浅析空气源热泵热水机组应用常见问题及对策

贺海建

(广州铁路集团公司 怀化铁路公寓管理有限责任公司，湖南 怀化 418000)

浅析空气源热泵热水机组应用常见问题及对策

贺海建

(广州铁路集团公司 怀化铁路公寓管理有限责任公司，湖南 怀化 418000)

本文就空气源热泵热水机组应用在选型、安装、使用与维护等三方面存在的问题进行了原因分析及对策探讨，可对相关设计、安装、使用人员有所帮助。

空气源热泵热水机组;选型;安装 ;使用与维护

空气源热泵热水机组是采用冷媒吸取空气中的热量、通过压缩机作功产出50℃左右的生活热水装置，在我国南方地区全年能效比可达3.0以上，具有安全、舒适、节能、环保等优点，因此，空气源热泵热水机组已经被广泛应用于家庭、室内泳池、宾馆等需要热水热源的场所。由于空气源热泵热水系统中零件繁多而又相互关联，所以各环节的故障都会使系统出现这样或那样的问题，这些问题虽然理论浅显，但在实际应用过程中却屡屡出现能耗高、不能满足使用要求等现象。笔者根据多年实践经验，就空气源热泵热水机组应用在选型、安装、使用与维护等三方面存在的问题进行了原因分析及对策探讨。

1 机组选型

空气源热泵热水机组选型不当是最容易出现的问题，当所选热泵机组总制热能力过小时，就会造成小马拉大车现象，既容易因机组负荷过重造成机组故障又不能满足使用要求;当所选热泵机组总制热能力过大时，又会造成投资浪费。

机组选型不当最容易出现设计机组每天运行时长过大、匹配机型时机组制热功率没有修正、主机数量选择不当等三方面的问题，下面对热泵机组选型在这三方面的注意事项进行讲述:

1.1 设计机组每天运行时长的确定

有的空气源热泵热水机组设计每天运行时长高达18h，这将导致系统不稳定，从而增加故障的可能性。

机组设计每天运行时长随着不同的建筑、不同的系统、不同的应用要求而不同，可根据具体需要进行选择，如表1所示。

表1 空气源热泵热水机组设计每天运行时长选择表

1.2 热泵制热功率的修正

许多空气源热泵热水机组根据机组名义制热功率(铭牌上的制热功率)来选型，这样选型一般都不能满足使用要求。根据热泵产热原理，它的制热效率和制热功率随着工况变化而变化，室外湿球温度越低，它的制热效率和制热功率越低。热泵机组名义制热功率是在名义工况下(热源侧干球温度是20℃、进水温度15℃)进行测量的，这与全国大部份地区冬季最低环境温度低于0℃的实际情况有很大的不同，例如环境温度为0℃时热泵制热功率仅相当于名义工况下制热功率的3/5。如果按照机组名义制热功率来计算机组总制热能力在冬季就会出现小马拉大车的情况，因此，必须对热泵制热功率进行修正，如表2所示(数据来源为广州中宇冷气科技发展有限公司的实验数据):

表2 空气源热泵热水机组制热功率修正系数表

1.3 主机数量选择

热泵主机数量选择不当也是机组选型工作中容易犯的错误。目前基本上热泵主机均是模块化机组，模块化机组的优点是各模块独立工作，互不影响，可以有效保证系统工作的稳定性。热泵模块数量可根据安装场地来定，一般3～4台比较合适，具体单台模块制热量不小于系统设计总制热量除以选定模块数所得的结果即可。主机数量选择不当的原因主要是没有考虑机组检修的的问题，正确的作法是应该考虑到当1台机组故障时，其他机组要有足够的制热能力满足使用要求，因此，基本上可以考虑在原有选定模块数上增加1台备用模块机组为宜。

2 机组安装

作为一个系统，热泵机组在任何安装环节上出现的问题都有可能影响整个系统的运行质量。机组安装容易出现的问题及对策如下:

2.1 杂物进入机组换热器

安装环节最容易出的问题是焊渣、铁锈等杂物进入机组换热器，它的危害非常大。由于空气源热泵热水机组使用的是板式换热器，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器，它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，由于板片间通道很窄，一般只有2～5 mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。因此，一旦焊渣、铁锈等杂物进入热泵机组换热器，将造成机组换热不良，导致压缩机经常高压报警，而且铁锈进入换热器很难清除。如果采用药物清洗有可能造成换热器管壁损伤，清洗不当还可能造成换热器铜管穿孔，继而可能造成机组冷媒系统进水、压缩机报废、机组报废等一系列严重后果，因此必须在源头上重视系统过滤，防止杂物进入主机，有以下对策:

