空氣能熱泵熱水器的組故障分析

tags: 熱泵熱水器    時間:2014-03-13 10:28:54
空氣能熱泵熱水器的組故障分析簡介
  縱觀目前國內空氣源熱泵熱水機組工程應用實例,出現問題最多的也大都集中在安裝使用不到1年,從用水量來看又大都集中在10噸水之內單台或兩台機組為……
空氣能熱泵熱水器的組故障分析正文


縱觀目前國內空氣源熱泵熱水機組工程應用實例,出現問題最多的也大都集中在安裝使用不到1年,從用水量來看又大都集中在10噸水之內單台或兩台機組為多。主機問題、控制問題、水箱設計問題等等不一而足。足以影響用戶對空氣源熱泵使用的信心,長此以往勢必影響優秀產品的推廣應用。本文並提出了解決方案以供廣大商家在今後的經營中留心借鑒。
摘要:縱觀目前國內空氣源熱泵熱水機組工程應用實例,出現問題最多的也大都集中在安裝使用不到1年,從用水量來看又大都集中在10噸水之內單台或兩台機組為多。主機問題、控制問題、水箱設計問題等等不一而足。足以影響用戶對空氣源熱泵使用的信心,長此以往勢必影響優秀產品的推廣應用。本文並提出了解決方案以供廣大商家在今後的經營中留心借鑒。
癥候一:設定水溫達不到或溫度上升緩慢。但有些工程機組運行時間超過設計時間很多仍達不到水溫,只能勉強直接使用熱水甚至不能使用,實測溫度在40左右或更低,系統環泵不停地很工作,溫度不見升高。
診斷一:空氣源熱泵熱水機組出水溫度一般設定在50℃~60℃之間,偶爾高於60℃在65℃以下也屬於允許範圍,只是工況下運行可能會影響機組使用壽命。水溫的上升必需從外界得到熱量。
儲水箱時的水溫上不去會有兩方面的可能,一方面是熱量流失大或等於熱量的流入,當兩者相等時,水溫不變。熱量流失也包括兩種可能,其一是保溫層不夠質量與自然界溫差太大,熱散失嚴重,特別是水箱人孔密封不嚴保溫不好或隱蔽保溫部分沒有做好,外圍接管保溫與箱體保溫不連續都會增加熱量的損失;另一種熱量流失為熱水流出同時冷水補進。
這種熱量流失常出現在水箱的設計方案中,有的客戶用水要求為24小時不間斷性的,如客流量較大的賓館、理髮城等用水客戶,冷水衝進水箱,熱水隨時使用。
在空氣源熱泵熱水機組不出現問題時,一旦天氣突然變冷,機組從空氣中的熱量所得成倍減少,同時客戶對熱水的用量增大,這時留存在水箱中的熱量就不足,就表現為水溫上升困難,甚至有冷水現象。
另一方面可能是主機冷媒攜熱能力差,導致單次環內有效攜帶的熱量交換變少。其中一種可能是冷媒選型不合適,空氣源熱泵熱水機組使用的冷媒不同於傳統空調冷媒,獨具特定的物理特定和化學穩定性,這也是熱泵技術的核心之一。部分熱泵產品使用市場上的冷媒不具有這種特性,在外界溫度降低的情況下出現乏力現象也就不足為奇了。
另一種可能是冷媒充加數量少或部分泄露而變得攜熱能力不足。正規製造商的空氣源熱泵熱水機組產品定壓定量充加冷媒,在出廠前都有逐台測驗,保證主機的壓縮機在各種工況下都有一個較穩定的工作能力。同批機組抽查測試單台工作狀況后,才能標註合格證、出廠日期、編號等等。在產品運輸中,有不按標示搬運的情況,以致冷媒部分漏丟,達不到工作效果,也會導致水溫達不到設計出水溫度。
處方一:根據我們診斷分析應先檢查看每日用水量是否超標,每1kg生活用水上升1℃吸收1Kcal熱量相當於1.163×10-3KWh,既1000Kg水上升1度,需吸收1.163KWh的熱量。計算公式為:水量(噸)×溫差℃×1.163/機組功率Kw×COP值≤設計工作時間(小時)。
例如:冷水溫度為15℃,出水溫度設定為55℃,機組功率2.2KW,在冬季環境溫度較低時,COP值為2左右(產品製造商公布數據),工程設計用水量為1噸,則機組工作時間為11小時<設計最大工作時間20小時,同樣工況下用水量為2噸,則機組工作時間為22小時<允許最大工作時間24小時,同樣工況下用水量為3噸,則應考慮輔助加熱或增加機組配置。
