所谓水源热泵机组,就是通过水作为主要介质来传递冷热能量交换的一种中央空调设备。地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷媒,被许多中央空调厂家作为开发利用的资源,现已广泛应用在各个领域。
其工作原理是通过消耗部分电能,驱动压缩机通过热交换设备,冬季吸收土壤中的能源,供给室内采暖;夏季把室内的热量取出,释放到土壤中,实现空调温度的调节。水源热泵中央空调系统也是许多台小型的水-空气热泵机组集中设计应用的一种空调形式。这样的能量交换方式被广泛应用在新型的闭式循环系统。这种闭式系统对环境更佳环保,更节能。例如麦克维尔、大金、特灵、克莱门特、清华同方等众多中央空调厂家都在推广。本文介绍的是早期的水源热泵机组,采用的是开式循环系统,机组简单节能,造价成本低廉(其最大缺点是机组一旦泄漏会对地下水资源造成污染,空调厂家大多停产,但市场上占有份额仍比较大,具有一定的维修价值)。作为维修人员要时时刻刻掌握这些设备的工作原理和故障处理,为自己创收。
一、制冷原理
5.设计简单
水源热泵系统控制装置少,水路配置简单,设计周期约为传统中央空调系统的一半。
6.满足用户的各种需求
一年四季,用户可根据实际需要对任意一台机组选择制冷或供暖,以简单两管制实现了传统中央空调四管制才能实现的功能。
7.安装灵活
新建建筑可先安装水源热泵循环水管的主管和支管,在住户装修时按实际需要配置机组;改造工程中采用水源热泵更是快捷方便。
8.能源利用
可直接利用地下水、深湖水、太阳能、地热、工业废热等廉价能源,降低运行费用。正因为这类机组有以上优点,才被广泛应用和推广,作为维修人员有必要学习该机组的工作原理和故障处理。水源热泵中央空调系统主要部件包括:水源热泵主机、循环水泵、散热设备(冷却水塔、地下水井等)、供热设备(辅助热水器、地下水井等)、膨胀水箱及补水装置排气阀、温度计及压力表。水源热泵机组大多是分散布置的,控制可分区独立进行,也可集中进行。利用温度传感进行控制的方式大致有两种:(1)各水源热泵机组独立控制+循环水系统联动控制;(2)中央控制器进行区域或集中控制。科灵水源热泵采用了“水源热泵机组独立控制+循环水系统联动控制”的控制方式。
此外本机还设置了水流保护、高低压保护、高低温保护、过载保护。
三、实例讲解例1:科灵SM-200W型水源热泵机组出现整机停机。分析检修:通过上期图解可以清晰地看到,所谓水源热泵机组,无非是水系统的中央空调系统。该机组有两路重要的开式循环的水系统,其中-路是冷却水系统,另一路是冷冻水系统。在每路水系统里都安装有水流开关作为机组的重要保护之一,无论哪一路的水流开关检测不到水流时都会联锁停机,起到保护机组的作用。该机组在维保过程中曾出现过机组跳机的现象。表1为系统在制热模式常见故障及原因。这次报修是报整机机组跳机。赶到工作现场就看到了故障代码表所报的一系列故障,观察循环泵出口压力降到了0.2MPa以下,指针来回摆动,和前两次跳机出现的故障现象一样。采用前两次的处理方法对系统进行了补水,排空气,使循环泵出口压力保持在0.27MPa,循环泵入口压力保持在0.18MPa,空气彻底排净,压力表针无摆动,每隔5天补水一次,机组运行至今很稳定,故障排除了。
该机的主机产生热水通过循环泵分成两路分别送往办公楼和餐厅,如图9,这时我们可以清晰看到水系统的分配情况,主机产生的热水分别通过循环泵、管道、盘管送到各房间进行热交换,所以餐厅的盘管任何地方泄漏都要关断总门1、2才能维修,维修完可以通过门3、门4进行排空处理,说明是前几次修理好都没有按顺序开各个阀门造成的停机。正确的操作顺序是先打开总门1、再稍开门3让空气排出出水后关闭、再稍开门4让空气排出后关闭、再打开对空排气确定无气后打开总门2,让循环泵循环十几分钟后根据压力再补水正常。按正确的操作维修后,使用至今。例2:科灵SM-200W型水源热泵机组报冷却水流不足,机组无法启动。分析检修:由于该机设置了水流保护开关,为了在机组断水时联跳主机而设置的保护,如果没有水流保护,机组继续工作有可能把制冷剂管子冻崩造成蒸发器或冷凝器损坏。机组报冷却水流不足显然是冷却水系统出现了故障,实物如图10所示。
机组复位后冷却水泵启动几分钟后又停,机组再次报冷却水流不足,断开水流开关的两根接线,测量A、C电阻值为无穷大。用手拨动水流靶手再次测A、C电阻值为零,怀疑是水流开关挡水靶片没有起作用。拆掉水流开关,发现水流靶片已从根部断掉,所以即使有水流过水流开关也不会导通,最终导致机组保护。更换一新的靶片后故障排除。
例4:科灵SM-200W型水源热泵机组报制热蒸发1出水过低,制热蒸发2出水过低。分析检修:机组报制热蒸发1出水过低,制热蒸发2出水过低,通常是机组水系统循环不好所致,再加上此前曾经报过几次制冷蒸发1出水过低,制冷蒸发2出水过低现象。当时对系统进行了排污,反冲、清洗Y型过滤器滤网后故障排除了。难道又是Y型过滤器滤网脏了吗找到蒸发器对应的管道,拆开对应Y型过滤器后发现滤网果然很脏,很多滤网网孔都有锈渣,可以肯定就是它的问题。更换清洗之前对系统进行了排污、反复冲洗,等排出的水是清水后换上新的Y型过滤器滤网,故障排除实物照片如图13所示。出现该故障的原因,一是由于该机组的膨胀水箱是露天的,大量灰尘进入;二是机组在夏季用完后没有采用处理过的软化水,系统不是满水保养,造成空气进入与金属发生反应,产生了杂质和铁锈。所以为了避免下次故障的发生,首先要对膨胀水箱进行防污处理,系统水采用加药的软化水,停机时要系统满水保养。
例5:科灵SM-200W型水源热泵机组制冷效果差。分析检修:机组在夏季运行两个月后制冷效果变差,制冷效果差的原因很多:系统水中混有空气、氟系统有漏点造成制冷剂缺少冷却水水温过高、室内风机盘管换热不良、门窗密封不良、系统水缺水压力偏低等一系列原因都会造成制冷效果不良。用户反映当时整栋楼制冷效果都有所下降,这下可以肯定是主机方面出现了异常。来到机房观察循环水泵出口压力在0.28MPa,说明系统工作正常,查看操作面板观察进水温度保持在15°C,半天一直没有下降,由于该机有一组系统泄漏,现在只有6台压缩机能正常工作,心想会不会是系统缺氟了呢再观察1号、2号机组的各压机的高低压压力,发现1号机组1号压机低压偏高、压力值为0.65MPa,其他三组压力都在0.5MPa,怀疑问题就在1号压机上。实物照片如图14所示。每两台压缩机为一-组,是不是有一台压机没有启动呢打开柜门观察1号压机的两个空气开关、两个交流接触器都在吸合位置。用万用表测量空气开关进线电压380V正常,当测出线电压时其中一个居然没有,这说明空气开关损坏了,更换后故障排除。
由于压缩机的功率很大,启动电流很大,再加上已经用了6年了,所以空气开关也是损坏的重点,机组每年启动前最好将所有大电流的接线端子和螺丝拧紧一遍,防止机组运行时因电流大造成元件的松动。