风冷式模块机组高温故障报警实地性改造

王谷洪 周友华 冷胡峰

（江中制药集团有限责任公司，江西南昌330096）

0 引言

通常风冷式模块机组安装在空旷的室外，这样就拥有足够的新风来进行补充。然而，在对整体设计进行考虑时，又需将机组安装在室内，只有保证足够的送风及排风空间，设备运行才能稳定，才能更好地满足工作需求。当安装空间受限不足时，在运行过程中，将会导致高温故障报警或设备停机，无法满足工作需求。

本文将针对风冷式模块机组安装空间不足的现象，探索其解决方案，进行实地性的改造，以保证设备运行稳定。

1 基本概念

风冷式模块机组（图1）是以空气为冷（热）介质，作为冷（热）源兼用型的一体化中央空调设备，可分为单冷型和热泵型，其中热泵型风冷式模块机组集制冷、制热功能于一体，既可供冷，又可供热，能实现夏季降温、冬季采暖，一机多用。

图1 风冷式模块机组

风冷式模块机组集高效、低噪音、结构合理、操作简便、运行安全、安装维护方便等优点于一体，能够满足电子、制药、生物、轻纺、化工、冶金、制药、电力、机械等行业的工艺性的空调系统的不同使用要求。另外，机组布置灵活，外形美观，节省建筑空间，调节方便，可以单独停、开而不影响其他房间。

2 技术特点

风冷式模块机组作为一种兼用型的一体化中央空调设备，能够满足各行业的工艺性的空调系统的不同使用要求，其具有以下技术特点：

（1）模块化设计：可根据用户需要进行多机自由组合。

（2）高效节能：机组采用了高效的涡旋式压缩机和换热器，对系统进行了最优化的匹配，换热高效。多压缩机多回路设计具有多级能量可调能力，同时可降低启动电流，减少电力投资。单冷机组制冷能效比分别高达3.17和3.32，达到国家节能产品标准。

（3）安装方便：每个模块自带2根主水管，两侧均可连接，可方便地在现场与其他模块拼接，且拼接时不需考虑主模块与子模块之分。

（4）控制先进：单模块为大屏幕液晶显示线控器控制，多模块为集中控制器控制，多达8个模块可灵活拼接，集中控制，操作简单。

（5）自由配接：机组可以配接不同形式的末端产品，满足客户不同的需要。

（6）运行噪音低：机组采用涡旋压缩机和低噪声风机，运行噪声小。

（7）运行安全：机组采用了多重保护功能，确保了机器的使用寿命。

3 安装方式

风冷式模块机组采用模块化设计（图2），可安装在室外，也可安装在室内。安装在地面或合适屋面的室外时，具有足够的通风量，设备运行比较稳定，能更好地满足工作需求。故一般情况下安装在室外，使其具有足够的安装空间，运行环境温度在15～46℃。

图2 风冷式模块机组的模块化设计

但是，鉴于对厂房整理布局的考虑，需安装在室内时，则对室内的安装条件具有一定的要求：

（1）机组安装在机房内，地面要求平整，具有足够的承重量。

（2）机组间距必须保证具有足够风量通过盘管。

（3）顶部安装排风风管引出室外，以防止在机房内形成回流。

（4）机房可设置进风百叶窗，用于为机组提供良好的通风。

（5）方便冷凝水的排放。

（6）必须避免机组与房屋共振以及产生回音。

在室内的安装过程中，为了防止冷凝器空气回流，避免机组运行故障，对其最小安装距离进行限制，如图3所示。如果不能满足其间距，机组通过盘管的空气就会受到限制，或者导致排风回流，机组的性能可能受到影响，或者出现运行停机故障。

图3 风冷模块机组室内安装预留尺寸示意图

4 现场安装应用中存在的问题

图4 风冷式模块机组安装示意图

在厂房的设计和规划建设中，各项能源值计算的实际值和理论值存在一定量的偏差，或者是出于对厂房外观的综合布局考虑，在最终的建设过程中，机组的安装空间不能达到设计安装所约束的最小空间尺寸，导致通过盘管的空气受到限制，发生排风回流现象，形成高温故障报警。图4、图5为受空间限制的风冷式模块机组现场安装模式。