若機組配置不存在問題,可切斷單機與儲水箱的水循環,啟動機組,檢測單機集熱能力,若溫度達不到銘牌標示最高溫度,則可能為冷媒問題。檢查冷媒工作壓力,對照出廠數據表,若壓力不足,則表現為冷媒丟失。按原型號冷媒充加到出廠標準量即可。
癥候二:機組工作時間過長,大於24小時連續運轉,用電量大大超過商家給客戶的預算,費用增加或者預計使用谷電價格優惠計劃失去意義,客戶對空氣源熱泵熱水機組的信任大打折扣,甚至提出費用賠償。機組連續工作時間過長引起的配電元器件超負載工作和水路環量增大,勢必會引發一系列連鎖的系統問題。
診斷二:空氣源熱泵熱水機組工程機組的停啟由控制器控制,機組工作時間過長是由於沒有達到系統設定的停機參數,比如說溫度參數等。
溫度感測器在靠近補水口的部位,探測溫度低於設定值一定範圍時機組開啟;高於設定溫度一定值時,機組停止。排除冷媒攜熱能力差和設定溫度過高等原因,再有可能就是溫度感測器故障或感測線路短路、斷路導致機組停機。
因為空氣源熱泵熱水機組製作熱水是一個環加熱的過程,屬於是儲熱式熱水設備,考慮氣溫較低,空氣中熱量減少、機組單個環獲取的熱量變少,機組COP值下降會使機組工作時間拉長,為避免機組配比“小馬拉大車”,要保證機組在24小時內獲取到足夠的熱量,把額定的水量加熱,考慮到夏季機組COP值上升,製取熱水能力強,正常設計工作時間一般在10~15個小時之間,但從現實情況中看,出問題嚴重的機組都有配比不合理的情況在時面。
以輸入功率為4千瓦的機組為例,在廣東地區使用,適當的配水量應為3噸水為宜,既使冬季空氣溫度極低時,COP平均值以2計算,機組工作17.5小時也滿足60℃熱水的使用要求,實際配置中有的工程竟配水5噸以上,這就難怪機組長時間不能停機了。電壓過、欠也可能出現停機失誤故障,不過這種情況較少,因為一般情況下,機組出廠前都有對壓縮機用電設定高、低壓保護,防止電壓過、欠而啟動運行損壞壓縮機。機組長時間不停可能有一種情況是壓縮機已壞,風機斷續運轉造成機組不停的假象,這種情況較少見,一般熱泵計設為風機承隨壓縮機的電源,不會單獨運行。
處方二:首先檢查電壓是否符合機組運行要求,電壓無問題時,看壓縮機是否正常運轉,排除風機空轉造成機組運行的假象。確定用水量與機組匹配是否合適,排除由於不斷進入冷水使整體溫度下降和氣溫下降造成機組工作量增大的原因,檢查控制系統各感測線路有無故障,給予排除。
癥候三:機組遇冷死機,無法啟動。在氣溫下降到0℃以下時,整個系統就進入停機狀態,既使溫度回升,仍無法啟動運行,或者機外機風機轉動,壓縮機停止工作。
診斷三:機組停止運行主要原因在於控制系統,逐項檢查各設定保護參數值,例如水溫溫差控制線路,系統在採集不到信號時會無法啟動,因為機組開啟是由換熱器溫度和集水箱溫度和設定溫度三個參數聯合控制的,當收集到的儲水箱溫度低於設定溫度一定值時時機組開始啟動,集熱部分水溫高於儲水箱溫度一定值時環啟動,當集熱水箱溫度收集不到數據時,機組自我保護不啟動。另外電壓過低過高、冷媒漏掉,壓縮機低壓保護或壓縮機已經壞掉等等機組都能致使不能開機。冷水壓力不夠時,儲水箱里補不進水,機組也會保護無法啟動。
處方三:首先檢查壓縮機有無損壞,用萬能表測量壓縮機電阻,確認壓縮機無故障后,重點檢查各控制系統,對照機組出廠說明書或工程系統設計驗收報告,根據分析檢查電路、水路、溫度的設定參數和實測數據,查出不符合項並相應改正。採用電磁閥控制上水時,檢查水位感測器的靈敏度和水壓的大小,確定不是水位數據的問題。
癥候四:冷媒環管道爆裂、冷媒丟失、整機癱瘓。表現為連續工作或啟動一段時間后,室外主機噪音變大,局部冷媒環回管出現裂口,進而冷媒漏掉,壓力測試為零。有時風機可以轉動,水溫無變化,萬用表測試壓縮機電阻值極小。冷凝器部分爆管時,水滲入冷媒管道引起壓縮機損壞。