2.1.1 安装Y型过滤器

防止杂物进入机组换热器最主要的作法是在系统进水口端和主机循环加热进水口端分别安装Y型过滤器。Y型过滤器是在流体或气体管路中，利用带有冲孔或编织网孔的滤网阻隔固体污物的装置。为方便拆卸清洗，Y型过滤器安装时滤网拆洗方向必须朝下、安装高度适宜。

2.1.2 管道材料的选择

热泵管道最忌使用镀锌管、钢管等材料，连接方式不宜采用电焊、丝接，镀锌管、钢管、电焊点容易生锈，生料带及麻丝、铁锈容易造成堵塞，影响机组换热。管道材料推荐使用PPR管及铜阀，连接方式采用热熔焊接。

2.1.3 热水箱材料选择

热水系统的热水箱材料尽量选用不锈钢材质，最好不要使用碳素钢板焊接，如实在要使用则必须进行防锈处理。因为碳素钢板水箱在热水环境中极易锈蚀，焊渣及铁锈容易进入机组换热器内部造成机组换热不良、压缩机高压报警等一系列问题。

2.2 系统没有防垢措施

很多热泵工程事先没有采取防垢措施，导致机组几年内就结垢严重。结垢严重的危害是机组制热效率急剧下降，压缩机负荷重经常高压报警，系统满足不了使用要求，因此，必须事先做好系统防垢。

2.2.1 系统产垢的原因及危害

由于空气源热泵热水系统的热水箱温度一般恒定在45～55℃之间，此温度条件下的系统热水管路非常容易结垢，特别在水质比较硬的情况下，结垢更为明显。大多数热泵问题实际上是由结垢引起的，系统结垢后可导致机组热效率大幅度下降，压缩机经常高压报警。一旦系统结垢只能采取化学药剂清洗的办法除垢，在除垢的过程中药剂量太小清洗效果不好，剂量太大会造成机组换热器受损，严重的会造成机组换热器穿孔，水进入整个制冷管路，有可能导致压缩机报废、机组报废等一系列严重后果，因此必须在源头上设计系统防垢。

2.2.2 防垢方法

目前比较好的防垢办法是在热泵机组水循环进口处加装电子除垢仪。电子除垢仪具有除垢防垢、杀菌灭藻、防腐缓蚀等功能。电子除垢仪的工作原理是由它产生的变频高频电场对水进行处理，产生共鸣作用，使原有的大缔合体状态水的结合键被深度打断，离解成活性很强的单分子或小缔合体状态的水，从而改变了水的物理结构与特性，提高了水分子对钙镁离子、碳酸根离子等成垢组份的水合能力，起到阻止水垢形成的作用;同时，在变频电磁场的作用下，使原有的水垢结晶体逐渐变得松软、脱落、溶解，从而达到除垢之目的;而在变频电磁场作用下，水垢得以控制和去除，溶解氧与水分子结合不易析出，从而抑制氧化腐蚀和垢下原电池腐蚀的发生，起到良好的防腐阻锈作用;另外，变频高频电磁场使细菌、藻类赖以生存的环境被破坏，并且溶解氧在变频高频电磁场的作用下形成一些如03、H202等对细菌、藻类具极强杀伤力的物质，起到杀菌灭藻的作用。电子除垢仪的优点是能耗小(100 W以内)、体积小、重量轻、阻力小、寿命长、使用简单(只需定期1月排污1次即可)。

2.3 系统减震做得不好

热泵机组运行平稳是正常运行的一个表现，但安装不好的机组正常运行时也有很大的震动。机组震动过大会造成机组损坏，同时对工作、休息环境产生影响，因此必须在安装环节重视系统减震。由于系统主要运转部件是主机和水泵，因此可从主机减震和水泵减震方面入手。

2.3.1 主机减震

主机安装时，安装地基必须≥200 mm，并确保水平安装。主机与基础之间加10～20 mm的橡胶减震垫。与主机相连的刚性管道应采用弹簧减振支架，避免管路将振动传递到建筑物。机组进水管采用软连接，可防止振动从机组传递至水管。

2.3.2 水泵减震

水泵安装除了做到基础水平、稳固的基本要求外，与水泵相连的循环水管及自来水进水管采用软连接可有效防止振动从水泵传递到水管。

2.4 热水箱附件安装质量不高

热水箱附件主要包括水箱水温传感器和热水箱水位传感器。水箱水温传感器是热泵系统的关键元件，直接控制着热泵主机的开停，若安装不当会造成温度无显示或显示不准、主机不能及时开启或误开停等故障;水位传感器主要传递水位信号和控制进水电磁阀的开停，若安装不当会造成水箱水位无显示或显示不准、进水电磁阀失去控制等故障。

