風冷式模塊機組高溫故障報警實地性改造

王谷洪 周友華 冷胡峰

（江中制藥集團有限責任公司，江西南昌330096）

0 引言

通常風冷式模塊機組安裝在空曠的室外，這樣就擁有足夠的新風來進行補充。然而，在對整體設計進行考慮時，又需將機組安裝在室內，只有保證足夠的送風及排風空間，設備運行才能穩定，才能更好地滿足工作需求。當安裝空間受限不足時，在運行過程中，將會導致高溫故障報警或設備停機，無法滿足工作需求。

本文將針對風冷式模塊機組安裝空間不足的現象，探索其解決方案，進行實地性的改造，以保證設備運行穩定。

1 基本概念

風冷式模塊機組（圖1）是以空氣為冷（熱）介質，作為冷（熱）源兼用型的一體化中央空調設備，可分為單冷型和熱泵型，其中熱泵型風冷式模塊機組集制冷、制熱功能于一體，既可供冷，又可供熱，能實現夏季降溫、冬季采暖，一機多用。

圖1 風冷式模塊機組

風冷式模塊機組集高效、低噪音、結構合理、操作簡便、運行安全、安裝維護方便等優點于一體，能夠滿足電子、制藥、生物、輕紡、化工、冶金、制藥、電力、機械等行業的工藝性的空調系統的不同使用要求。另外，機組布置靈活，外形美觀，節省建筑空間，調節方便，可以單獨停、開而不影響其他房間。

2 技術特點

風冷式模塊機組作為一種兼用型的一體化中央空調設備，能夠滿足各行業的工藝性的空調系統的不同使用要求，其具有以下技術特點：

（1）模塊化設計：可根據用戶需要進行多機自由組合。

（2）高效節能：機組采用了高效的渦旋式壓縮機和換熱器，對系統進行了最優化的匹配，換熱高效。多壓縮機多回路設計具有多級能量可調能力，同時可降低啟動電流，減少電力投資。單冷機組制冷能效比分別高達3.17和3.32，達到國家節能產品標準。

（3）安裝方便：每個模塊自帶2根主水管，兩側均可連接，可方便地在現場與其他模塊拼接，且拼接時不需考慮主模塊與子模塊之分。

（4）控制先進：單模塊為大屏幕液晶顯示線控器控制，多模塊為集中控制器控制，多達8個模塊可靈活拼接，集中控制，操作簡單。

（5）自由配接：機組可以配接不同形式的末端產品，滿足客戶不同的需要。

（6）運行噪音低：機組采用渦旋壓縮機和低噪聲風機，運行噪聲小。

（7）運行安全：機組采用了多重保護功能，確保了機器的使用壽命。

3 安裝方式

風冷式模塊機組采用模塊化設計（圖2），可安裝在室外，也可安裝在室內。安裝在地面或合適屋面的室外時，具有足夠的通風量，設備運行比較穩定，能更好地滿足工作需求。故一般情況下安裝在室外，使其具有足夠的安裝空間，運行環境溫度在15～46℃。

圖2 風冷式模塊機組的模塊化設計

但是，鑒于對廠房整理布局的考慮，需安裝在室內時，則對室內的安裝條件具有一定的要求：

（1）機組安裝在機房內，地面要求平整，具有足夠的承重量。

（2）機組間距必須保證具有足夠風量通過盤管。

（3）頂部安裝排風風管引出室外，以防止在機房內形成回流。

（4）機房可設置進風百葉窗，用于為機組提供良好的通風。

（5）方便冷凝水的排放。

（6）必須避免機組與房屋共振以及產生回音。

在室內的安裝過程中，為了防止冷凝器空氣回流，避免機組運行故障，對其最小安裝距離進行限制，如圖3所示。如果不能滿足其間距，機組通過盤管的空氣就會受到限制，或者導致排風回流，機組的性能可能受到影響，或者出現運行停機故障。

圖3 風冷模塊機組室內安裝預留尺寸示意圖

4 現場安裝應用中存在的問題

圖4 風冷式模塊機組安裝示意圖

在廠房的設計和規劃建設中，各項能源值計算的實際值和理論值存在一定量的偏差，或者是出于對廠房外觀的綜合布局考慮，在最終的建設過程中，機組的安裝空間不能達到設計安裝所約束的最小空間尺寸，導致通過盤管的空氣受到限制，發生排風回流現象，形成高溫故障報警。圖4、圖5為受空間限制的風冷式模塊機組現場安裝模式。