診斷四:冷媒介質環管路爆裂,冷媒完全泄漏主要原因是環系統壓力變大,超出冷媒循環管道承壓範圍。由於天氣變冷製取同樣多的熱量,壓縮機的做功增多,冷媒的相變臨界點壓力變大,由於銅件厚度不足或焊接不合格而爆開。另一種情況為水質不清潔,含有鐵屑、沙粒等雜質隨著水循環長期磨損導致換熱銅管泄漏,特別是可管式大套管換熱模式下更易出現這個故障。由於水性酸鹼度或結垢出現的爆管現象倒是很少見。
處方四:首先弄清水質是否引起故障的主要原因,可用過濾法或電子處理法改善水質。工程安裝完畢,按要求沖洗環管道,必要時還要對管道進行鈍化。冷媒引起的爆管應確認機組運行是否在製造商產品設計允許工況範圍之內。檢查各焊介面和連介面是否有裂口,補焊或重新漲口連接。爆破口在膨脹閥到冷凝器至壓縮機之間,一般是由於冷媒選型不當或劑量過多。正規製造商出產的品牌機,每個機型都要經過嚴密的試驗和檢測,具有在各種工況下的模擬破壞性試驗,才能確定冷媒的充加劑量。製造過程中執行諸如ISO900等質量體系,嚴格的採購管理環節保證各部件用料質量,生產過程每一道工藝環節都有質量檢查,出廠前經專業檢測設備檢查后才標示銘牌,包裝入庫。而一般小作坊式的製造商,根本就不具備設計、生產、檢測的技術和硬體條件,宣傳上採取扯虎皮拉大旗膀名牌的做法,產品質量當然不能保證。用戶和經銷商應主動選擇品牌機,才能從根本上避免使用中的故障頻出問題,不要只認價格便宜。
癥候五:室外機結霜嚴重,制熱效果能力嚴重不足。甚至因結霜而死機或者化霜時間占機組運行時間的50%以上,造成整個機組制熱量低降,電耗增加。
診斷五:機組工作時,當蒸發器盤管溫度低於露點溫度時,其表面產生冷凝水,冷凝水低於0℃時結霜,蒸發器散熱肋片間的通風間隙局部或全部結霜堵塞,從而增大熱阻和風阻,直接影響換熱效率。
實際應用中,在雲貴甚至廣東、福建地區的冬日潮濕天氣都有結霜現象,因這些地區空氣濕度大,有時氣溫在2℃時就有結霜現象。而在北方陝西地方-5℃還不會結霜,原因在於空氣溫度不同。現在市場中使用的熱泵機組大都採用溫度感測器化霜,原理是:室外蒸發器盤管溫度T2下降到結霜溫度M時開始結霜,當T2-M≤-N時,開始化霜,化霜過程中T2逐漸回升,當T2-M>N時化霜停止。M、N在設計時據實地氣象條件設定,根據國家規定:熱泵機化霜所需時間不超過總工作時間的20%。
熱泵主機化霜設計中,如果輕微結霜就化霜,造成化霜損失能量,如果結霜嚴重甚至近風口全堵塞后再化霜導致主機長時間段低效運行,甚至使風機阻力過載燒壞電機。所以化霜的設計和所採用的技術是機組解決化霜問題的主要方面。
處方五:化霜折設計方案是體現製造商製造水平和設計能力的重要標誌,專業的製造商區別於非專業製造商而有一套可靠的優化方案。室外蒸發器採用雙層親水鋁箔塗料兼具優異的親水持續性及防腐性,可以較好地消除水橋現象,縮短化霜時間,增加有效工作時間。而一般非專業製造製造商則多為追求價格成本,直接採用普通的空調室外機稍加改造作為室外主機,不具備上述優良屬性,相應化霜效果就不言可知了。空氣源熱泵熱水機組技術是一項集熱能動力學、微電子控制技術和水暖工程技術於一體系統化成果。沒有一整套專門的設計研發、生產、檢測設備,單憑簡單的幾個外購部件組合改造是不可能具備空氣源熱泵熱水機組應有性能的。而目前的國內市場中空氣源熱泵熱水機組市場方興未艾。製造商也是魚龍混雜,產品品質莨莠不齊,銷售商的設計、服務水平也是不一而足,加上有些商家急功近利,造成一些工程問題頻出。用戶要一方面盡量選擇信譽好的專業商家採購使用,同時也要考察製造商的研發能力、生產歷史、質量認證和生產標準備案情況。選購使用時增強科技意識、維權意識,問題大都是可以避免的,畢竟空氣源熱泵熱水機組在歐美髮達國家已佔據熱水設備的半壁江山。相信空氣源熱泵熱水器在我國的應用也將更快更廣。          

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