风冷热泵机组冬季防冻措施

（一）换热器冻结的几种情况

由于空调设计时对寒冷地方的气候特点考虑不足，加之使用管理上的薄弱，这几年来在空调建筑物中，常出现空气加热器冻裂现象。其冻裂的情况不外下列几种：

1、加热与降温共用一个表冷式热交换器，但冷冻水的温差小(一般5℃)，而热水的温差大(15~30℃)，又因采用变流量调节，温差大的情况下，所需水量小，所以加热管中的水流速度小，成为层流状态，从而使与室外低温空气接触侧的盘管结冻。

2、加热器选择时设计余量太大，结果使热媒造成过大的温降，回水温度低，在边角处易冻。

3、两组或多组换热器并联连接，水路系统不平衡，一组换热器的流量大，一组换热器的流量小，小的就可能结冻。

（二）换热器冻结的原因分析

1，换热器换热面积的余量过大，热水的流量及流速降低。换热器管路按水路并联，采用变水流量控制加热过程，而换热面积大有富余。主要表现在错误地假定了换热器的出水温度，而不是算出来的出水温度。则换热面积余量的多少反映了实际的出水温度与假定的出水温度的差值大小。换热器表面积愈富余，其出水温度比假定值低得愈多，热媒实际流量也就越小。所以，加大换热器表面积的余量，等于降低了出水温度、水流量和管中的流速，这些因素都有导致结冰的危险。

2、在采用自动保护的供热系统中，由于供热的水温高于供热曲线应供的值，而常常成为冻结的主要原因之一。这是由于室外气温接近0℃时，水温容易偏高。有变流量自动控制，供水温度一高，即要减少流量，流速当然也降低，因而造成结冰。

3、换热盘管的制造问题，造成盘管内部集存空气，形成气塞，妨碍了水的正常循环，以及在系统停止运行期间冷风由风阀的不严密处渗入，而水阀又全关，这样也会结冰。总之，换热器结冻的主要原因是盘管中水的流速过小。

（三）新风、空调机组的防冻措施

防冻方法原理能耗可靠性初投资经济性

1，电加热见注释1 多较好较大较好

见注释2

2，冷冻水系统

并联一台小容量

循环泵

见注释3 少较好较大好

3，值班风机

法

4，旁通导流

见注释4 极少好小最好

法

见注释5 多最好较大较好

5，电加热、

导流符合法

1、采用风机6、循环热水泵和电动保温阀1进行连锁的方法来实现。在电动保温阀1与多叶调节阀3之间的风管管道上加设电加热器2，电动保温阀1关闭后，电加热器2开始工作，

电加热器2的开与关由电动保温阀1后面的感温元件控制，实现当电动保温阀1后部温度低于设定值下限温度时接通电加热器，温度高于设定温度上限时电加热器断电。只要电加热器的功率选择适当，就可以有效地加热渗透的冷风。

在室外采用采暖计算温度很低的寒冷地区，空气热源热泵和蒸发温度必然很低，压缩机在高压缩比下工作，必然导线压缩机的容积效率、指示效率下降。这样，热泵的制热能力及制热性能系数都将下降。比较好的方法是增加辅助热源设备，辅助电加热器则是较理想的辅助热源设备。

