(2011)02－0072－05

2011－03－10;

2011－03－17

賀海建(1974—)，男，湖南懷化人，工程師，從事設(shè)備、計(jì)算機(jī)、節(jié)能、環(huán)保管理工作。