水源热泵空调系统调试运行篇.docx
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水源热泵空调系统调试运行篇
前言
医疗中心是上海市对口援建都江堰市灾后重建重点医疗卫生项目工程之一，建筑面积达69488m2，由门急诊楼、病房医技楼两部分组成。
另有门卫、污水处理站、垃圾房等建筑。
门急诊楼地上三层，地下一层；病房医技楼地上十一层，地下一层。
两部分的地下部分连通，地上部分通过底层医疗街和二层连廊连接。
医疗中心安装系统复杂，安装系统多达20项，其中的大型中央空调采用了水源热泵室外换热空调技术，是国家鼓励并提倡的节能空调系统。
她具有较常规空调系统节水、节电的优势，系统采用地下深井水常年作为空调冷热源，换热效率高，制冷制热效率高。
水源热泵主机与常规冷水机组相比，在结构模块上有很大的区别，机组可以实现冷热模式运行，但机组本身没有四通换向阀，而是通过管路阀门的切换来达到夏天制冷，冬天制热的功能。
因此，正确的调试方法对系统运行显的尤为重要，如何抓住调试关键点是整个空调系统运行的保障。
鉴于此，作者编制本空调运行调试手册，目的是使使用方能更好的操作机组，解决系统运行中发生的故障。
1、概论.................................................3
2、第一章央空调系统简介及组成..........................3
3、第二章医疗中心中央空调系统主要设备识别..............4
4、第三章空调机组制冷原理..............................6
5、第四章医疗中心中央空调开机流程说明..................12
6、第五章中央空调运行及调试............................14
5.1空调系统调试具备的条件........................14
5.2水源热泵空调系统设备平面布置图.................15
5.3水源热泵系统冷热模式水系统流向图...............16
5.4水源热泵空调系统冬夏季运行模式.................18
5.5水源热泵系统冬夏冷热模式设备运行对应表.........29
5.6水源热泵系统冬夏季空调转换原理图...............31
7、第六章水源热泵空调系统调试与故障分析................32
6.1水源热泵机组结构原理...........................32
6.2水源热泵机组故障诊断与调试分析.................34
8、第七章水源热泵机组冬夏季调试心得....................40
水源热泵空调运行篇
概论
都江堰市医疗中心中央空调系统分布主要由供全楼冷热空调的大型水源热泵机组+末端空调机组与风机盘管水系统、手术室空调专用螺杆式风冷热泵冷热水系统、以及供独立区域空调的VRV变冷媒空调系统；
本空调运行篇以通俗易懂的方式主要介绍水源热泵空调系统的基本运行原理及操作使用说明，并结合当地实际情况，提出大型中央空调系统运行的节能方案。
目的在于通过对各设备系统性的介绍，使机电系统运行维护管理人员、操作人员对空调系统有一个较为清晰的认识，能熟练操作，调试系统，对系统运行中出现的现象与故障能进行准确的辨识，并能迅速排除系统故障。
第一章中央空调系统简介及组成
1、中央空调系统的概念：
中央空调系统主要是一种集中供冷或供热
，将空调用冷冻水或热水通过泵送至各楼层空调末端设备，从而实现供冷或供热的空调系统。
2、中央空调系统的组成：
中央空调系统主要由冷冻机组，分、集水器，冷冻循环泵，热水循环泵、冷却水循环泵、末端空调机组，风机盘管，变风量箱，供回水管网组成。
3、中央空调系统的布置：
中央空调系统属于大型空调系统的一种，它的冷热源（即冷冻机、热泵机组、锅炉、直燃机等），辅助设备（各循环泵、阀门，换热器等），分、集水器等主要布置在中央机房；而末端设备分别设于各楼层房间内。
第二章医疗中心中央空调系统主要设备识别
（图一）
如图一所示为开利水-水换热水源热泵空调机组，它由两个大模块组合而成，每个大模块分别由A、B制冷（制热）模块串联而成，实现大功率夏天制冷，冬天制热；机组内部无法进行冷热四通换向阀的切换，而是通过外部管道水路切换来实现制冷制热功能。
（图二）
如图二所示为开利水-水换热水源热泵空调机组，它由A、B模块组成，串联而成，实现夏天制冷，冬天制热功能；机组内部无法进行冷热四通换向阀的切换，而是通过外部管道水路切换来实现制冷制热功能。
（图三）
