水源热泵机组的应用概述

  摘要：介绍水源热泵机组水流量保证的方法、挡板式/压差式水流开关在水环/地源热泵机组水系统的应用。

 

  关键词：水环地源热泵机组  压差式流量开关  精确流量控制

 

  1概述

 

  水环和地源热泵是目前发展最为迅速的空调类型，它以应用的灵活性和高效节能的特点广泛应用在写字楼、商场、高档住宅等场合。对于水环热泵机组可以结合冷却塔和低品位热源组成一套大型的水环热泵系统，这样的水环热泵系统一般少则几百台，多则几千台水环热泵机组，如此庞大的系统，对水系统的水力平衡要求非常严格，否则将有一些水环热泵机组不能得到它要求的水流量，将可能导致夏季运行时制冷系统经常出现冷凝压力过高而机组频繁启停，以致压缩机发生故障，冬季运行时，由于水流量过小换热器过分吸热有可能导致换热器内部结冰，从而引起套管换热器“爆管”。

 

  2流量开关选型

 

  为了保证换热器得到适当的水流量除认真对水管路进行优化设计和水力平衡外，还必须设有水流开关来确保水流量下降后停止压缩机，这是一个非常重要的保护器件，如果在每台机组上不安装水流开关在冬季将可能导致换热器冻坏。由于水环热泵水系统较为庞大，出于节能和系统运行稳定的考虑，对水路中的各个部件要求本身的水阻要小，因此水流开关的水阻不能太大，目前常用的水流开关类型有压差式、靶式和小型挡板式等流量开关，下面我们针对介绍各水流开关的优缺点。

 

  2.1压差式流量开关的安装和使用

 

  压差式水流开关是根据HVAC设备的阻力和流量的曲线设计的。我们知道HVAC设备的换热器有其阻力与流量的性能曲线，通过检测其两端的进出水压差，并与该装置的预先设定值进行比较，就可以准确控制流量。

 

  压差式与靶式流量开关相比它是一种精确的流量控制方式，它具有准确的流量控制值。它直接安装在机组内，避免用户安装不正确的情况出现。如果在机组内安装从压差开关连接两根铜管至换热器的进出口，测量其进出口的压差，即反映出流量。而用户现场不需要安装和接线，也就避免了靶式水流开关的安装不准确导致机组故障的隐患。

 

  压差式流量开关具有流量控制准确、对系统不再额外增加阻力、又对水管管径没有要求以及无水流扰动干扰等特性，可取代任何形式的靶式流量开关作为HVAC水系统的流量控制，相对于靶式流量开关它可以避免水泵气蚀引起的假流量（实际流速很大，但水中混有空气而实际流量并不大），因而可广泛应用在使用钎焊板式换热器、套管式换热器水环/地源热泵机组水流量控制并兼有部分防冻保护的功能。

 

  对于水环/地源热泵机组使用的钎焊板式换热器或套管式换热器其压差与流量的曲线可能不尽相同，但在工厂通过测试使用固定设定点压差开关，确保配置的压差开关的保护流量值合适。建议断开流量大于额定流量的50％，复位流量建议小于额定流量的80％。

 

  经过工厂配置好具有合适的动作和复位值的压差式流量开关可以作为检查水源热泵机组外的水系统设计安装是否正确的一个重要依据。因为对于某台冷水机组不管你的安装情况怎么样，通过换热器的水流量不达到压差开关的复位流量（工厂配置时测试的数据，压差开关型号不变其复位流量也不变）压差开关就不会闭合，当现场遇到不闭合的情况必定是机组外的水系统存在问题，没有达到复位流量。通常是系统水管路阻力太大、某些阀门没有打开、水泵没有放空气、过滤器堵塞和管路没有排除空气等情况，提示安装人员去检查并逐项解决，有着指导作用。因为安装人员通常没有流量计，不可能对其安装的水管路的流量进行测试，如果采用靶式流量开关就很难判断水管路的问题所在，因无法确定水管路的流量。

 

  2.2 靶式水流开关的使用

 

  靶式流量开关是将靶片安装在水管中，水管内流动的水冲击靶流片使之弯曲变形，从而带动微动开关输出控制信号给模块机组控制器，告知有水流可以启动机组。

 

  由于水环热泵机组的水管管径比较小，给靶式流量开关的安装带来一定的难度。通常靶流片安装有三种状况：一是不动作，二是卡在管子上部不能回复，三是正常。安装非常好的情况与水管的管径和安装人员的经验非常有关，管径越大靶式水流开关的一次安装准确率越高，即使安装成功，由于靶片面积大对水系统增加了3米水柱的水阻，对整个水环热泵系统的水力平衡带来难度，另外也导致系统的水流量下降，在实际中我们遇到一些已经安装好靶式水流开关调试时不得换成其它方式的水流开关。

 

  2.3 挡板式水流开关的使用

 

  挡板式流量开关是一种速度型的流量开关，它是靠水的流速冲击挡片，水的流速越大作用在挡片上的力也就越大，作用在挡片的力使挡片发生位移从而触发控制信号。目前挡板式流量开关可以根据水流量的大小设计挡板，减少水流通过流量开关产生的水阻力，减少水系统压头损失，但由于挡板式流量开关长期受水流的冲击仍然有疲劳的问题，即使在工厂标定好流量值的流量开关也会发生设定点飘移，通常在保护流量值不要求精确的地方使用，即用于水管内的水流突然中断的断流保护。目前在国内针对水源热泵机组设计的流量开关非常少，比较典型的是ACOL公司的WFS21系列挡板式流量开关，它是专门针对水环/地源热泵空调机组的水流量监控而开发的，它针对不同的管径配有不同的挡片，每种挡片的水阻不超过0.5米水柱，相比靶式流量开关水阻已大大降低，每个挡板式流量开关都配有与水环热泵机组水管相同的管件，现场只需连接上水管即可，不需对挡片做任何改变，另外挡板式水流开关的承压大于25bar，在对水流量要求不高的水环热泵机组是一个低成本的水流开关。

 

  3 结束语

 

  经过在水环/地源热泵机组上使用的反馈来看，压差开关能有效判断水环热泵机组现场安装的水管路的问题，能彻底避免水流量少造成换热器冻坏的情况，也可以保护由于水过滤器堵塞造成的水流量下降时换热器冻坏的情况，另外水管路压差开关没有靶流开关疲劳破坏的风险，尤其在水管路有少量空气时，压差开关工作非常稳定，不会出现类似靶流开关的漂浮情况，经过多年使用的反馈未发现压差开关本身有故障的情况。挡板式流量开关安装在水环热泵机组水系统中，可避免水源热泵机组在运行中突然水流中断（如冷却水泵意外停止或每一个空调机组的供水电磁阀突然关闭或其它意外水流意外中断等）造成机组异常高压保护或导致压缩机故障，对于制热时突然的水流中断有可能造成换热器冻坏，造成不必要的损失。