中央空调工程常见故障解决方案

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简介： 本文从空调风系统及VAV系统、洁净技术、蓄冰空调、住宅中央空调、建筑空气质量与防排烟、热泵应用、空调设备及末端等方面论述了空调工程的各个环节以及需要注意的问题。
关键字：洁净技术 蓄冰空调 热泵

1、通病有：

　　(1)、多数制冷机实际开机容量远小于装机容量。

　　(2)、△t普遍＜4℃，水泵选配不合适.调查结果：较好的3℃，差的1~1.5℃。

　　(3)、设计方案陈旧，VWV、VAV没有得到推广应用。

2、哈工大陆亚俊教授论文“几种空调系统空气输送能耗的比较（论P.713）”。

　　空调系统的空气输送能耗占总能耗的11~28%。办公楼中不同系统，其空气输送能耗差异很大，应充分考虑。作者比较了VAV、风机动力箱VAV、FP+新风、置换式诱导器系统。结果为：

　　(1)、VAV、FP+新风、置换式诱导器系统，输送能耗比较低，为全空气的45~60%，置换式诱导器系统能耗更低一些。

　　(2)、当只有部分面积使用或部分负荷时，VAV具有显著的输送能耗低的优点。

　　(3)、风机动力箱VAV系统全部投入使用时，并不比CAV系统节能，不是全部面积投入使用则能省，为什么？

　　(a)、风机动力箱是小风机、小电机、

　　(b)、风机动力箱的能耗与一次风的空气输送能耗大致相等，从而抵消了一次风运行时变风量所节省的能量，（负荷变化大的末端用风机动力箱才合适）。

　　(c)、应采用并联型风机动力箱，它当一次风降到最低限时才启动，可降低风机动力箱的能耗，使VAV节能优点显示出来。

3、目前建筑面积越来越大，应分内外区。

4、舒适性空调，应把空气品质放在首位。

　　依靠提高新风量来改善空气品质是有限的，提高净化效率，才有助于改善室内空气品质。按GBJ19-87国标修改稿，最小新风量加大，原有建筑空调系统面临改造问题。论文高档商业建筑室内空气品质改善措施的适用性研究（文P.97）提出了新风予处理，使增加新风量后所需的冷量≤原系统能提供的冷量,南京可采用热回收式、蒸发冷却式、混合除湿热回收（蒸发冷却）、新风予冷除湿蒸发冷却这四种方式。

5、显热能量回收要慎用、要分析选用。

　　(1)、室内外温差大者,节能效果才较好。

　　(2)、并不总能节省能量，不合理使用时，会使表冷器能耗增加

　　(3)、要作全年工况分析，作合理调节。

6、几个要注意的问题

　　(1)、必须考虑热平衡、风平衡、妥善介决排风出路。如柴油发电机房，直燃机房要考虑燃烧空气量，烧烤要考虑排气补风，厨房排气补风。

　　(2)、商场等集中回风，要考虑回风口噪声，也要考虑排风口噪声，速度不宜过大，尽可能不设在主要路边。

　　(3)、全空气系统，要充分考虑利用室外空气自然冷。

　　(4)、高大共享空间，气流组织设计要注意温度梯度。

　　(5)、电梯井、楼梯间附近房间，应充分考虑冬季热压问题。（论P.766）

　　(6)、有条件时，应考虑利用冷凝热

　　a、冷却水再加热后作生活热水。

　　b、空调设备中以部分冷凝热代替电加热，降低总机电容量。（论P.561）

水系统及VWV

1、通病为水系统设计功率偏大，水泵配置不当，原因有：

　　(1)、设计负荷偏大，使水量偏大，选水泵时乘太大的安全系数，有达1.5。

　　(2)、水泵扬程过高，水泵效率偏低，平均运行效率只有40～50%，大部分时间处于低效率下运行。水泵投资约占公用建筑空调系统总投资的0.5～1%，电功率约为空调总电功率15～20%，水泵投资少，能耗大，选高效、可靠、耐用、维修量少的水泵，价贵一些还是划得来的。

