中央空调机组预热盘管防冻控制方法

邱育群

广东建设职业技术学院

0 引言

现有技术中，中央空调的新风采用预热盘管预热时有以下几种方式：1）采用热水换热盘管对新风进行预热，通过在热水换热盘管后侧靠近热水换热盘管处设置温度传感器，该温度传感器监测新风经过热水换热盘管后的温度，使其维持在一定范围。2）采用蒸汽换热盘管对新风进行预热，通过在蒸汽换热盘管后侧靠近蒸汽换热盘管处设置温度传感器，该温度传感器监测新风经过蒸汽换热盘管后的温度，使其维持在一定范围[1]。

但是，以上两种预热方式均存在以下弊端：在机组运行过程中，由于风的流动，预热盘管后侧温度与新风入口处的预热盘管温度比较接近，容易通过温度传感器的监测实现热水或蒸汽盘管的防冻。在机组停机过程中，由于风不再流动，而预热盘管外侧直接与室外新风接触，而与预热盘管后侧相邻的温度传感器置于中央空调机组箱体的内部，这样容易出现预热盘管内侧的温度传感器检测到的温度与预热盘管的实际温度相差很大，即预热盘管的实际温度低于防冻值，但位于预热盘管内侧的箱体内部温度传感器检测到的温度仍高于防冻值的情况，最终导致预热盘管冻裂。因此，现有技术还有待于改进和发展。

鉴于上述现有技术的不足，目的在于提供一种中央空调机组预热盘管防冻系统，旨在解决现有中央空调的新风采用预热盘管预热时，易出现靠近新风入口处的预热盘管的实际温度己低于防冻值而位于预热盘管内侧的温度传感器检测到的温度仍高于防冻值，从而导致预热盘管冻裂的问题。

1 控制方法

如图1 所示，本文所述中央空调机组预热盘管防冻系统，包括：1）设置在机组内部并用于提供预热热量的预热盘管。2）设置在预热盘管的新风入口处并用于检测新风入口温度的温度传感器T1。3）设置在预热盘管的后侧靠近预热盘管外壁并用于检测预热盘管后侧温度的温度传感器T2。4）控制预热盘管热量流量的调节阀。5）机组主控制器。

图1 中央空调机组预热盘管防冻系统

具体的控制方法及控制过程如下：

本控制方法粗略认为预热盘管通入热水后所产生的热量与预热盘管调节阀门的开启大小成近似线性关系。由此可得出：

式中：θ 为预热盘管开度值；t2为预热盘管后侧温度；t1为新风入口温度；Δtmax为预热盘管最大温升值，为预热盘管100%开启后的最大温升值[2]。

为了保证预热盘管后的温度维持在一个合适的温度范围，避免出现温度过高或过低，控制上设置了报警阈值，包括安全高温报警值和安全低温报警值。

在机组运行状态下，根据温度传感器T2 检测的温度t2与温度传感器T1 检测到的温度t1差来决定预热盘管的调节阀的开度，最终决定预热盘管的热量输出，从而使预热盘管后的温度维持在一个合适的温度范围。具体依据为：预热盘管100%开启后的最大温升值是确定的，当预热盘管设计完成后，其最大温升值就是预热盘管100%开启后的温升值，即预热盘管调节阀开度值实际上由预热盘管后侧温度t2和新风入口温度t1的差值来决定[3]。

当机组处于运行状态，且根据式（1）计算得出的预热盘管调节阀开度值大于等于0 时，主控制器控制预热盘管调节阀的实际开度值等于预热盘管调节阀的计算开度值：

当机组处于运行状态，且计算得出所述预热盘管调节阀开度值＜0 时，则主控制器控制预热盘管调节阀的实际开度值=0[3]。当机组处于停机状态，且预热盘管后侧温度t2低于安全低温报警值，主控制器控制预热盘管调节阀打开固定开度值。当预热盘管打开固定开度值并使其后侧温度t2上升至安全高温报警值时，主控制器自动关闭预热盘管调节阀，直至预热盘管后侧温度t2降至安全低温报警值，再次控制预热盘管调节阀打开固定开度值。如此循环。其中，本文所述固定开度值为出厂预设，也可自定义调整，设定范围可以是0～100%，出厂默认为10%，同时也可根据现场使用情况进行调整[3]。

即当机组处于停机状态，主控制器将根据实时检测到的预热盘管后侧温度t2是否高于安全高温报警值或是否低于安全低温报警值控制预热盘管调节阀开度为0 或打开固定开度值。从而确保在机组停机状态下，在新风温度较低情况下，由于预热盘管内残留有热水或蒸汽经冷凝后的冷凝水，若不加以处理，容易导致预热盘管内的残留水结冰，最终导致预热盘管内换热管膨胀冻裂的情况发生。

2 实验验证

在北京某大型公共建筑中央空调设备新风预热系统中，新风预热盘管采用热水盘管，要求全年365天，每天24 小时不间断运行，使用本文中控制思路和控制方法，解决了中央空调机组新风预热盘管冬季防冻的问题，效果良好。

3 结论

本控制方法可实现：无论是中央空调机组停机还是运行，无论中央空调机组采用热水盘管还是蒸汽盘管预热新风，均可以解决新风预热盘管冬季防冻问题。