分析空氣源熱泵系統(tǒng)故障的原因及其結構優(yōu)化設計

許行鑫 陳駿驥

摘 要：空氣源熱泵系統(tǒng)是結合了熱能動力學、電子終端控制理論與水暖工程理論的一個大型系統(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，然后結合實例進行了優(yōu)化設計。

關鍵詞 ：空氣源熱泵系統(tǒng)；故障；設計

中圖分類號：TK11 文獻標識碼：A

1 空氣源熱泵系統(tǒng)常見故障分析

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

1.1設定水溫達不到或溫度上升緩慢。故障：設定水溫達不到或溫度上升緩慢。部分機器已經運行超出額定時間，仍未達到理想水溫，無法滿足需求，實測溫度不到40度，系統(tǒng)泵一直在周期運轉卻無升溫效果。

原因：水溫較低有兩個可能的故障原因，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，一個可能性是保溫層不達標，與外界溫差過高，消散了過多熱量，尤其是水箱密封不嚴或保溫介質未能做好，保溫箱整體未能保溫；另一個可能性是熱水流出的同一時刻冷水流入。另一方面可能是主機降低了一個周期內傳輸的熱量交換。有可能是傳輸媒介不合適，空氣源熱泵系統(tǒng)的媒介與空調不同，其物理和化學性質也有特殊要求，這也是熱泵技術的特征。另一個可能是媒介數量不足，導致攜熱水平過低。

1.2系統(tǒng)工作時間過長，超過一天持續(xù)運轉。故障：系統(tǒng)工作時間過長，超過一天持續(xù)運轉，用電量超出消費者的預算，浪費了不必要的開支，消費者對空氣源熱泵系統(tǒng)喪失信心，并索要一定的賠償。系統(tǒng)連續(xù)工作時間過長導致元件的工作負荷過大，浪費了水路循環(huán)量，導致諸多系統(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)工作時間過長的緣由是未達到設定的關機指標，譬如溫度指標等。只有溫度傳感器探測溫度大于設定溫度值，系統(tǒng)才會關閉。有可能是媒介攜熱水平低、設定溫度閾值過高、溫度傳感器失靈、短路、斷路等。電壓值過高或過低也可能導致無法停機，不過可能性極低。還有一個可能性是壓縮機的故障，風機斷續(xù)運轉使得機組看起來不停，不過熱泵風機和壓縮機的電源是一致的，不會單獨工作。

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

原因：系統(tǒng)停止運行的主要問題來自控制系統(tǒng)，逐一排查每個預先設置的指標，譬如水溫控制電路，系統(tǒng)信號無法傳送將導致不能開啟，由于系統(tǒng)的啟動是由換熱器、集水箱、設定溫度值綜合調控，如果檢測的儲水箱溫度小于設定值，系統(tǒng)開啟。如果集水箱溫度沒有收到信息時，機器出于自我維護，并不開啟。也有可能是電壓不在額定范圍、媒介不足、壓縮機故障等。冷水壓力太低，無法將水注入儲水箱，系統(tǒng)將出于自我保護不能開啟。

1.4 媒介管道破裂、冷媒流失、整機癱瘓。故障：系統(tǒng)連續(xù)工作較長時間之后，室外機器發(fā)出較大噪音，局部管道出現縫隙，媒介流失，壓力值為零。有時風機能夠轉動，水溫不變，電表測試壓縮機的阻值幾乎為零。

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，將需要更多壓縮機的耗能，提高了冷媒的極限壓力，元件厚度或焊接不達標而使管道爆開。另一種可能性是水質，鐵屑等危險品通過水流磨損管道。

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

原因：系統(tǒng)運行時，如果蒸發(fā)器溫度小于露點溫度，表面出現冷凝水，在0℃以下時結霜，散熱片之間的間隙被結霜堵住，增大了熱和風的阻力，影響了換熱效果?；獙用娴脑O計和技術是系統(tǒng)處理化霜問題的關鍵。

2.空氣源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化設計

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

2.2技術優(yōu)化。蒸發(fā)器至少有兩個換熱管穿過同一翅片，這樣能提高換熱效率。在蒸發(fā)器的旁側設有風機，至少有兩個檔位，該風機由電路控制。如果一個壓縮機運轉，風機在低檔位向蒸發(fā)器吹風；如果兩個壓縮機運轉，風機要在高檔位向蒸發(fā)器吹風，這樣達到理想的節(jié)能及換熱效果。兩個壓縮機的效能存在差距。依照所需熱水量使用不同效能的壓縮機，這樣可以節(jié)約能源；如果低效能的壓縮機就能達到熱量需要，就只需開啟此壓縮機，如若不能，就開啟高效能的壓縮機。假如還是未能達到熱量需要，就開啟兩個壓縮機。系統(tǒng)優(yōu)化設計主要表現為。

（1）至少兩個制冷劑循環(huán)回路，可以根據需要選擇啟動一個壓縮機或多個壓縮機，使熱水器的制熱能力與實際需要相適應，提高熱水器的工作效率，降低能量浪費。（2）雙壓縮機系統(tǒng)，負荷調節(jié)能通過壓縮機開啟臺數和水量調節(jié)閥兩種組合方式進行調節(jié)，故調節(jié)范圍更廣，適應性更強。（3）冷凝器水路串聯結構，在負荷較大時，啟動兩個壓縮機，冷水經過兩級加熱，則經過每個壓縮機系統(tǒng)的水溫升減小，工況更穩(wěn)定，更有利于壓縮機的運行。（4）啟動時，多個壓縮機可異步啟動，以降低啟動負荷。（5）多個蒸發(fā)器共用翅片，可提高換熱效率。（6）風機檔位和壓縮機工作狀態(tài)相適應，以提高其節(jié)能、換熱效果。當只開一個壓縮機系統(tǒng)時，自動轉到低轉速運行，降低風機功耗和噪音。

結語

消費者應當一方面購買信譽好的產品，而且也應參考生產廠家的研發(fā)水平、質量認證。選購時提高科技意識、維權意識，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用。

參考文獻

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