水源熱泵機組的應用概述

  摘要：介紹水源熱泵機組水流量保證的方法、擋板式/壓差式水流開(kāi)關(guān)在水環(huán)/地源熱泵機組水系統的應用。

 

  關(guān)鍵詞：水環(huán)地源熱泵機組  壓差式流量開(kāi)關(guān)  精確流量控制

 

  1概述

 

  水環(huán)和地源熱泵是目前發(fā)展最為迅速的空調類(lèi)型，它以應用的靈活性和高效節能的特點(diǎn)廣泛應用在寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、高檔住宅等場(chǎng)合。對于水環(huán)熱泵機組可以結合冷卻塔和低品位熱源組成一套大型的水環(huán)熱泵系統，這樣的水環(huán)熱泵系統一般少則幾百臺，多則幾千臺水環(huán)熱泵機組，如此龐大的系統，對水系統的水力平衡要求非常嚴格，否則將有一些水環(huán)熱泵機組不能得到它要求的水流量，將可能導致夏季運行時(shí)制冷系統經(jīng)常出現冷凝壓力過(guò)高而機組頻繁啟停，以致壓縮機發(fā)生故障，冬季運行時(shí)，由于水流量過(guò)小換熱器過(guò)分吸熱有可能導致換熱器內部結冰，從而引起套管換熱器“爆管”。

 

  2流量開(kāi)關(guān)選型

 

  為了保證換熱器得到適當的水流量除認真對水管路進(jìn)行優(yōu)化設計和水力平衡外，還必須設有水流開(kāi)關(guān)來(lái)確保水流量下降后停止壓縮機，這是一個(gè)非常重要的保護器件，如果在每臺機組上不安裝水流開(kāi)關(guān)在冬季將可能導致?lián)Q熱器凍壞。由于水環(huán)熱泵水系統較為龐大，出于節能和系統運行穩定的考慮，對水路中的各個(gè)部件要求本身的水阻要小，因此水流開(kāi)關(guān)的水阻不能太大，目前常用的水流開(kāi)關(guān)類(lèi)型有壓差式、靶式和小型擋板式等流量開(kāi)關(guān)，下面我們針對介紹各水流開(kāi)關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)。

 

  2.1壓差式流量開(kāi)關(guān)的安裝和使用

 

  壓差式水流開(kāi)關(guān)是根據HVAC設備的阻力和流量的曲線(xiàn)設計的。我們知道HVAC設備的換熱器有其阻力與流量的性能曲線(xiàn)，通過(guò)檢測其兩端的進(jìn)出水壓差，并與該裝置的預先設定值進(jìn)行比較，就可以準確控制流量。

 

  壓差式與靶式流量開(kāi)關(guān)相比它是一種精確的流量控制方式，它具有準確的流量控制值。它直接安裝在機組內，避免用戶(hù)安裝不正確的情況出現。如果在機組內安裝從壓差開(kāi)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(hù)現場(chǎng)不需要安裝和接線(xiàn)，也就避免了靶式水流開(kāi)關(guān)的安裝不準確導致機組故障的隱患。

 

  壓差式流量開(kāi)關(guān)具有流量控制準確、對系統不再額外增加阻力、又對水管管徑?jīng)]有要求以及無(wú)水流擾動(dòng)干擾等特性，可取代任何形式的靶式流量開(kāi)關(guān)作為HVAC水系統的流量控制，相對于靶式流量開(kāi)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），因而可廣泛應用在使用釬焊板式換熱器、套管式換熱器水環(huán)/地源熱泵機組水流量控制并兼有部分防凍保護的功能。

 

  對于水環(huán)/地源熱泵機組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(xiàn)可能不盡相同，但在工廠(chǎng)通過(guò)測試使用固定設定點(diǎn)壓差開(kāi)關(guān)，確保配置的壓差開(kāi)關(guān)的保護流量值合適。建議斷開(kāi)流量大于額定流量的50％，復位流量建議小于額定流量的80％。

 

  經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)配置好具有合適的動(dòng)作和復位值的壓差式流量開(kāi)關(guān)可以作為檢查水源熱泵機組外的水系統設計安裝是否正確的一個(gè)重要依據。因為對于某臺冷水機組不管你的安裝情況怎么樣，通過(guò)換熱器的水流量不達到壓差開(kāi)關(guān)的復位流量（工廠(chǎng)配置時(shí)測試的數據，壓差開(kāi)關(guān)型號不變其復位流量也不變）壓差開(kāi)關(guān)就不會(huì )閉合，當現場(chǎng)遇到不閉合的情況必定是機組外的水系統存在問(wèn)題，沒(méi)有達到復位流量。通常是系統水管路阻力太大、某些閥門(mén)沒(méi)有打開(kāi)、水泵沒(méi)有放空氣、過(guò)濾器堵塞和管路沒(méi)有排除空氣等情況，提示安裝人員去檢查并逐項解決，有著(zhù)指導作用。因為安裝人員通常沒(méi)有流量計，不可能對其安裝的水管路的流量進(jìn)行測試，如果采用靶式流量開(kāi)關(guān)就很難判斷水管路的問(wèn)題所在，因無(wú)法確定水管路的流量。

