王晨 （天津剛諾制冷科技發(fā)展有限公司 天津300161）

水（地）源熱泵中央空調(diào)（分散式）全自動化控制和保護(hù)措施的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王晨 （天津剛諾制冷科技發(fā)展有限公司 天津300161）

水（地）源熱泵中央空調(diào)尤其是地源熱泵中央空調(diào)（分散式）是現(xiàn)代較為理想的采暖（冷）空調(diào)形式，在節(jié)約自然能源的同時(shí)全自動化控制，節(jié)省了人力資源和電能，且在多次實(shí)踐中總結(jié)出較為簡單、易行、可靠的方案。

節(jié)能 自動 保護(hù)

1 水（地）源熱泵中央空調(diào)（分散式）簡介

水（地）源熱泵中央空調(diào)（分散式）融合了傳統(tǒng)中央空調(diào)與家用空調(diào)兩種形式的優(yōu)點(diǎn)，將系統(tǒng)的集中性與分散性有機(jī)結(jié)合起來，既具有傳統(tǒng)中央空調(diào)水冷的高能效比（COP），又具有家用空調(diào)的使用靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)，簡單可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：①冬季采暖只利用地?zé)岵黄茐牡叵滤Y源，夏季亦然；②不需主機(jī)房，節(jié)約了寶貴的使用面積；③不需要冷凍水系統(tǒng)，節(jié)約了管路的保溫材料，因此提高了樓道間的吊頂高度；④每個(gè)使用面積（房間等）為一單獨(dú)機(jī)組，可單獨(dú)運(yùn)行，個(gè)別機(jī)組故障時(shí)不會影響整個(gè)系統(tǒng)，也便于維修，各個(gè)使用單元（房間等）也可單獨(dú)計(jì)量，便于物業(yè)管理；⑤在過渡季節(jié)時(shí)，不同的使用面積（房間等）可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)制冷或采暖（如餐廳和健身房制冷，而客房等采暖）；⑥運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能效果明顯。

分散式機(jī)組的社會需求量逐年增加，多數(shù)生產(chǎn)傳統(tǒng)大機(jī)組的廠家現(xiàn)已同時(shí)生產(chǎn)分散式水（地）源熱泵中央空調(diào)機(jī)組。

2 水（地）源熱泵中央空調(diào)（分散式）電氣自動化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（見圖1）

分散式機(jī)組像家用空調(diào)一樣方便是顯而易見的，但與其配套的輔助設(shè)備如冷卻塔（地源熱泵用地下埋管冷卻）、水泵等，如也像傳統(tǒng)中央空調(diào)大機(jī)組運(yùn)行時(shí)那樣需人工操作，其優(yōu)勢便降低了，因此在電路控制設(shè)計(jì)中考慮做到理想的全自動化。這一設(shè)計(jì)必須做到的是，當(dāng)分散式機(jī)組中任何一臺機(jī)組被使用時(shí)（啟動時(shí)），水泵和冷卻塔需同時(shí)自動運(yùn)行；當(dāng)運(yùn)行中的若干臺機(jī)組全部停止運(yùn)行時(shí)，水泵和冷卻塔同時(shí)自動停機(jī)，達(dá)到無人操作自動運(yùn)行的效果。

圖1 水（地）源熱泵中央空調(diào)（分散式）自動控制電氣模塊原理圖

設(shè)計(jì)中從每臺分機(jī)壓縮機(jī)繼電器上取一對常開點(diǎn)，每臺分機(jī)的常開點(diǎn)并聯(lián)，再按使用區(qū)域（如一層樓為一區(qū)域）將并聯(lián)點(diǎn)引至總控制柜（箱），這樣各個(gè)使用區(qū)域（各層樓）都有一對端子引線連至總控制柜（箱）內(nèi)，最終將若干對端子引線再連為一對端子（將各個(gè)使用區(qū)域端子引線都連至總控制柜內(nèi)是為維修檢查時(shí)方便），這對端子用于水泵、冷卻塔的啟動與停止。這樣當(dāng)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中任一臺機(jī)組啟動時(shí)（也就是說建筑內(nèi)任一房間使用其空調(diào)設(shè)備時(shí)），水泵和冷卻塔等設(shè)備隨之啟動，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中的所有機(jī)組停止使用時(shí)，水泵、冷卻塔等設(shè)備隨之停止運(yùn)行。

