中央空調機組預熱盤管防凍控制方法

邱育群

廣東建設職業技術學院

0 引言

現有技術中，中央空調的新風采用預熱盤管預熱時有以下幾種方式：1）采用熱水換熱盤管對新風進行預熱，通過在熱水換熱盤管后側靠近熱水換熱盤管處設置溫度傳感器，該溫度傳感器監測新風經過熱水換熱盤管后的溫度，使其維持在一定范圍。2）采用蒸汽換熱盤管對新風進行預熱，通過在蒸汽換熱盤管后側靠近蒸汽換熱盤管處設置溫度傳感器，該溫度傳感器監測新風經過蒸汽換熱盤管后的溫度，使其維持在一定范圍[1]。

但是，以上兩種預熱方式均存在以下弊端：在機組運行過程中，由于風的流動，預熱盤管后側溫度與新風入口處的預熱盤管溫度比較接近，容易通過溫度傳感器的監測實現熱水或蒸汽盤管的防凍。在機組停機過程中，由于風不再流動，而預熱盤管外側直接與室外新風接觸，而與預熱盤管后側相鄰的溫度傳感器置于中央空調機組箱體的內部，這樣容易出現預熱盤管內側的溫度傳感器檢測到的溫度與預熱盤管的實際溫度相差很大，即預熱盤管的實際溫度低于防凍值，但位于預熱盤管內側的箱體內部溫度傳感器檢測到的溫度仍高于防凍值的情況，最終導致預熱盤管凍裂。因此，現有技術還有待于改進和發展。

鑒于上述現有技術的不足，目的在于提供一種中央空調機組預熱盤管防凍系統，旨在解決現有中央空調的新風采用預熱盤管預熱時，易出現靠近新風入口處的預熱盤管的實際溫度己低于防凍值而位于預熱盤管內側的溫度傳感器檢測到的溫度仍高于防凍值，從而導致預熱盤管凍裂的問題。

1 控制方法

如圖1 所示，本文所述中央空調機組預熱盤管防凍系統，包括：1）設置在機組內部并用于提供預熱熱量的預熱盤管。2）設置在預熱盤管的新風入口處并用于檢測新風入口溫度的溫度傳感器T1。3）設置在預熱盤管的后側靠近預熱盤管外壁并用于檢測預熱盤管后側溫度的溫度傳感器T2。4）控制預熱盤管熱量流量的調節閥。5）機組主控制器。

圖1 中央空調機組預熱盤管防凍系統

具體的控制方法及控制過程如下：

本控制方法粗略認為預熱盤管通入熱水后所產生的熱量與預熱盤管調節閥門的開啟大小成近似線性關系。由此可得出：

式中：θ 為預熱盤管開度值；t2為預熱盤管后側溫度；t1為新風入口溫度；Δtmax為預熱盤管最大溫升值，為預熱盤管100%開啟后的最大溫升值[2]。

為了保證預熱盤管后的溫度維持在一個合適的溫度范圍，避免出現溫度過高或過低，控制上設置了報警閾值，包括安全高溫報警值和安全低溫報警值。

在機組運行狀態下，根據溫度傳感器T2 檢測的溫度t2與溫度傳感器T1 檢測到的溫度t1差來決定預熱盤管的調節閥的開度，最終決定預熱盤管的熱量輸出，從而使預熱盤管后的溫度維持在一個合適的溫度范圍。具體依據為：預熱盤管100%開啟后的最大溫升值是確定的，當預熱盤管設計完成后，其最大溫升值就是預熱盤管100%開啟后的溫升值，即預熱盤管調節閥開度值實際上由預熱盤管后側溫度t2和新風入口溫度t1的差值來決定[3]。

當機組處于運行狀態，且根據式（1）計算得出的預熱盤管調節閥開度值大于等于0 時，主控制器控制預熱盤管調節閥的實際開度值等于預熱盤管調節閥的計算開度值：

當機組處于運行狀態，且計算得出所述預熱盤管調節閥開度值＜0 時，則主控制器控制預熱盤管調節閥的實際開度值=0[3]。當機組處于停機狀態，且預熱盤管后側溫度t2低于安全低溫報警值，主控制器控制預熱盤管調節閥打開固定開度值。當預熱盤管打開固定開度值并使其后側溫度t2上升至安全高溫報警值時，主控制器自動關閉預熱盤管調節閥，直至預熱盤管后側溫度t2降至安全低溫報警值，再次控制預熱盤管調節閥打開固定開度值。如此循環。其中，本文所述固定開度值為出廠預設，也可自定義調整，設定范圍可以是0～100%，出廠默認為10%，同時也可根據現場使用情況進行調整[3]。

即當機組處于停機狀態，主控制器將根據實時檢測到的預熱盤管后側溫度t2是否高于安全高溫報警值或是否低于安全低溫報警值控制預熱盤管調節閥開度為0 或打開固定開度值。從而確保在機組停機狀態下，在新風溫度較低情況下，由于預熱盤管內殘留有熱水或蒸汽經冷凝后的冷凝水，若不加以處理，容易導致預熱盤管內的殘留水結冰，最終導致預熱盤管內換熱管膨脹凍裂的情況發生。

2 實驗驗證

在北京某大型公共建筑中央空調設備新風預熱系統中，新風預熱盤管采用熱水盤管，要求全年365天，每天24 小時不間斷運行，使用本文中控制思路和控制方法，解決了中央空調機組新風預熱盤管冬季防凍的問題，效果良好。

3 結論

本控制方法可實現：無論是中央空調機組停機還是運行，無論中央空調機組采用熱水盤管還是蒸汽盤管預熱新風，均可以解決新風預熱盤管冬季防凍問題。