　　(3)、多采用陈旧的定流量系统，增加了水泵运行电耗。（空调平均负荷率0.3～0.5）

　　(4)、不问系统大小，阻力差异，都用单级泵系统。

　　(5)、不加区分，一律用同程式系统。

2、设计二次水系统时应考虑水泵的变频调速（变频机800～1500元/KW，回收期＜2年），应大力推广。变频泵配置理论上应采用“一变多定”可提高水泵的整体效率。变频泵流量下限是要保证是紊流状态，水泵的水输送系数WTF应≥设计计算条件下的理论水输送系数的0.6倍。

3、关于差压控制点位置的选择

　　a、常用方法是设在分集水器之间（传统方法），这是沿用差压旁通控制做法，在定流量前提下，供回水干管间差压的变化，能反映整个系统的阻力变化，根据这一差压变化控制水泵变频，不一定能保证变频前后流量分配关系保持不变。

　　b、设在系统最不利点处（离水泵最远处）,理由：该点差压得到保证，整个系统中各用户的水量都能保证。

4、采用二通电磁阀的空调变水量系统，压差控制的特殊性，论文P862。二通电磁阀：

　　a、水量为0或额定水量，双位；

　　b、关断时（流量为0时），管路特性变化大，影响节能效果。用最不利末端压差来保证其余末端有足够的资用压差，不一定都凑效。一般沿程损失在系统总阻力的比例大，变频节能效果也大。

5、冷水机组侧变流量：论文P695

　　(1)、设计定流量：主要怕蒸发器冻，因控制落后，常州大酒店，南京二机厂‘冻’。

　　(2)、冷机控制技术发展，冷机蒸发器，冷凝器流量允许在30～130%内变化。

　　(3)、通过冷机变流量运行热力等模型分析及技术经济比较：水侧在一定范围内变流量运行，流量减至设计流量的60%，COP下降不到10%，而整个水系统的节能相对显著。

　　(4)、北京某宾馆（3.3万m²）采用一次泵变流量每年可节省20万元。

　　(5)、一次泵系统中使用变频水泵。（论P870）称变主流系统，投资比二次泵系统低，能耗比二级泵省17.8%，比单级泵省59%和占地较少，运行调节且自控系统要求较低。有认为：较之二次泵系统，一次泵系统变流量在运行中更为有效。

　　(6)、注意：

　　a、制冷量不能低于临界负荷；

　　b、流量降低不能使流动状态呈层流状态；

　　c、从最小到最大，全流量范围内，水泵扬程要满足。

空调风系统及VAV系统

1、置换通风系统应用受到关注，剧场、体育馆等座椅送风得到推广，有关研究论文：P181，论P617、621、625、629。

2、VAV较先进，将是我国大工程中应用的主要形式如厦门国际会展中心(论P644)。

　　如何保证新风问题，需进一步研究，做法有：

　　(1)、在回风总管内或主要房间内设置CO2探测点，以CO2浓度来控制新风量。

　　(2)、在新风总管上设置VAVBOX或定风量阀CAVBOX，稳定输送一定量的新风量。

3、风系统的调试是关键，应引起注意，调试的手段，方法、水平有待提高。

4、VAV推广使用遇到的问题，VAVBOX、直接数字式控制器（DDC）、变频器等依赖进口，尤其是VAV控制。

5、风系统几个应注意的问题，论P613、P705

　　(1)、空调箱送回风机匹配，主要是回风机压头过大造成无新风。因风压过大，新风管（组合式空调器新风、回风、排风调节段）也成了排风管，室内成了负压，大量新风由门窗进入，使室内t、Ф偏离设计值，冷热不均，影响舒适性。

　　(2)、空调箱送风不足原因是：

　　a、管路阻力偏大，使实际工况点偏左；

　　b、皮带松驰，日常维护应注意皮带的老化、损坏。

　　(3)、风机启动不了，原因：为风机选用压头太大而实际管路阻力小，实际工况点偏右太多，风量增大，运行电流＞电机额定电流，电气过电流保护，电器跳闸。即使不跳闸，能耗也增加。