此種安裝模式的實際安裝空間和設計安裝空間存在較大的差異，導致由熱泵機組排風口排放的冷卻熱都散在室內，使該空間溫度急劇上升，同時形成排風回流，“V”型空氣側換熱器吸入高溫空氣，運行過程中，壓縮機過載、排氣溫度過高形成惡性循環，最終導致設備故障報警和停機而無法工作，尤其是在高溫夏天，這種情況更為嚴重。

5 改造方案

為了保證機組正常運行，達到穩定的冷卻效果，其關鍵點是保持室內通風，及時排除熱空氣，引入室外新空氣，保證“V”型空氣側換熱器吸入的新空氣溫度在15～46℃。針對這些情況，我們可以進行如下技術改造：

（1）在主機冷凝風扇口上加裝導流風管，將熱空氣引出排向室外。

通過導流風管將主機的排風直接引至室外。在加裝導流風管的過程中，對于風管及彎頭的選擇十分重要，它將直接影響排風氣流的輸送效果。風管可分為圓形風管、矩形風管、扁圓風管等多種，其中圓形風管要想達到阻力最小的高度，其尺寸最大，制作復雜，所以在改造過程中以矩形風管為主。風機排風管口的面積應與風機出口面積保持相同，且保證至少1 000 mm直管段，以防止排風回流。風機出口與風管連接時應采用柔性接頭，以避免傳遞振動。在不銹鋼風管咬口縫、鉚釘縫、法蘭翻邊四角等縫隙處涂上密封膠（如中性玻璃膠），防止空氣輸送過程中發生泄漏。涂密封膠前應清除表面塵土和油污。

圖5 風冷式模塊機組現場安裝實景圖

在選擇風管彎頭時，不能隨便彎，彎頭無導流葉片時，其彎曲半徑R最小不得小于1/2W（W為風管的寬度），一般以1W為宜。風管彎頭半徑按風管寬度計算，也就是彎頭的長邊半徑為寬度的1.5倍，短邊半徑為寬度的1/2。設計風管系統時，彎頭與彎頭之間、彎頭與出風口之間的距離不能過小。過小則渦流嚴重，氣流分布不均，出風口排風達不到設計的送風量。通常出口設在一個彎頭之后時，由彎頭至出風口的距離應為：普通彎頭不帶導流葉片時，L≥8W；普通彎頭帶導流葉片時，L=4～8W。圖6、圖7為添加排風管后的前后對比，圖8為排風管的設計。

圖6 未添加排風管

圖7 添加排風管

圖8 排風管設計

通過加裝導流風管，將原來排放在室內的熱空氣引出到室外，進風百葉窗又為“V”型空氣側換熱器提供了新鮮空氣，大大降低了機組的運行負荷，減少了故障報警和設備停機次數，保證正常的工作需求。

（2）在“V”型空氣側換熱器處增加自來水霧化噴頭，進行表面霧化冷卻噴淋。

在高溫的夏季，外界環境溫度可能會高出機組運行所需要的環境溫度，即使通過排風管將熱空氣排除室外，但是“V”型空氣側換熱器通過百葉窗吸入的空氣溫度依然很高，同樣會造成負荷報警或者制冷能效降低。為有效地解決這種現象，通過在每個模塊的“V”型空氣側換熱器增設2個霧化冷卻噴淋裝置，將自來水加壓后形成霧化，噴淋到換熱器表面，進行冷熱交換，對其進行表面降溫，使其吸入的高溫空氣經過熱交換后保證在正常的溫度范圍。有效防止因吸入空氣溫度過高而發生故障報警或停機，保證正常工作需求。圖9、圖10為添加霧化噴頭的前后對比。

圖9 改造前——未添加霧化噴頭

圖10 改造后——添加霧化噴頭

6 結語

在室內安裝的風冷式模塊機組，其按各項能源值計算的實際值和理論值存在一定量的偏差，或者是出于對廠房外觀的綜合布局考慮而出現的安裝位置受限時，排出的熱風在室內形成熱回流，導致“V”型空氣側換熱器吸入的空氣溫度過高，設備超負荷運行，造成高溫故障報警或設備停機，無法保障正常的工作需求。鑒于此，需在此基礎上進行實地性的改造，一是通過加裝導流風管，將排出的熱風引出至室外，降低室內溫度，保持室內新風回流。二是對“V”型側換熱器加裝自來水霧化噴淋設施。因為在高溫夏季，即使是在安裝導流風管的情況下，由百葉窗引入的空氣溫度依然很高，通過加裝自來水霧化噴頭，對換熱器表面進行霧化冷卻噴淋，使進風溫度降低，保證設備運行。這兩者方式結合在一起，形成雙保險，使風冷式模塊機組在受安裝空間限制的室內同樣能保證其運行穩定，滿足工作需求。