摘要：介紹水源熱泵機組水流量保證的方法、擋板式/壓差式水流開關在水環/地源熱泵機組水系統的應用。

 

  關鍵詞：水環地源熱泵機組  壓差式流量開關  精確流量控制

 

  1概述

 

  水環和地源熱泵是目前發展最為迅速的空調類型，它以應用的靈活性和高效節能的特點廣泛應用在寫字樓、商場、高檔住宅等場合。對于水環熱泵機組可以結合冷卻塔和低品位熱源組成一套大型的水環熱泵系統，這樣的水環熱泵系統一般少則幾百臺，多則幾千臺水環熱泵機組，如此龐大的系統，對水系統的水力平衡要求非常嚴格，否則將有一些水環熱泵機組不能得到它要求的水流量，將可能導致夏季運行時制冷系統經常出現冷凝壓力過高而機組頻繁啟停，以致壓縮機發生故障，冬季運行時，由于水流量過小換熱器過分吸熱有可能導致換熱器內部結冰，從而引起套管換熱器“爆管”。

 

  2流量開關選型

 

  為了保證換熱器得到適當的水流量除認真對水管路進行優化設計和水力平衡外，還必須設有水流開關來確保水流量下降后停止壓縮機，這是一個非常重要的保護器件，如果在每臺機組上不安裝水流開關在冬季將可能導致換熱器凍壞。由于水環熱泵水系統較為龐大，出于節能和系統運行穩定的考慮，對水路中的各個部件要求本身的水阻要小，因此水流開關的水阻不能太大，目前常用的水流開關類型有壓差式、靶式和小型擋板式等流量開關，下面我們針對介紹各水流開關的優缺點。

 

  2.1壓差式流量開關的安裝和使用

 

  壓差式水流開關是根據HVAC設備的阻力和流量的曲線設計的。我們知道HVAC設備的換熱器有其阻力與流量的性能曲線，通過檢測其兩端的進出水壓差，并與該裝置的預先設定值進行比較，就可以準確控制流量。

 

  壓差式與靶式流量開關相比它是一種精確的流量控制方式，它具有準確的流量控制值。它直接安裝在機組內，避免用戶安裝不正確的情況出現。如果在機組內安裝從壓差開關連接兩根銅管至換熱器的進出口，測量其進出口的壓差，即反映出流量。而用戶現場不需要安裝和接線，也就避免了靶式水流開關的安裝不準確導致機組故障的隱患。

 

  壓差式流量開關具有流量控制準確、對系統不再額外增加阻力、又對水管管徑沒有要求以及無水流擾動干擾等特性，可取代任何形式的靶式流量開關作為HVAC水系統的流量控制，相對于靶式流量開關它可以避免水泵氣蝕引起的假流量（實際流速很大，但水中混有空氣而實際流量并不大），因而可廣泛應用在使用釬焊板式換熱器、套管式換熱器水環/地源熱泵機組水流量控制并兼有部分防凍保護的功能。

 

  對于水環/地源熱泵機組使用的釬焊板式換熱器或套管式換熱器其壓差與流量的曲線可能不盡相同，但在工廠通過測試使用固定設定點壓差開關，確保配置的壓差開關的保護流量值合適。建議斷開流量大于額定流量的50％，復位流量建議小于額定流量的80％。

 

  經過工廠配置好具有合適的動作和復位值的壓差式流量開關可以作為檢查水源熱泵機組外的水系統設計安裝是否正確的一個重要依據。因為對于某臺冷水機組不管你的安裝情況怎么樣，通過換熱器的水流量不達到壓差開關的復位流量（工廠配置時測試的數據，壓差開關型號不變其復位流量也不變）壓差開關就不會閉合，當現場遇到不閉合的情況必定是機組外的水系統存在問題，沒有達到復位流量。通常是系統水管路阻力太大、某些閥門沒有打開、水泵沒有放空氣、過濾器堵塞和管路沒有排除空氣等情況，提示安裝人員去檢查并逐項解決，有著指導作用。因為安裝人員通常沒有流量計，不可能對其安裝的水管路的流量進行測試，如果采用靶式流量開關就很難判斷水管路的問題所在，因無法確定水管路的流量。

 

  2.2 靶式水流開關的使用

 

  靶式流量開關是將靶片安裝在水管中，水管內流動的水沖擊靶流片使之彎曲變形，從而帶動微動開關輸出控制信號給模塊機組控制器，告知有水流可以啟動機組。

 

  由于水環熱泵機組的水管管徑比較小，給靶式流量開關的安裝帶來一定的難度。通常靶流片安裝有三種狀況：一是不動作，二是卡在管子上部不能回復，三是正常。安裝非常好的情況與水管的管徑和安裝人員的經驗非常有關，管徑越大靶式水流開關的一次安裝準確率越高，即使安裝成功，由于靶片面積大對水系統增加了3米水柱的水阻，對整個水環熱泵系統的水力平衡帶來難度，另外也導致系統的水流量下降，在實際中我們遇到一些已經安裝好靶式水流開關調試時不得換成其它方式的水流開關。

 

  2.3 擋板式水流開關的使用

 

  擋板式流量開關是一種速度型的流量開關，它是靠水的流速沖擊擋片，水的流速越大作用在擋片上的力也就越大，作用在擋片的力使擋片發生位移從而觸發控制信號。目前擋板式流量開關可以根據水流量的大小設計擋板，減少水流通過流量開關產生的水阻力，減少水系統壓頭損失，但由于擋板式流量開關長期受水流的沖擊仍然有疲勞的問題，即使在工廠標定好流量值的流量開關也會發生設定點飄移，通常在保護流量值不要求精確的地方使用，即用于水管內的水流突然中斷的斷流保護。目前在國內針對水源熱泵機組設計的流量開關非常少，比較典型的是ACOL公司的WFS21系列擋板式流量開關，它是專門針對水環/地源熱泵空調機組的水流量監控而開發的，它針對不同的管徑配有不同的擋片，每種擋片的水阻不超過0.5米水柱，相比靶式流量開關水阻已大大降低，每個擋板式流量開關都配有與水環熱泵機組水管相同的管件，現場只需連接上水管即可，不需對擋片做任何改變，另外擋板式水流開關的承壓大于25bar，在對水流量要求不高的水環熱泵機組是一個低成本的水流開關。

 

  3 結束語

 

  經過在水環/地源熱泵機組上使用的反饋來看，壓差開關能有效判斷水環熱泵機組現場安裝的水管路的問題，能徹底避免水流量少造成換熱器凍壞的情況，也可以保護由于水過濾器堵塞造成的水流量下降時換熱器凍壞的情況，另外水管路壓差開關沒有靶流開關疲勞破壞的風險，尤其在水管路有少量空氣時，壓差開關工作非常穩定，不會出現類似靶流開關的漂浮情況，經過多年使用的反饋未發現壓差開關本身有故障的情況。擋板式流量開關安裝在水環熱泵機組水系統中，可避免水源熱泵機組在運行中突然水流中斷（如冷卻水泵意外停止或每一個空調機組的供水電磁閥突然關閉或其它意外水流意外中斷等）造成機組異常高壓保護或導致壓縮機故障，對于制熱時突然的水流中斷有可能造成換熱器凍壞，造成不必要的損失。