2、此方法针对风机盘管防冻

A若系统冬季停用，但有热源，可将热源切换至风机盘管水系统，使小循环泵运行。

B无热源，可设一台电加热器（壳管式的与水系统并联）与小循环泵组合运行，使风机盘管水系统管内水温度不低于５℃，保证不冻。

3、值班风机法。如图2所示，其工作原理是通过加设值班风机6把走廊的空气送入电动保温阀1和多叶调节阀2之间的管道内，与渗透的冷风一起进入新风机组，只要风机6的选

择适当完全可以避免冻裂事故的发生。

但笔者认为此方法只适合室内温度较高的场所，若风机6长期运行会对空调使用场所造成负压，最后导致冷风进入冻坏加热器，而且必须连锁控制。

4、旁通导流法。如图3所示，其工作原理是在电动保温阀1和新风机组之间的风管道底部设置旁通管和电动阀门5，同时将电动保温阀1和电动阀门5连锁。当新风机组停止运行时，电动保温阀1关闭，同时打开电动阀门5，渗透的冷风90%会在室内外热压和风压共同的作用下，通过阀5流至走廊内，避免了冷空气进入新风机组。此方法的优点是可靠性强，不足之处是在过渡季节以及水温较低时难以实现所需的空调温度。

5、电加热、导流符合法。如图6所示，在旁通导流法的基础上，在电动保温阀1和多叶调节阀2之间加辅助电加热。采取这种防冻措施的好处是：（1）在过渡季节，由于电加热的辅助加热作用，可提供舒适的新风。（2）对于室内外温度极低且室内外温差相当较小时，通过电动保温阀1后面的感温元件控制，实现当电动保温阀1后部温度低于设定值下限温度时接通电加热器，温度高于设定温度上限时电加热器断电。（3）在空调热水断水以及电动保温阀失效时起双保险作用。此方法已使用在很多北方寒冷尤其是对温湿度较严格的场合。

（四）其它资料

空调蒸发器低压侧压力过低导致温度比较低，蒸发器上很容易结霜或者结冰，会严重影响蒸发器的换热性能，同时时间过长对回油也会造成影响。

解决方法：膨胀阀适当开一些，节流减少；或者压缩机频率降低；或者压缩机排气侧增加一条支路通往蒸发器，并且于此时该管路电磁阀打开，使低压升高，蒸发器温度也会随之而上升。

加热器被冻裂的两个必要条件：（1）空调机组加热盘管内的流体凝固时体积膨胀；（2）空调机组的加热盘管中流体的温度等于或低于该流体工作压力下所对应的凝固点，只有当两个条件同时具备时，才会发生加热器被冻裂的事故，也就是说避免两个条件之一就能防止空调机组加热器被冻坏。

空调系统中的加热盘管绝大多数都以水为工作介质，水的物理性质决定了当其凝固时体积膨胀。所以，在以水为介质的空调系统中，第二个条件就成了加热器被冻坏的唯一因素。

6. 新风、空调机组的防冻措施

设计合理的表冷、加热器的水路流程形式。目前，我国大多数空调生产厂家所生产的表冷器设计都不尽合理，表冷器迎风面长宽比变化有6倍之多（一些超薄吊顶新风机组），其水路流程形式只有一种，新、回风工况水路也无区别。出现气堵、脏堵、进出水温差很小或很大，实际换热量达不到公称值，排水不畅导致冬季冻坏等各种问题。

6.1.1水路的设计原则。笔者认为寒冷、严寒地区表冷器的水路设计应遵循以下原则：（1）合理的水速（~s），以保证较高的换热系数；

（2）较低的水阻力，保证水泵的选择和较低的能量消耗：

（3）按国家标准温差进行设计；

（4）保证水和空气的逆叉流交换，以保证最大的换热温差：

（5）保证表冷器内的水能自然排出，以防冬季冻坏，这对于防冻来说是最关键的；

（6）工艺简单，装配焊接易实现。

表冷器水路流程设计。文献［1］中以应用较多的6排管为例进行分析研究，提出了12行程、6行程、4行程三种水路流程设计方法，水路设计能保证常压下放净积水，有利于防冻。12行程管路流程太长，导致系统水阻力过大，在大风量空调机组中表现更加突出；4行程虽然流程较小，但焊接工艺复杂，因此笔者比较同意采用6行程水路流程设计方法，如图1。为了满足建筑安装高度，吊顶空调机组制作高度降低到500mm，若表冷器采用16的紫铜管，孔距38mm，单排可作成10孔，采用图2所示水路流程形式：

则表冷器最大制热量为：