如图三所示为旋流除沙器，主要用于将地下水中的流砂尘粒通过内部螺旋的结构将沙粒沉淀于除沙器锥形低部，并通过阀门，压力式排除沙粒，确保进入机组的深井冷却无过多颗粒从而影响机组的使用效果。
（图四）
如图四所示为空调用分水器，它的主要作用是将机组的冷冻水集中收集，通过管网分送于各个区域供空调使用。
各根分支管均有阀门控制，能实现各区域单独控制。
（图五）
如图五所示为空调用集水器，它的主要作用是将各空调末端的空调回水集中收集至集中器中，通过回水总管进入机组。
每根回水管均设有阀门单独控制，但必须与所对应的供水管配合使用。
（图六）
如图六所示为空调用循环泵，共有3台大功率循环泵和2台小循环泵，其中3台大循环泵以两用一备的形式运行，主要供2台大型水源热泵机组冬夏季冷热水循环用；2台小循环泵一用一备，主要供小型水源热泵机组空调用循环用。
（图七）
如图七所示为空调冷热水共用大循环泵，它的主要运行原理为离心式，能实现大流量，大功率运行；水泵的基座固定非常重要，如有松动将导致水泵偏心运行；
（图八）
如图八所示为空调末端之一，此设备种类有新风空调机组、全空气处理机组、风机盘管机组等等，这些都是最终实现空调的末端设备。
他们都是通过管盘内的冷冻水或热水与室内循环风进行热交换后，功过风管风口送入室内，从而实现房间空调的目的。
第三章空调机组制冷原理
图一制冷原理图一
如图一所示为一简单的制冷系统原理图，它由四大部件组成，分别是冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器及压缩机组成，从而实现了制冷循环。
压缩机的作用主要是把低压低温的制冷剂（氟利昂）通过做功压缩成高温高压的制冷剂蒸气。
冷凝器也作换热器使用，主要是将高温高压的制冷剂蒸气进行冷却放热后实现高温高压的制冷剂液体，制冷剂的热量由冷却水带走。
电子膨胀阀主要是起到毛细管的减压，减速的作用，将高温高压的制冷剂液体通过减压至低温低压的制冷剂液体；蒸发器也做换热器使用，主要是吸收用户侧的热量后，制冷剂液体吸热蒸发后，进入压缩机低压腔，做功压缩，周而复始地实现制冷循环。
图二机组制冷循环二
如图二所示为水冷式制冷循环机组，在上一个制冷过程的基础上，这次我们添加了一些辅助设备。
油分离器设置在压缩机高压出口处，主要是再将高温高压制冷剂蒸气中的油气进行分离，确保冷凝器换热效率。
储油器设置在低压侧，即在蒸发器前，主要是在制冷系统处于维修时，将系统中的氟利昂进行短时间的回收。
电子膨胀阀感温包通常设置在蒸发器前，主要是检测进入蒸气器的压力的大小来调节电子膨胀阀的开启大小。
水冷式冷水机组的冷却介质通常是常温水，依靠冷却水泵将冷却水送入屋顶冷却塔，将高温冷却水通过冷却塔风扇进行散热。
冷却介质也可以是深井水，地表水等。
图三机组制冷循环三
如图三所示为风冷式冷水机组制冷原理图，这次，在原有的基础上，我们又增加了气液分离器，它设置在压缩机进口前，主要将低温低压的制冷剂蒸气进行再次过滤，将液体与气体进行分离，确保压缩机由于液体而造成压缩机液击。
气液分离器再将多余的液态制冷剂送回蒸发器入口，再利用。
风冷式冷水机组冷却介质主要是空气，依靠风扇将冷凝器中的热量散发至大气中，因此，这类机型也可称作空气源冷水机组，应用广泛。
图四空气源热泵制冷制热原理
如图四所示为热泵空调制冷制热运行原理图，这类机组主要是依靠改变机组内部的制冷剂流向来达到夏天制冷，冬天制热的功能。
具体的运行流程如下：
1、制冷循环：
关闭1、2、3、4、5、6、7、8阀门
打开9、10、11、12阀门
2、制热循环：
关闭9、10、11、12阀门
打开1、2、3、4、5、6、7、8阀门
说明：
制热循环时，原先的冷凝器充当了蒸发器的作用，吸收室外环境温度的潜热蒸发，制冷剂蒸气进入压缩机做功。
而原先的蒸发器充当了冷凝器的作用，与室内空气进行对流循环换热，是一放热过程，放热冷凝后，进入电子膨胀阀减压。
图五水源热泵制冷制热原理
如图五所示为水源热泵制冷制热原理图，它与空气源热泵不同，水源热泵是改变循环水、冷却水的水流方向，并通过阀门切换来实现夏天制冷，冬天制热的功能。
具体冷热循环流程如下：
1、制冷模式管路切换：
阀门1、4、5、7关闭，2、3、6、8打开；
2、制热模式管路切换：
阀门2、3、6、8关闭，1、4、5、7打开；
水源热泵空调系统冷却水采用的介质是室外深井水，由于常年是地下水，温度常年保持在17-18度，可以视为恒温，冷却效果特别好，制冷效率高。
图六医疗中心中央空调系统运行流程
一般中央空调系统共分三个系统如图六所示：
1、冷却水系统；2、制冷系统；3、循环水系统；
冷却水系统流程：
8口供水深井泵—冷凝器—14口回水井
循环水系统流程：
各用户末端—集水器—循环泵—蒸发器—分水器
第四章医疗中心中央空调开机流程说明
