北方地区空气处理机换热器的防冻措施

【摘 要】通过对控制系统、空气处理机设计、日常维护三个方面入手，分析空气处理机换热器冻裂的原因，针对其冻裂原因给出防冻对策，笔者重点对空气处理机换热器结构进行改进，提出比较实用的有利于防冻的结构。

【关键词】换热器；防冻；控制；结构；运行维护

1 引言

近些年来，随着采用集中空调系统的建筑越来越多，北方寒冷地区空气处理机换热器的防冻问题，逐渐成为广大业主和空调设计人员、制造厂家极为关心的问题。因为空气处理机换热器的冻裂故障十分常见，尤其是体现在新风机组上，这不仅会造成空调系统本身的损失，而且换热器冻裂所引起的水患也会带来间接的经济损失，换热器的冻裂故障常常发生在夜间，通常发现较迟，大量的流水往往危机附近的电梯、电缆井和下面的楼层，存在很大的隐患。为了避免故障的发生，笔者从控制系统，空气处理机设计，日常维护，三个方面入手综合分析。提出自己的一些建议，供大家参考。

2 空气处理机换热器冻裂的原因

2.1 空气处理设计上的问题

2.1.1 空气处理机在换热器后没有设置防冻开关，无法监测是否存在冻裂的危险。

2.1.2 采用电动调节阀控制水系统的设备，当停机时，换热器内的热媒停止循环。

2.1.3 空气处理机在停机时，新风口设置的密闭保温风阀没有与风机联锁。

2.2 空气处理机设计上的问题

2.2.1 空气处理机新风口没有设置密闭保温风阀，致使停机时换热器没有与冷空气隔离。

2.2.2 空气处理机的制冷工况和加热工况共用一个换热器，由于夏季冷冻水进出水温差通常为5℃，而冬季加热时进出水温差通常为10～20℃，所以空气处理机换热器在冬季通过的水量通常不足夏季运行水量的一半，故冬季运行过程中换热器的水流速太低，如果是采用变流量系统，则水流速更小，基本成为层流的状态，大大增加了换热器冻裂的机率。

2.2.3 空气处理机换热器结构不合理。换热器没有设置排气阀和排水阀，或者排气阀和排水阀设置的位置不合理。换热器的布管形式无法将换热器内的水排净。在通水试压后或某种特殊情况下，换热器内的水无法排净，所以冻裂就不足为奇了。

2.2.4 空气处理机机换热器的热水流向不合理。通常在换热器设计中，为了增加其换热效率，常常把换热器设计成逆流形式。这种热水流向在北方寒冷地区同样有使换热器冻裂的危险（见图1）。

2.3 运行维护管理上的问题。

2.3.1 空调运行维护管理人员对北方严寒地区恶劣的气温条件不熟悉，对管理方案和制度上套用南方地区的管理制度。

2.3.2 操作人员对空调设备操作不了解，没有经过严格的专业训练，缺乏必要的暖通空调专业知识。

2.3.3 操作人员工作责任心不强，操作使用不当。

3 空气处理机换热器的防冻措施。

3.1 控制系统设计上的措施。

3.1.1 空气处理机在换热器后应设置防冻开关，防冻开关与风机联锁，当防冻开关监测到盘管有冻裂危险时，关闭风机，并报警提醒。

3.1.2 当采用电动阀控制水系统设备，电动阀应设置最小开度，以保证在停机时换热器内的水继续循环，防止换热器冻裂。

3.1.3 空气处理机新风口密闭保温风阀应与风机联锁，当停机时，密闭保温风阀关闭，使换热器与新风低温空气隔离，达到防冻效果。

3.2 空气处理机结构上的措施。

3.2.1 空气处理机新风口应设置密闭保温风阀，以保证换热器与新风隔离。

3.2.2 空气处理机制冷和加热过程不宜共用同一换热器。应使冷热分开，如果必须共用时，一定要根据温升设置多个换热器，通常情况下，单个换热器最大温升为20℃。如果采用变水流控制系统，采用一个电动三通阀加一个小循环泵也是一种有效的防冻措施，通常可将电动三通阀受出风温度的控制，当有结冻危险时（即盘管前温度为负值时），水泵即投入运行。水泵的循环水量应使管内流速为1m/s，因为这一流速可有效防冻。

3.2.3 空气处理机换热器应在最高点设置排气阀，最低点设置排水阀。换热器内的水应能完全排净。通常情况下，换热器由于布管形式导致弯头处的存水很难排净。在近五年的设计中，总结换热器排净存水的主要有以下两种方法。第一种方法是使用压缩空气对换热器管内进行喷吹，使内部存水排净，这是一种被动方式，现场需要有压缩空气，并且换热器排气和排水阀应使用球阀（方便与压缩空气管相连接，且排水迅速）。如果存水量很小，也可以将空气管连接至风机送风口处，利用风机的压力将存水排净。第二种方法是对换热器的结构进行改进，采用一种完全排水结构，这种换热器的主要特点是换热管均与水平面成一夹角，这样可以保证直管段及集水管对侧弯头中的存水可以顺利排净，而集水管侧的每一个弯头均与一个小集水管相连接，并且每一个小集水管均在最低点设置排水阀，这样集管侧的存水也将被顺利的排出，这种主动排水的方式与压缩空气喷吹的方式相比较，可见其优势所在（见图2）。

3.2.4 空气处理机换热器的水流向应采用顺流的方式，这种方式对换热器的防冻具有一定的效果。

3.2.5 提高换热器进风温度也是换热器防冻的有效方式，通常提高换热器前温度主要有以下方法，第一种方法是采用新回风混合的方式；第二种方法是采用对新风进行预热的方式（通常采用电预热或蒸汽预热）；第三种方法是采用能量回收的方式对新风进行预热（通常采用转轮、板式热交换器、热管换热器等方式），但是这个方式需考虑换热器是否有结霜的危险，如果有结霜的危险，很容易使热回收装置产生冰堵现象。

3.3 运行维护管理方面的措施

3.3.1 运行维护管理人员应经常记录热源的供应情况，如发现异常，应及时采取措施，防止空气处理机换热器冻裂损坏。

3.3.2 空调厂家应在空调箱上贴明注意事项，提供使用说明书，必要时需对有关运行维护管理人员进行培训。

3.3.3 业主应对运行维护管理人员进行技术性、责任心教育，提高员工素质，加强责任感，提高空调的运行管理，健全空调运行维护管理制度，强化责任制，加强管理监督。

4 结语

北方地区空气处理机换热器的冻裂问题，逐渐被越来越多的业内人士所关注，主要从控制系统、空气处理机结构设计、日常维护管理三方面入手，只要抓住上述三点，就可以避免空气处理机的换热器冻裂损坏，保证机组的正常运行。

参考文献：

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[2]赵荣义，范存养，薛殿华，钱以明.空气调节[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，1994

[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008