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制冷劑和水在換熱器内進行熱量交換，他(tā)們之間存在換熱平衡關系。若不考慮到蒸發器和外界環境熱量損失，換熱平衡方程式為(wèi)[122 ] :mw Cp ( tin - tout) = mr ( hin - hout )(1)式中(zhōng): mw 為(wèi)循環水流量( kg/ s) ; Cp 為(wèi)水定壓比熱容(kJ /(kg·K) ; tin和tout分(fēn)别為(wèi)單元段的循環水進口和出口溫度( ℃) ; mr 為(wèi)制冷劑流量( kg/ s) ; hin和hou分(fēn)别為(wèi)制冷劑進、出換熱器的焓值。闆式換熱器或套管換熱器内的流體(tǐ)流動和換熱機制都比較複雜，其凍壞或凍裂的機制也相當複雜。不管是闆式換熱器還是套管換熱器，盡管其本身的防凍能(néng)力有(yǒu)一定的差别，但影響其凍結的因素卻大緻相同，由熱平衡公(gōng)式(1) 、前期的闆式換熱器防凍研究以及後來采用(yòng)套管換熱器實驗中(zhōng)發現，導緻換熱器凍壞的主要原因有(yǒu)以下幾點[3—4 ] :

1) 由于制冷系統設計本身的原因導緻的制冷工(gōng)況時制冷劑蒸發溫度過低。在套管換熱器内與使用(yòng)側循環水進行熱交換時，由于制冷劑的蒸發溫度較低，因而可(kě)能(néng)導緻換熱器内水側局部水溫降至凝固點以下而迅速凍結;

2) 使用(yòng)側回水溫度較低。機組在低負荷或部分(fēn)負荷下運行時，回水溫度較低，這樣換熱器中(zhōng)循環水的溫度因熱交換将進一步降低，這時換熱器出口溫度小(xiǎo)于該狀态下水的凝固點的可(kě)能(néng)性就大大增加，換熱器凍結的可(kě)能(néng)性也就大大增加;同時由于熱交換的結果，過低的回水溫度也将造成制冷劑蒸發溫度的降低。

3) 在換熱器進水側沒有(yǒu)正确安(ān)裝(zhuāng)水過濾器等水處理(lǐ)設備，或者循環水的水質(zhì)較差，導緻換熱器内局部堵塞，使用(yòng)側水流量過小(xiǎo);流經換熱器水流量的減小(xiǎo)緻使制冷劑側的蒸發不完全，蒸發溫度降低，造成換熱器凍結或凍裂。

造成上述問題的原因有(yǒu)系統設計和工(gōng)程安(ān)裝(zhuāng)以及日常使用(yòng)維護等方面的因素，其中(zhōng)工(gōng)程安(ān)裝(zhuāng)和日常維護過程中(zhōng)應特别注意以下幾點[5 ] :

① 錯誤采用(yòng)變水量系統；

②換熱器水側或制冷劑側局部堵塞；

③未安(ān)裝(zhuāng)流量開關或安(ān)裝(zhuāng)了流量開關，但安(ān)裝(zhuāng)或設置不準确；

④補水閥無法正常補水或水系統内有(yǒu)大量空氣，造成系統水量不足；

⑤系統制冷劑洩漏的檢查；

⑥對機組運行地區(qū)的地質(zhì)條件以及水質(zhì)進行調查分(fēn)析，以便正确地選用(yòng)水過濾器或其他(tā)水處理(lǐ)設備，對循環水的水質(zhì)進行必要的控制。

系統設計方面，以上諸多(duō)原因，終歸于機組的蒸發壓力較低，導緻換熱器局部結冰堵塞，進而凍裂，而且造成機組凍裂很(hěn)多(duō)情況下并不是單個因素造成的，而是多(duō)個因素結合在一起共同作(zuò)用(yòng)的結果。

前期采用(yòng)或研究的防凍方法有(yǒu)以下幾種：

1) 熱氣旁通法。熱氣旁通防凍是指利用(yòng)壓縮機排氣管和蒸發器與毛細管之間的旁通回路，将壓縮機的高溫排氣（部分(fēn)）直接引入蒸發器中(zhōng)，通過蒸汽液化放出的大量熱來提高蒸發器内的蒸發壓力。這種方法在空氣源熱泵冷熱水機組的除霜技(jì )術中(zhōng)較為(wèi)多(duō)見[6]，效果也比較理(lǐ)想，但試驗中(zhōng)發現，将此種方法用(yòng)于提高防凍能(néng)力效果卻不甚理(lǐ)想，采用(yòng)熱氣旁通方法隻能(néng)将蒸發壓力提高0. 01～0. 02 MPa。

2) 水系統中(zhōng)添加防凍液。單純從水系統方面來講，如果能(néng)設法降低水的凝固點也是提高防凍的有(yǒu)效途徑。在循環水中(zhōng)加入一定量的防凍液（如乙二醇等）就是其中(zhōng)一種。這種方法雖然也能(néng)有(yǒu)效提高機組的防凍能(néng)力，但具(jù)體(tǐ)實施中(zhōng)又(yòu)存在一定困難。首先加入防凍液後對其在蒸發器内的換熱有(yǒu)一定影響。再者，增加了工(gōng)程安(ān)裝(zhuāng)的難度，而且在機組的運行過程中(zhōng)，當機組換水或是補水閥自動補水時都會造成循環水中(zhōng)防凍液濃度的變化，而循環水中(zhōng)防凍液濃度的變化對防凍性能(néng)的影響是至關重要的，這給機組的維護帶來很(hěn)大的困難。

3) 水流開關的設置。在水系統中(zhōng)設置水流開關，當循環水量小(xiǎo)于某一設定值時（通常為(wèi)額定流量的70 %），水流開關則動作(zuò)并報警。這種方法的最大缺點就是隻能(néng)保證系統循環水量，對制冷劑側蒸發壓力的變化卻無能(néng)為(wèi)力，而且實際工(gōng)程中(zhōng)很(hěn)多(duō)時候又(yòu)将水流開關短接。

4) 防凍溫度點的設置。在機組蒸發器入口側制冷劑管上設置一防凍溫度點，當防凍溫度點的檢測溫度低于設定值時，則停止一台風機，即進入單風機運行模式。随後當防凍溫度點檢測溫度達到另一設定點時，停止風機重新(xīn)啓動。這種方法通過輔助防凍控制闆來實現。上述4 種方法中(zhōng)，第4 種方法可(kě)同時檢測到水側和制冷劑側的變化，并且具(jù)有(yǒu)容易控制、效果明顯，而且不會增加工(gōng)程安(ān)裝(zhuāng)及維護的難度等優點，因而是目前比較理(lǐ)想的一種方法。