此种安装模式的实际安装空间和设计安装空间存在较大的差异，导致由热泵机组排风口排放的冷却热都散在室内，使该空间温度急剧上升，同时形成排风回流，“V”型空气侧换热器吸入高温空气，运行过程中，压缩机过载、排气温度过高形成恶性循环，最终导致设备故障报警和停机而无法工作，尤其是在高温夏天，这种情况更为严重。

5 改造方案

为了保证机组正常运行，达到稳定的冷却效果，其关键点是保持室内通风，及时排除热空气，引入室外新空气，保证“V”型空气侧换热器吸入的新空气温度在15～46℃。针对这些情况，我们可以进行如下技术改造：

（1）在主机冷凝风扇口上加装导流风管，将热空气引出排向室外。

通过导流风管将主机的排风直接引至室外。在加装导流风管的过程中，对于风管及弯头的选择十分重要，它将直接影响排风气流的输送效果。风管可分为圆形风管、矩形风管、扁圆风管等多种，其中圆形风管要想达到阻力最小的高度，其尺寸最大，制作复杂，所以在改造过程中以矩形风管为主。风机排风管口的面积应与风机出口面积保持相同，且保证至少1 000 mm直管段，以防止排风回流。风机出口与风管连接时应采用柔性接头，以避免传递振动。在不锈钢风管咬口缝、铆钉缝、法兰翻边四角等缝隙处涂上密封胶（如中性玻璃胶），防止空气输送过程中发生泄漏。涂密封胶前应清除表面尘土和油污。

图5 风冷式模块机组现场安装实景图

在选择风管弯头时，不能随便弯，弯头无导流叶片时，其弯曲半径R最小不得小于1/2W（W为风管的宽度），一般以1W为宜。风管弯头半径按风管宽度计算，也就是弯头的长边半径为宽度的1.5倍，短边半径为宽度的1/2。设计风管系统时，弯头与弯头之间、弯头与出风口之间的距离不能过小。过小则涡流严重，气流分布不均，出风口排风达不到设计的送风量。通常出口设在一个弯头之后时，由弯头至出风口的距离应为：普通弯头不带导流叶片时，L≥8W；普通弯头带导流叶片时，L=4～8W。图6、图7为添加排风管后的前后对比，图8为排风管的设计。

图6 未添加排风管

图7 添加排风管

图8 排风管设计

通过加装导流风管，将原来排放在室内的热空气引出到室外，进风百叶窗又为“V”型空气侧换热器提供了新鲜空气，大大降低了机组的运行负荷，减少了故障报警和设备停机次数，保证正常的工作需求。

（2）在“V”型空气侧换热器处增加自来水雾化喷头，进行表面雾化冷却喷淋。

在高温的夏季，外界环境温度可能会高出机组运行所需要的环境温度，即使通过排风管将热空气排除室外，但是“V”型空气侧换热器通过百叶窗吸入的空气温度依然很高，同样会造成负荷报警或者制冷能效降低。为有效地解决这种现象，通过在每个模块的“V”型空气侧换热器增设2个雾化冷却喷淋装置，将自来水加压后形成雾化，喷淋到换热器表面，进行冷热交换，对其进行表面降温，使其吸入的高温空气经过热交换后保证在正常的温度范围。有效防止因吸入空气温度过高而发生故障报警或停机，保证正常工作需求。图9、图10为添加雾化喷头的前后对比。

图9 改造前——未添加雾化喷头

图10 改造后——添加雾化喷头

6 结语

在室内安装的风冷式模块机组，其按各项能源值计算的实际值和理论值存在一定量的偏差，或者是出于对厂房外观的综合布局考虑而出现的安装位置受限时，排出的热风在室内形成热回流，导致“V”型空气侧换热器吸入的空气温度过高，设备超负荷运行，造成高温故障报警或设备停机，无法保障正常的工作需求。鉴于此，需在此基础上进行实地性的改造，一是通过加装导流风管，将排出的热风引出至室外，降低室内温度，保持室内新风回流。二是对“V”型侧换热器加装自来水雾化喷淋设施。因为在高温夏季，即使是在安装导流风管的情况下，由百叶窗引入的空气温度依然很高，通过加装自来水雾化喷头，对换热器表面进行雾化冷却喷淋，使进风温度降低，保证设备运行。这两者方式结合在一起，形成双保险，使风冷式模块机组在受安装空间限制的室内同样能保证其运行稳定，满足工作需求。