2.4.1 热水箱水温传感器安装

很多热泵工程将热水箱水温传感器直接丢在水箱内，这样容易造成测量失误，正确的方法是使用盲管安装(如图1、2所示)。

图1 正确安装实物图

图2 正确安装示意图

2.4.2 热水箱水位传感器安装

热水箱水位传感器不应直接放入水箱中，安装孔要求固定在水箱顶部，并通过套管后固定在水箱内。

2.4.3 热水箱用户端供水口高度

热水箱用户端供水口高度必须高于机组循环加热供水口100 mm以上，这样可以有效防止因热水箱水放完导致机组缺水的问题，但在实际热泵工程中此类差错时有发生。

2.5 电气安装不规范

电气安装不规范最容易犯的错误是强电(机组电源线路)、弱电(机组控制线路)没有分开套管、间隔距离不够。强弱电线套在一根管内会产生严重的电磁场干扰，影响弱电的正常使用，进而影响机组控制质量。因此，强弱电线需分开套管，并且保证强弱电线之间至少有200 mm的间距。

2.6 使用不方便

由于热泵机组一般安装在楼顶，而有些热泵工程没有将控制开关安装在一楼值班室，因此查看机组状态非常不方便。在安装热泵机组时需要考虑以后使用维护的方便，可以在值班室设有机组遥控操作板、机组水温、水箱水位显示，机组故障代码显示及安装故障警铃，为方便机组能耗统计及分析，建议同时安装机组专用电表及水表等。

3 机组试运行、使用与维护

3.1 机组试运行

机组和管路安装完毕后，开启机组(水箱有足够水)试运行30 min后，对过滤器进行清洗，以清除系统初始运行时积聚在过滤器上的杂质污物，并重复以上步骤，直到过滤器无脏物为止。

3.2 机组使用

3.2.1 主机开、停机温度设置

(1)最容易犯的错误之一是多台热泵主机开、停机温度是出厂默认设置的相同温度数值，这样很容易出现多台主机同时开机、同时停机的现象，从而造成瞬间运行电流过大，甚至可能烧坏主电源开关。因此，将每台热泵主机开、停机温度依次设置为相差0.3℃较为合适。

(2)错误之二是主机停机温度设置过高、开停机温差过小。主机停机温度设置过高导致机组换热器与热水之间温差过小，从而使机组换热效率下降、压缩机负荷重、功耗增加;开停机温差过小会导致主机启动频繁，不利于节能和机组休息。一般将主机停机温度设置为50℃、开停机温差设置为5℃比较合适，否则不利于节能。

3.2.2 机组停用

若机组停用时间较长，应先将机组管路中的水放掉，防止冬天冻裂管道，并切断电源，套好防护罩。再运行时，开机前对系统进行全面检查，如长时间停机后在冬天启机，必须给机组通电3 h之后才能启动机组，因为目前大部份热泵压缩机均自带预热装置，主机通电即可自动预热，如在启动前没有进行预热或者预热时间不够可能会造成压缩机损坏。

3.3 机组维护

3.3.1 Y型过滤器的运行及维护

Y型过滤器应定期清洗。清洗次数依据工况条件而定，一般1个月清洗1次，清洗后，重新安装时要使用新的密封垫，同时建议每台Y型过滤器有1个滤网和3个垫片作为备件。

3.3.2 机组检修

机组检修最容易出现的错误是为图检修方便屏蔽各种保护报警信号。机组对压缩机采用多重保护设置，除了具有电源逆相、缺相保护、漏电保护、缺水保护、高低压力保护、压缩机排气过热保护等常规保护功能外，还有防压缩机油低温冷冻保护、压缩机排气油气分离及回流保护、压缩机吸气气液分离保护，所有保护功能都以针对热泵机组制热工况下特别是冬季制热工况下的特性而设置，在保证机组稳定运行的同时保护压缩机的使用寿命，决不允许图检修方便而取消机组保护报警信号和功能。

4 结束语

空气源热泵热水机组虽然自动化程度很高，但是如果机组选型不合理、安装质量不高、使用维护不当仍会频繁出现能耗高、不能满足使用要求的现象。一旦机组在初始使用期间因为这几方面的原因频繁出现故障时，这些故障将很难根除，并将伴随设备整个寿命周期。因此，在机组选型、安装、使用维护等方面要特别注意以上要点，这将为日后机组节能稳定地运行奠定坚实的基础。

Common Problems and Solutions on the Application of the Air-source Heat Pump Water Heating Equipments

HE Hai－jian
(Huaihua Railway Apartment Management Company，Guangzhou Railway Group Company，Huaihua 418000，China)

There are some problems on the application of the air－source heat pump water heating equipments at the aspects of the unit selection，installation，operation and maintenance.This article analyzes the problems and provides some solutions in order to make suggestions for the design，installation of air source heat pump water heating equipments.

the air－source heat pump water heating equipments; selection;installation; operation and maintenance of the equipments

TK01+8

B

2095－1671(2011)02－0072－05

2011－03－10;

2011－03－17

贺海建(1974—)，男，湖南怀化人，工程师，从事设备、计算机、节能、环保管理工作。