空调系统中加热器冻结对策

随着国内民用空调的发展，当然首先是旅游饭店的大批兴建，空调系统建了很多，投入使用已有近十年的历史。但由于空调设备及控制系统有一大部分为港商提供，对寒冷地方的气候特点考虑欠妥，加之我们使用管理上的薄弱，这几年来在空调建筑物中，往往出现空气加热器冻裂现象。以北京地区为例，已有向个饭店及其他共建筑的空调系统中发生过空气加热器冻裂事故。其冻裂的情况和原因不外下列几种：
(1)空调箱中加热器冻裂。加热与降温共用一个表冷式热交换器，但冷水的温差小(一般5℃)，而热水的温差大(10~15℃)，又因采用变流量调节，所以使加热管中的水流速度太小，成为层流状态，从而使与室外低温空气接触侧的盘管结冻。
(2)加热器选择时安全系数太大，结果使热媒造成过大的温降，回水温度低，在边角处易冻。
(3)系统停止运行时，未装严密的保温风阀，冷风大量漏入，致使加热器冻裂。
(4)两组或多组加热器并联连接，水路系统不平衡，一组中热器的流量大，一组加热器的流量小，小的就结冻。
(5)夜间水温降低为50~60℃甚至30~40℃，或突然停泵，以有冷水系统生产关系了未排空，且布置在进风加热器之后者也冻。如果冷水系统未排空，又布置在进风加热器之前者，更要冻结，尽量不要如此布置。
分析其结冻的原因有以下三个：
（1）设计的错误 表现为加热器的加热面积选择不当；热媒的接管方式不好；控制方法不妥。结果造成加热器冻结或使系统中断工作(处于防冻保护状态)。这在系统运行上是不允许的，轻则影响送风，重则造成空调房间停用，造成经济效益下降。
1）加热器加热面积的余量过大，可使热水流量及盘管内流速降低。
加热器管路按水路并联，采用变水流量控制加热过程，而加热面积大有富裕。主要出现在错误地假定了加热器的出水温度，而不是算出来的出水温度。则加热面积余量的多少反映在实际的出水温度与假定的出水温度的差值大小。加热器表面积愈富裕其出水温度比假定值低得愈多，热媒 实际流量也就越小。所以，加大加热器表面积的余量，等于降低了出水温度、水流量和管中的流速，这些因素都有导致结冰的危险。
2）加热器接管的连接方式会影响许多因素，诸如，空气流动方向与加热器内水流动方向，加热器内形成的对数温差，这又影响到计算流量和流速，水阻力及出水温度和出口的空气温度的不均匀性。
3）控制方法，现在从节能观点流行变流量控制，但在变流量控制中虽然是先控顺气流方向最后的一组。当它全关时，再控制前边一组。但这也避免不了由于空气温度的分层而造成盘管下产直接吹到室外负值的空气，当水流量太小时即结冰。要想确保不冻除非不用变水量控制。
(2) 在采用自动保护的供热系统中，由于供热的水温高于供热曲线应供的值，而常常成为冻结的主要原因之一。这是由于室外气温接近0。C时，水温容易偏高。有变流量自动控制，供水温度一高，即要减少流量，流速当然也降低，因而造成结冰。
(3) 加热盘管的制造问题，造成盘管内部集存空气，形成气塞，妨碍了水的正常循环，以及在系统停止运行期间冷风由风阀的不严密处渗入，而水阀又全关，这样也会结冰，这与运行管理水平有关。
总之，加热器结冻的主要原因是盘管中水的流速过小。目前采用的防冻保护装置均为事故时或非工作时的防冻控制，属安全保护类型。而在运转期间决不希望这一防冻系统投入。因为这要么导致送风参数偏离，要么彻底停止工作。所以，寒冷及严寒地区对处理系统及新风箱的设计应当仔细考虑，而不能领先这样的“防冻保护”。应采用定流量控制的室外空气预热系统，既简单又可靠，从投资和能耗来看比变流量再加小循环泵及控制经济合理。