 

  2.2 靶式水流開(kāi)關(guān)的使用

 

  靶式流量開(kāi)關(guān)是將靶片安裝在水管中，水管內流動(dòng)的水沖擊靶流片使之彎曲變形，從而帶動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)輸出控制信號給模塊機組控制器，告知有水流可以啟動(dòng)機組。

 

  由于水環(huán)熱泵機組的水管管徑比較小，給靶式流量開(kāi)關(guān)的安裝帶來(lái)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，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)驗非常有關(guān)，管徑越大靶式水流開(kāi)關(guān)的一次安裝準確率越高，即使安裝成功，由于靶片面積大對水系統增加了3米水柱的水阻，對整個(gè)水環(huán)熱泵系統的水力平衡帶來(lái)難度，另外也導致系統的水流量下降，在實(shí)際中我們遇到一些已經(jīng)安裝好靶式水流開(kāi)關(guān)調試時(shí)不得換成其它方式的水流開(kāi)關(guān)。

 

  2.3 擋板式水流開(kāi)關(guān)的使用

 

  擋板式流量開(kāi)關(guān)是一種速度型的流量開(kāi)關(guān)，它是靠水的流速沖擊擋片，水的流速越大作用在擋片上的力也就越大，作用在擋片的力使擋片發(fā)生位移從而觸發(fā)控制信號。目前擋板式流量開(kāi)關(guān)可以根據水流量的大小設計擋板，減少水流通過(guò)流量開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的水阻力，減少水系統壓頭損失，但由于擋板式流量開(kāi)關(guān)長(cháng)期受水流的沖擊仍然有疲勞的問(wèn)題，即使在工廠(chǎng)標定好流量值的流量開(kāi)關(guān)也會(huì )發(fā)生設定點(diǎn)飄移，通常在保護流量值不要求精確的地方使用，即用于水管內的水流突然中斷的斷流保護。目前在國內針對水源熱泵機組設計的流量開(kāi)關(guān)非常少，比較典型的是ACOL公司的WFS21系列擋板式流量開(kāi)關(guān)，它是專(zhuān)門(mén)針對水環(huán)/地源熱泵空調機組的水流量監控而開(kāi)發(fā)的，它針對不同的管徑配有不同的擋片，每種擋片的水阻不超過(guò)0.5米水柱，相比靶式流量開(kāi)關(guān)水阻已大大降低，每個(gè)擋板式流量開(kāi)關(guān)都配有與水環(huán)熱泵機組水管相同的管件，現場(chǎng)只需連接上水管即可，不需對擋片做任何改變，另外擋板式水流開(kāi)關(guān)的承壓大于25bar，在對水流量要求不高的水環(huán)熱泵機組是一個(gè)低成本的水流開(kāi)關(guān)。

 

  3 結束語(yǔ)

 

  經(jīng)過(guò)在水環(huán)/地源熱泵機組上使用的反饋來(lái)看，壓差開(kāi)關(guān)能有效判斷水環(huán)熱泵機組現場(chǎng)安裝的水管路的問(wèn)題，能徹底避免水流量少造成換熱器凍壞的情況，也可以保護由于水過(guò)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(kāi)關(guān)沒(méi)有靶流開(kāi)關(guān)疲勞破壞的風(fēng)險，尤其在水管路有少量空氣時(shí)，壓差開(kāi)關(guān)工作非常穩定，不會(huì )出現類(lèi)似靶流開(kāi)關(guān)的漂浮情況，經(jīng)過(guò)多年使用的反饋未發(fā)現壓差開(kāi)關(guān)本身有故障的情況。擋板式流量開(kāi)關(guān)安裝在水環(huán)熱泵機組水系統中，可避免水源熱泵機組在運行中突然水流中斷（如冷卻水泵意外停止或每一個(gè)空調機組的供水電磁閥突然關(guān)閉或其它意外水流意外中斷等）造成機組異常高壓保護或導致壓縮機故障，對于制熱時(shí)突然的水流中斷有可能造成換熱器凍壞，造成不必要的損失。