煤气阀
作者：刘明山
半轴螺栓北京环都人工环境科技有限公司
2008年7月
一汽大众ZK60空调机组防冻问题及解决办法
摘要：暖通空调系统设计中，有一个常被忽略的问题，就是室外新风零下温度空气的处理问题。结合近几年技术支持和项目协调的经验，笔者针对一汽大众总装车间ZK60空调机组系统中换热器结冻的原因、特点进行分析，并提出解决办法。 金属修复
关键词：空调机组换热器防冻措施
一．运行中出现的冻伤问题。
1992年一汽大众总装车间18台ZK60空调机组安装并投入使用，其外形和功能段见附图1-1。
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国产的组合式空调机组运行效果良好，但空调机冻伤问题一直困扰着冬季运行。
空调机组冻伤出现在以下几个部位：
1：在供暖开始阶段，铜管套片式热水加热器因管内水结冰涨裂铜管出现跑水问题； 2：新风气温较低时，转轮热回收装置出现结霜冰堵，转轮结冰导致卡滞不能转动。
3：开启新风阀时，在新回风混合段内，出现雾汽，内壁局部有结霜结冰问题
图1-1 ZK60空调机组
。
二、换热器冻结的原因分析
ZK60组合式空调机配套的STTL型铜管套片加热器，结合紧密，传热效率高；翅片冲孔为双翻边，其片型采用先进的直波纹片，片间距均匀，考虑风阻、水阻、风机电机功率、换热面积等因素，通过计算机辅助优化设计，使片间距达到最优值，同时在保证换热量指标的前提下，水阻最小。
（一）换热器冻结的几种情况
由于空调设计时对寒冷地方的气候特点考虑不足，加之使用管理上的薄弱，这几年来在空调建筑物中，常出现空气加热器冻裂现象。其冻裂的情况不外下列几种：
1、加热与降温共用一个表冷式热交换器，但冷冻水的温差小(一般5℃)，而热水的温差大(15~30℃)，又因采用变流量调节，温差大的情况下，所需水量小，所以加热管中的水流速度小，成为层流状态，从而使与室外低温空气接触侧的盘管结冻。
吴寿山2、加热器选择时设计余量太大，结果使热媒造成过大的温降，回水温度低，在边角处易冻。
3、两组或多组换热器并联连接，水路系统不平衡，一组换热器的流量大，一组换热器的流量小，小的就可能结冻。
（二）换热器冻结的原因分析
1，换热器换热面积的余量过大，热水的流量及流速降低。
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换热器管路按水路并联，采用变水流量控制加热过程，而换热面积大有富余。主要表现在错误地假定了换热器的出水温度，而不是算出来的出水温度。则换热面积余量的多少反映了实际的出水温度与假
定的出水温度的差值大小。换热器表面积愈富余，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，加大换热器表面积的余量，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、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℃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、换热盘管的制造问题，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。
总之，换热器结冻的主要原因是盘管中水的流速过小。
（三）换热器冻结的理论基础
以上对空气换热器的冻结的现象进行了说明，并分析了冻结原因。下面将从理论上进行分析。首先，需要明确的是，加热器的冻结其根本为“水结冰”，而水结冰的问题又可分水静止时的结冰与水流动时的结冰，也就是说加热器在非运转状态与运转状态。
1、静水结冰：静水结冰与室外气温有关，就未保温的圆管而论，国外有人做过试验，裸管的完全结
冰时间，可按下式计算：
t=0.28)22/(22
1
R R L i i πθγργ
+- （h ）
式中 t ——全部结冰时间(h)
R i ――冰的传热阻(m ·℃/W)； ρi －—冰的密度(kg/m 3)； L ――冰的潜热(kJ/kg)； γ1――管子内半径(m)； θγ――管周围温度(℃)；
R ――管道与盘管的热阻(m ·℃/W)
可见，管子越大，完全结冰的时间越长；管周围的温度越低，完全结冰的时间越短。总之，管中静止的水在周围温度为0℃以下时是要结冰的。
2、流水结冰：流水结冰的现象，问题尚待研究，特别是紊流状态。现将日本的试验结果介绍如下。
流水的完全结冰时间与层流流速的关系，如图2.1； 流水的完全结冰时间与管外侧表面温度的关系，如图2.2。
可见完全结冰时间与流量的大小关系不太大，而受管壁外侧表面温度的影响大，根据这一情况，要注意盘管内的流速千万不要在层流范围。
所以水在管道中的冻结原因为：物理性方面是因为当室外空气温度为负值时，水在管中流动呈层流状态，即可出现结冰；
三、空调系统换热器的防冻
1，热器的表面积不能富余太多，比计算值不应超过10%。
2，管中水的流速在任何情况下都不得小于0.15m/s。如采用变水量控制，设计时应对室外为0℃的情况进行复核计算。
3，用换热器混水泵装置。
四、ZK60加热器冻伤分析。
1，加热器配置原因。
ZK60空调机配置的加热器型号为：STTL-6-25*7.62 H3，其铜管径15.88mm，片距3.2mm，迎风面积 5.715m2，换热面积702.6m2，当风量为60000m3/h，迎面风速为 2.9m/s，进口水温90℃，空汽入口温度负15℃时，加热器加热能力为1895KW，设计加热量为750KW，显然该加热器余度过大。详见附表1 （热回投资回报分析）
因为配备了余度过大的加热器，在供暖初期阶段空调加热量需求不高时，为防止送风过热，水流量被截流阀控制较小流量内。当水流速恰好低于表冷器铜管层流界线时，处理的空气温度恰好在冰点以下，加热器冻伤就出现了。这就是加热器在供暖初期多冻结伤的原因。
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