　　(4)、空调器阻力偏大，主要因施工期间利用了空调箱换气，过滤器积尘太多，交付使用前虽经清洗，效果大大降低。

　　(5)、空调系统通过风量平衡，降低整体送风量，用变频来加以保证，可达节能的目的。

洁净技术

1、主流区理论

　　I级洁净手术室、工作区（手术台0.8m高处）0.25～0.3m/s，按工业洁净室设计，送风量300～360次换气，按主流区理论、送风量70次/h左右，降造价和运行费用。论文“手术室流场和温度场的数值模拟”（文P317）证明了：

　　(1)、集中送风对热舒适不会造成负面影响，不会出现“吹冷风”感觉。

　　(2)、局部百级代替全室单向流气流组织形式，既保证了关键区的净化要求，又大大减少了送风量，造价和运行费用均↓。局部百级：手术台1.8×0.6m，长度方向两端各放0.4m，宽度方向两侧各放0.9m，即2.6×2.4m范围内。

2、二次污染问题：现象：

　　(1)、检测合格，但出现微生物及其代谢物。

　　(2)、入院后出现的病因与入院前原有疾病无关。这是二次污染引起的，要注意防止。

3、如何防止二次污染

　　(1)、微生物如细菌的生存条件。

　　a、营养源（尘粒）；

　　b、水份（湿度＞80%，细菌易滋生）；

　　c、适宜生长的基材。

　　(2)、微生物的特点：依附性（依附在尘粒上）、寄生性、群居性

　　(3）、控制办法。过去多用化学消毒杀菌：

　　a、杀菌率不高，60～70%；

　　b、对皮肤、神经系统、呼吸系统有影响；

　　c、化学残留物影响；

　　d、会产生抗药性，在特定条件下会大量繁殖。现在采用空气过滤，但不能过份依靠，还要防二次污染。空调机组的二次污染是由于机组自身问题引起的，如空调机组局部积尘和高湿度造成一次污染。由于一次污染导致细菌大量定殖、繁殖、产生大量的有害的代谢物，传播到室内，污染环境、危害健康，甚至引起交叉感染。如何防止二次污染，防止细菌繁殖？

　　(4)、消除细菌的生存条件

　　a、破坏营养源——空气过滤；

　　b、水份（湿度）控制，论P540。湿度优先控制，湿度不能高，＜70%。无积水——积水盘无水（病房FP+新风，积水盘积水，过滤能力不够），干式处理（新风担负湿负荷），表冷器涂亲水膜，使冷凝水迅速排去，AHU表面不湿。表冷器放在正压段中效过滤器之后，使过滤器前保证ф≤70%，水封要能排水而不漏气(有专利)。

　　C、基材——AHU用不锈钢，采用主动抗菌型AHU，过滤器不用木质，耐高温、无气味、抗菌滤材（英国、荷兰技术）广谱杀菌。抗菌过滤器，织在滤材中，喷涂上去。

4、集中新风系统，论P525。集中新风系统，走湿工况；循环系统，走干工况。集中新风系统特点：

　　(1)、各室采用循环系统，避免了交叉感染；

　　(2)、有利于压力梯度控制；

　　(3)、各室可灵活使用；

　　(4)、只有集中新风系统走湿工况，防水排水处理容易，表冷器要10～12排，片距要大些，减少阻力，如14片/英寸。

　　(5)、无冷热抵消，节能。

5、关于自净时间，论P548

　　手术室使用前，空调开放，经过一段空气循环，才能达到净化标准，所需时间叫自净时间。论文作者对II、III、IV级手术室，按“医院标准”和“军队规范”作了对比计算，其自净时间为：