医疗中心中央空调系统庞大，系统管网复杂。
空调系统调试前，正确的开关机流程至关重要，调试及管理人员需牢固掌握。
医疗中心中央空调开机流程：
序号
开机流程
图片简介
注意事项
1
先检查阀门打开情况、压力表及确定机组运行模式
阀门需正确打开，防止水泵开启后做无用功。
2
在控制室内
启动循环水泵2台，另一台备用
查看泵运行情况是否稳定，无明显振动
3
在控制室内
启动深井泵
深井泵启动的数量根据现场机组开启的数量及流量来决定。
4
打开旋流除砂器去除少许泥沙
打开3个旋流除砂器底部放砂管，目测至清水流出即可。
5
观察机组冷冻水、冷却水的水流信号是否被点亮
如水不流动，红灯不亮，机组则无法启动；如机组在运行中，水流突然静止，机组面板上三个指示灯会一起亮起。
6
水流信号被点亮后，即可启动机组
机组运行采用模块本地化控制，控制优势为每个模块均可实现单独控制。
本地控制命令代码请参见机组运行维护手册。
医疗中心中央空调关机流程：
序号
关机流程
图片简介
注意事项
1
先关闭模块机组
轻轻将启动按钮按下后，控制屏幕显示L-off，即机组已关机。
2
关闭循环泵
待机组压缩机声响完全停止运行后再关闭循环泵。
3
关闭深井泵
待机组压缩机声响完全停止运行后再关闭深井泵。
4
复位压缩机保护按钮
如果机组停机后，面板报警灯仍在闪，可在对应的压缩机保护按钮处复位，随后，在控制面板上消除报警即可。
第五章中央空调运行及调试
5.1空调系统调试具备的条件
医疗中心中央空调系统管网复杂，水系统庞大，设备机组集中布置，主要供门诊楼、医技楼空调用。
主要冷热源由设置在机房内的4台水源热泵机组（如图1、2）集中供应冷热水，空调冷却水由室外8口深水井深井泵集中供应，14口回水井回水。
图1图2
合理的开机程序及规范化的操作是空调系统正常运行的前提和保证，在系统综合调试前，有若干注意事项需逐一落实：
1、水泵基础隔振及固定螺栓安装牢固；
2、水泵出水管需安装三功能止回阀；
3、水泵进出口压力表工作正常；
4、水系统管网压力正常，即无明显空气，无明显水流声；
5、水系统管网已被冲洗1-2次，无明显锈水及垃圾；
6、水源热泵机组隔振符合安装要求；
7、机组供回水管出口压力表工作正常；
8、机组冷冻水、冷却水出水管的水流开关安装正确；
9、机组、水泵及辅助设备运行过程中用电量的保证；
10、末端设备（风机盘管等）过滤器至少清洗过一次；
在正式开机调试前，上述注意事项必须逐一检查落实到位，确保机组开机一次成功。
5.2水源热泵空调系统设备平面布置图
如图3所示为医疗中心工程中央空调机房现场机组设备及管网布置平面图；
图3
5.3水源热泵系统冷热模式水系统流向图
图4水源热泵系统制冷模式水系统流向图
图5水源热泵系统制热模式水系统流向图
5.4水源热泵空调系统冬夏季运行模式
众所周知，中央空调是为其建筑提供全年运行的大型空调系统，系统耗能大，运行费用高。
因此，只有因地制宜，结合实际运行情况的机组运行模式才能更好的降低机组全年运行成本。
根据医疗中心设备配置的实际情况，冬夏季运行模式切换如下：
运行指示图标：
选择1#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组根据负荷待机，2#机组备用，4#机组停运。
当1#运行时，2#、3#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成1#机组频繁停机。
选择1#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组辅助启动，2#机组备用，4#机组停运。
当1#、3#运行时，2#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成1#机组频繁停机。
选择2#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组根据负荷待机，1#机组备用，4#机组停运。
当2#运行时，1#、3#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成2#机组频繁停机。
选择2#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组辅助启动，1#机组备用，4#机组停运。
当2#、3#运行时，1#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成2#、3#机组频繁停机。
选择1#机组作为冬天空调制热主机，3#机组根据负荷待机，2#机组备用，4#机组停运。