3 水（地）源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)保護(hù)措施的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 水位保護(hù)

水（地）源熱泵中央空調(diào)（分散式）機(jī)組在運(yùn)行中最重要的條件是水管路中不能缺水。機(jī)組的冷凝器銅管為雙層，一層內(nèi)通過冷媒，一層通過水，由水來帶走冷媒的熱（冷）量。當(dāng)管路中缺水時(shí)，冷凝器過熱的冷媒會形成高壓使壓縮機(jī)燒毀（雖然機(jī)組有高、低壓保護(hù)和過流保護(hù)，但整個(gè)系統(tǒng)中仍需有可靠的缺水保護(hù)措施）。當(dāng)水系統(tǒng)管路中管路破漏或補(bǔ)水不及時(shí)時(shí)，應(yīng)斷開空調(diào)系統(tǒng)中空調(diào)機(jī)組的電源，確保機(jī)組壓縮機(jī)不被損害。

設(shè)計(jì)中在水系統(tǒng)的最高端，如冷卻塔水池內(nèi)（地源熱泵機(jī)組在補(bǔ)水箱內(nèi)）裝一個(gè)水位開關(guān)，連至總控制柜（箱）內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)缺水時(shí)，水位開關(guān)斷開，使總控制箱內(nèi)繼電器動作，斷開各機(jī)組的電源。

3.2 水流保護(hù)

當(dāng)水系統(tǒng)管路中并不缺水，但水泵故障或管路堵塞，管路中的水停止流動時(shí)，依然會對運(yùn)行中的機(jī)組壓縮機(jī)造成損壞。設(shè)計(jì)中在管路中（水泵的出、入水口處）裝一個(gè)水流開關(guān)，當(dāng)水管中水不流動時(shí)水流開關(guān)斷開，使總控制柜（箱）內(nèi)繼電器動作，斷開各空調(diào)機(jī)組的電源。

由于在空調(diào)機(jī)組啟動前水泵是停止的，水流開關(guān)是斷開狀態(tài)的，而水流開關(guān)斷開時(shí)總控制柜（箱）是將空調(diào)機(jī)組電源斷開的，為能在初始階段啟動空調(diào)機(jī)組，總控制箱內(nèi)加裝一個(gè)時(shí)間繼電器，時(shí)間繼電器一般定時(shí)10 s左右，這樣空調(diào)機(jī)組在啟動后或在運(yùn)行中，如水系統(tǒng)故障水流開關(guān)斷開時(shí)，總控制箱將在10 s內(nèi)切斷空調(diào)機(jī)組的電源。

3.3 防凍保護(hù)

在地源熱泵機(jī)組冬季運(yùn)行時(shí)，可能因過節(jié)或放寒假等，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)在若干時(shí)間內(nèi)不使用處于停機(jī)狀態(tài)，這時(shí)水系統(tǒng)管路中的水由于靜止而不能得到地埋管中的熱能，從而在環(huán)境溫度影響下結(jié)冰，將管路凍裂，造成嚴(yán)重后果。

在設(shè)計(jì)中，從整個(gè)建筑中選出一點(diǎn)或幾點(diǎn)最易降溫處（如建筑的最高層的西北角處），在水系統(tǒng)管路上裝一個(gè)溫度控制器，將控制溫度調(diào)至0℃以上，當(dāng)管路溫度低于所調(diào)溫度時(shí)，溫度控制器常開點(diǎn)閉合，閉合點(diǎn)啟動總控制柜（箱）所控制的水泵，當(dāng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘后，管路中的溫度便會等同于地下埋管的溫度，此時(shí)水泵在溫控制器控制下自動停機(jī)。一次防凍過程僅幾分鐘，比起傳統(tǒng)中央空調(diào)來節(jié)能的效果是很明顯的，設(shè)計(jì)中通常將溫控器常開點(diǎn)與空調(diào)機(jī)組啟動水泵的端子并聯(lián)，使線路簡化了許多?！?/p>

2010-11-09