^{手术室级别}

^{II级（分钟）}

^III级

^{IV级（分）}

^医院标准

^27～23

^35～29

^48～38

^军队规范

^≤15

^≤23

^≤29

　　由表可见，按“医院标准”自净时间长意味着两次手术之间须停留较长时间。按“军队规范”，医院易于接受，设计要慎选。

6、空调系统消毒——低调处理

　　(1)、化学消毒易产生化学污染直接危害室内环境，后果甚至更厉害。

　　(2)、臭氧发生器消毒。发生量过高，控制不好反而有害，可无人时循环消毒。

蓄冰空调

1、我国已完成200多项，水蓄冷20项；

2、适用条件：与当地电力政策有关。

　　(1)、稳定的峰谷电价差政策，3：1以上。
　　(2)、减免电力增容费等。

3、我国执行冰蓄冷空调工程时，有三大障碍：

　　(1)、造价高，高30～40%；
　　(2)、占地多；
　　(3)、运行复杂。

　　现三大障碍已有改善：

　　(1)、部分蓄水设备国产化、合资化，造价降低，可做到与常规空调持平，甚至还少一些（电力方面要减少投资）。
　　(2)、占地多——充份利用建筑构造。
　　(3)、自控日益完善，稳定性和可靠性提高，管理得到简化，价格也降低了。

4、蓄冰系统供水温度降低，宜采用串联系统，主机上游，融冰优先方式。

　　(1)、盘管式蓄冰设备可提供稳定的+1℃～+3℃冷水，应采用大温差低温送风。
　　(2)、生产厂家要配合早日研制和生产低温送风口、大温差空调箱。A、风神有低温AHU；B、江阴精亚集团文P252；C、控制机组的露点温度，使φ_n↓，使风口不结露； D、表冷器设在正压段（风机有温升及净化要求）。
　　(3)、滑落式片冰冷水机组将生产

5、华东院设计的国家电力调度中心工程(论文P492)，采用冰蓄冷、大温差11.1℃，循环水量减少55%，变风量低温送风。获得“达到世界卫生组织（WHO）室内环境标准的健康建筑物”的好评。

住宅中央空调

　　条件：一套机组，形式：

1、一拖多：优点：安装方便、管径小；缺点：冷媒入户、容量大，有泄漏危险，VRV价贵。

2、空气源热泵冷（热）水机组+风机盘管机组。优点：水管较细、风机盘管机组易控制，易实现节能。缺点：水管入户，有漏水危险，施工要求严格（坡度、放气），风机盘管机组积水盘易滋生细菌。

3、风管机：优点：全空气，无漏水漏制冷工质之虞，可引入新风、除湿、除臭、过滤，空气品质易得到保证。缺点：风管大，影响层高，分室控制难。存在的问题：

　　⑴、住宅设计规范：住宅建筑规定不准380V入室，面积大者如别墅用一套机组，室外机需380V，如用220V，则需要二台室外机，即两套系统，不能算户式。

　　⑵、冬季供热量问题，逐年下降。

　　⑶、噪声。

　　发展方向： 地源热泵；太阳能辅助热源的水源热源。 空气源热泵冷（热）水机组+变风量终端箱+末端数字控制器。

建筑空气质量与防排烟

1、空气品质已研究了20余年，仍未吃透，解决不了，是否是思路问题。室内空气品质，除健康要求以外，还有舒适性问题，如何控制污染源，如何解决室内空气品质问题，要动态的去研究，现提出了过程控制、动态控制理念，因它是个变量，VOC散发量是变的，终点控制，最小新风量控制，是不全面的。

　　新风从新风口至到达点，因沿涂受污染、新风的空气质量下降，这谓空气年龄问题，可通过CFD计算室内新风年龄的分布。

　　室内空气品质与下列因素有关：

　　(1)、室外新风——量、质（置换通风）；
　　(2)、气流组织——无死角，压差控制（无串味）；
　　(3)、空调设备污染；
　　(4)、维护管理、监测。

2、同济大学李强民教授介绍《苏州体育馆空调效果实测研究》。6000人，观众区采用坐椅送风，下送上回，比赛区上送下回。按GB50019-200X（上报稿）为评价依据，结果为：头脚Δt、规范要求≤3℃，实测22℃（冬），1.4℃（夏），风速v ≤0.5m/s 0.14℃（冬），0.21℃（夏）；CO₂浓度 ≤1520 1130（冬），1050（夏）。