当1#运行时，2#、3#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成1#机组频繁停机。
选择1#机组作为冬天空调制热主机，3#机组辅助启动，2#机组备用，4#机组停运。
当1#、3#运行时，2#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#、3#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成1#机组频繁停机。
选择2#机组作为冬天空调制热主机，3#机组根据负荷待机，1#机组备用，4#机组停运。
当2#运行时，1#、3#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成2#机组频繁停机
选择2#机组作为冬天空调制热主机，3#机组辅助启动，1#机组备用，4#机组停运。
当2#、3#运行时，1#、4#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#机组运行时，由于其他停机的机组阀门敞开水量分流而造成2#、3#机组频繁停机。
选择2#机组作为夏天空调制冷主机，1#机组备用，4#机组制热水，3#机组补热。
当2#、3#、4#运行时，1#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择1#机组作为夏天空调制冷主机，2#机组备用，4#机组制热水，3#机组补热。
当1#、3#、4#运行时，2#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择2#机组作为夏天空调制冷主机，1#机组备用，4#机组制热水，3#机组补热。
当2#、3#、4#运行时，1#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择1#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组辅助制冷，2#机组备用，4#机组制热水。
当2#、3#、4#运行时，1#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择1#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组待机，2#机组备用，4#机组制热水。
当1#、4#运行时，2#、3#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择2#机组作为夏天空调制冷主机，3#机组待机，1#机组备用，4#机组制热水。
当2#、4#运行时，1#、3#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择1#机组作为冬天空调制热主机，3#机组待机，2#机组备用，4#机组制热水。
当1#、4#运行时，2#、3#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择2#机组作为冬天空调制热主机，3#机组待机，1#机组备用，4#机组制热水。
当2#、4#运行时，1#、3#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择1#机组作为冬天空调制热主机，3#辅助制热，2#机组备用，4#机组制热水。
当1#、3#、4#运行时，2#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择2#机组作为冬天空调制热主机，3#辅助制热，1#机组备用，4#机组制热水。
当2#、3#、4#运行时，1#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择1#机组作为冬天空调制热主机，2#机组备用，4#机组制热水，3#机组补热。
当1#、3#、4#运行时，2#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成1#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
选择2#机组作为冬天空调制热主机，1#机组备用，4#机组制热水，3#机组补热。
当2#、3#、4#运行时，1#机组垂直管路上的进出水阀门需关闭，以免造成2#、3#、4#机组运行时冷却水流量不足而停机。
5.5水源热泵系统冬夏冷热模式设备运行对应表
结合上诉冬夏天各类系统运行模式，并通过现场运行实际情况，我们将主机运行时对应的空调循环水泵、热水系统循环泵及室外深井泵开启数量进行汇总，比较，从而得出空调系统最合理，最经济的运行方案，以此来计算空调系统各时段用电量及运行费用。