3、湖大殷平教授《无风道诱导风机通风空气系统的研究》。无风道诱导风机通风系统是一种先进的通风系统，由于合理的利用了送风机，诱导风机和排风机形成的有组织空气流动，可以及时地将地下停车库内的有害气体稀释到标准规定的范围以下，并排出室外。实测表明：CO的平均浓度只有3.53mg/m³，工作区内气流流速均匀，无有害气体沉积，停车库内的平均噪声较低、一次投资和运行费用明显低于同类采用常规的通风系统。无风道诱导通风也可应用于高大空间的空调系统，广州国际会展中心已作应用。

4、几个值得思考的问题：

　　(1)、汽车库规范规定上排1/3，下排2/3，（论文P288）——这一规定是基于有害气体密度比空气重，且不不形成稳定的上升气流。实际上目前汽车尾气密度稍小于空气，且能形成稳定的上升气流。

　　(2)、自行车库要不要排烟。

　　高规：面积＞50 m²，经常有人逗留，可燃物较多，汽车库规范：面积＜2000 m²，可不设排烟，汽车有油箱，沙发，可燃物比自行车少吗，(车规8.2.4条汽车发生火灾时可燃物较少、发烟量不大！？)

　　(3)、柴油发电机房排烟问题：因为：a、储油间设在独立的防火分区内。b、平时不用，无人。c、设有水喷雾或气体灭火系统。水喷雾可冷却降温，稀释可燃气体，水蒸汽体积膨胀，使氧气浓度↓，达到缺氧灭火。气体灭火则是直接使火窒息灭火。因此，发电机房一旦发生火灾，是不会有新鲜空气——氧气进入，这样谈不上排烟。

　　(4)、变配电房排烟问题：因为：a、干式变压器已代替可燃油油浸式变压器。 b、空气开关已代替多油开关。c、人员在值班室中，间歇性短时进入。d、变配电房失火失去动力，防排烟无从谈起，必须在火灾初期，迅速发现并扑灭，否则无意义。

热泵应用

　　主要议题是热泵技术在我国暖通空调中应用的现状与前景；应用中应注意的问题；今后应用和研究中有待解决的问题与建议。

1、理论与实验研究

　　①、热泵装置与部年的仿真数学模型的理论与实验研究。
　　②、空气源热泵结霜特性的理论与实验研究；
　　③、热泵季节性能的理论研究及提高季节能效比的有效方法的研究。
　　④、对地源热泵进行大量的理论和实验研究。
　　⑤、水环热泵空调系统运行能耗评价的理论分析。

2、热泵产品与新技术

2.1、 空气源热泵冷热水机组 近十几年来，发展迅速，应用十分广泛。长江流域建筑物中央空调中常选用该机组作为冷热源，气候特点是夏热冬冷，很适家应用空气源热泵冷热水机组，近年，应用范围又有北移的趋势。生产厂家已有几十家，选用空气源热泵冷热水机组时应注意的问题。根据冷热负荷特性，合理选择机组容量与台数。室外气温不宜过低，对于室外气温低于-10℃的地区不宜采用。在寒冷地区应用应采取适当的技术措施。选用时不但要从技术角度去分析，还要从经验角度分析。机组的噪声问题。今后急待解决与研究的问题。

　　①、该机组受环境空气季节性温度变化规律的制约。夏季供冷负荷越大量时，对应的冷凝温度越高；而冬季供热负荷越大的对应的蒸发温度越低，因此增大了选用机组的容量和其运行能耗。
　　②、目前，设计中还缺少对空气源热泵冷热水机组实际运行中的供热量和性能系数的修正值。
　　③、机组运行的不稳性。
　　④、机组除霜过程的可靠性差。
　　⑤、如何提高机组在部分负荷下的效率也是值得深入研究的问题。

2.2 、井水源热泵冷热水机组

　　以井水为低值热源的水/水热泵供暖（冷）系统。发展十分迅速，生产厂家已超过20多家。但由于国内尚无水/水热泵的国家标准，因此产品型号、性能参数各生产厂家各不相同，采用井水源热泵冷热水机组时，应注意下述问题。

　　①、水资源的合理利用、长期开发必须严格按照国家颁布的有关法规执行，确保水源不受污招标，不对地质造成灾害。
　　②、用地下水为水源时，应首先在工程所在地盘完成试验井、测出水量、水温和水质资料。了解清楚地下水类型、分布范围、含水层厚度、含水顶板埋深、地下水水力性质及水位变化情况、地下水寂给、径流、排泄特征，地下水化学类型及地下水水质评价等。
　　③、充足稳定的水量、合适的水温、合格的水质是井水源热泵冷热水机组正常运行的重要因素。
　　④、应加强井水抽取、回灌、运行维护。
　　⑤、对于建筑物密度较大地区，大规模地应用井水源热泵冷热水机组会有一定的困难。

2.3、大地耦合热泵（又称土壤耦合热泵，地下换热器地源热泵）

　　国内研究方向与内容主要集中在地下埋管换热器：

　　地下埋管换热器的换热模型的研究，回填材料的研究，地下埋管的铺设形式及管材的研究，土壤冻结对地下埋管换热器传热性能的影响。设计中应注意的问题。

　　地下埋管换热器的设计难度较大：夏季连续运行，土壤的温升问题；如何降低初投资问题。各地的地质物性不同，合理的配置末端系统是十分重要的。

2.4、水环热泵空调系统

　　小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/空气热泵机组并联在一起，构成一个以回收建筑物内部余热为主要特点的热泵供暖、供冷的空调系统。合理选择它的应用场合；向系统引入外部低温热源，拓宽它的应用范围；采用混合系统，进一步提高它的节能效果和环保效益。

空调设备及末端

（一）风机盘管机组

1、各类风机盘管理：

　　（1）排管的优点；
　　（2）多余后30P50Pa；
　　（3）低水位大温差风盘，用于冰蓄或大水温差配套；
　　（4）只有同时供冷或供热功能的三管或四管风盘；
　　（5）自动变风量型（无级或分级）风盘；
　　（6）自带翻板式过滤器；
　　（7）带加湿功能；
　　（8）卫生型，适用于室内空气品质要求高的；
　　（9）带新风吸入口；
　　（10）无刷直流电机高能效型风盘。

2、定型风机盘管机组直接应用于水侧大温差系统时，应注意的问题。加大风机盘管机组供回温差，在实际工程应用中是可行的，但水侧平均温度应随供回水温差的加大而降低，才能更好地满足风机盘管机组的冷量和除温要求。

3、定型风机盘管机组附加温膜加温装置解决北方地区冬季风机盘管系统加温问题时，应注意盘管供热能力损失的问题。

4、JB/T428391《风机盘管机组》2002年6月已废止，目前新编国家标准只完成送审稿，正待审批准，机组型号规格的变化，增加高静压机组；基本参数（如：输入功率，噪声）的试验方法变化；检验规则的变化，如：机组铭牌值优于标准规定值时，以铭牌值检验，型式试验不合格产品不允许投产；对样本应包含的内容进行规定等。

（二）空调机组方面

　　低温送风时，送风温度只有16℃，甚至更低，可以通过控制机组的露点温度，使房间的相对湿度降低，保持风口不结露，低温送风空调机组送风机应置于表冷器的上风侧。

　　国家空调设备质检中心介绍2002年第二季度空调机组国家监督抽查情况，风量、风压定义模糊；输入功率含意不明；冷工况下，机组实送风能力下降，导致供冷能力下降；出风口带水；机组门框加结露。大风量组合式空调机组现场检验中反应出来的三个应该注意的问题：大风量机组的箱体结构强度；提高机组运行效率；计算机模拟与检验实验相结合