水源热泵系统夏天制冷循环水泵对应开启数量表如下：
夏天制冷模式
系统运行状态及条件
（1#、2#机组均为双模块同时启动）
空调循环水泵数量
深井泵
1#
2#
3#
4#热水
3台
2台
2台热水泵
8台
1
制冷启动
-
-
-
2台
-
-
2台
2
制冷启动
-
空调补冷启动
-
2台
1台
-
3台
3
-
制冷启动
-
-
2台
-
-
2台
4
-
制冷启动
空调补冷启动
-
2台
1台
-
3台
5
-
制冷启动
补充热水启动
热水启动
2台
-
1台
6台
6
制冷启动
-
补充热水启动
热水启动
2台
-
1台
6台
7
-
制冷启动
制冷启动
热水启动
2台
1台
1台
6台
8
制冷启动
-
空调补冷启动
热水启动
2台
1台
1台
6台
9
制冷启动
-
-
热水启动
2台
-
1台
4台
10
-
制冷启动
-
热水启动
2台
-
1台
4台
注：
表中“制冷启动”：
以制冷模式运行；
“空调补冷启动”：
负荷大的情况下，增加机组启动；
“热水启动”：
以制热模式运行，专用热水制备机组；
“补充热水启动”：
热水负荷大时，此机组切换成制热模式，补充热水供应；
水源热泵系统冬天制热循环水泵对应开启数量表如下：
冬天制热模式
系统运行状态及条件
（1#、2#机组均为双模块同时启动）
空调循环水泵数量
深井泵
1#
2#
3#
4#热水
3台
2台
2台热水泵
8台
1
制热启动
-
-
-
2台
-
-
2台
2
制热启热
-
空调补热启动
-
2台
1台
-
3台
3
-
制热启动
-
-
2台
-
-
2台
4
-
制热启动
空调补热启动
-
2台
1台
-
3台
5
-
制热启动
补充热水启动
热水启动
2台
-
1台
6台
6
制热启动
-
补充热水启动
热水启动
2台
-
1台
6台
7
-
制热启动
空调补热启动
热水启动
2台
1台
1台
6台
8
制热启动
-
空调补热启动
热水启动
2台
1台
1台
6台
9
制热启动
-
-
热水启动
2台
-
1台
4台
10
-
制热启动
-
热水启动
2台
-
1台
4台
注：
表中“制热启动”：
以制热模式运行；
“空调补热启动”：
负荷大的情况下，增加机组启动；
“热水启动”：
以制热模式运行，专用热水制备机组；
“补充热水启动”：
热水负荷大时，此机组切换成制热模式，补充热水供应；
5.6水源热泵系统冬夏季空调转换原理图
医疗中心水源热泵空调系统冬夏季空调转换主要是通过水路阀门的切换来实现，操作人员需在深刻认识系统原理后方可对水路进行转换。
制冷制热模式切换原理图如下：
图6制冷模式切换
图六为现场实际管路、阀门布置原理图
1#、2#机组制冷模式：
2、3、6、8阀门打开，1、4、5、7阀门关闭；
3#机组制冷模式：
2、3、6、8阀门打开，1、4、5、7阀门关闭；
1#、2#机组制热模式：
1、4、5、7阀门打开，2、3、6、8阀门关闭；
3#机组制冷模式：
1、4、5、7阀门打开，2、3、6、8阀门关闭；
第六章水源热泵空调系统调试与故障分析
6.1水源热泵机组结构原理
大型中央空调系统调试是一个相当复杂的系统工程，调试是否成功，机组是否能运行稳定，一方面取决于施工单位的安装质量，另一方面更取决于调试人员对整体系统的把握程度和对机组设备的认知程度，即是否了解机组的功能和“脾气”，两者不可或缺。
在对系统调试分析前，我们先对水源热泵机组的模块结构进行简单的分析，目的在于能更好的了解机组运行与水系统之间唇齿相依的关联性。
水源热泵机组模块结构如下图所示：
图7水源热泵机组模块结构1
如图7所示，比较左图，为水源热泵机组模块结构，此图所示结构与现场机组有细微的区别，现场机组蒸发器置于冷凝器上方，视角关系的原因，为了使读者能更清晰地了解机组结构，便于对其进行分析，在此将蒸发器与冷凝器如图7平行放置。
从图7中可以看出，该机组是由4个独立的制冷模块组成，每个独立制冷模块由2台压缩机组成。
一级制冷模块与二级制冷模块串联组成模块A，三级制冷模块与四级制冷模块组成模块B。
模块A与模块B的蒸发器与冷凝器均以管段连通。
机组处于制冷模式时，机组冷却水进水经四级、三级、二级、一级制冷模块至回水井，机组冷冻水进水经一级、二级、三级、四级制冷模块至分水器，冷却水与冷冻水形成交叉流向。
冷冻水、冷却水水流开关均设置在其出水口处，通过检测水流压力信号有无来控制机组启停。
根据图中所示冷冻水及冷却水的流向，可以得出：
深井泵冷却水先冷却四、三级制冷模块冷凝器中的热
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