空调系统9个温度点的测量与诊断

                空调系统作为现代建筑的重要配套设施 , 其运行性能直接关系到室内环境品质和能源效率。而温度作为反映空调系统热力学过程的关键参数 , 其测量和分析对于优化设计、诊断故障、节能改造具有重要意义。本文将围绕空调系统的 9 个关键温度点 , 分别介绍其正 常范围、代表意义以及故障判断和处理方法 , 以期为相关技术人员提供参考。             

            

 

一 、压缩机排气温度      

       

(一)正常范围  
压缩机排气温度正常值因工况和工质而异,一般不超过125℃[1]。如采用R22制冷剂,冷凝温度40℃,蒸发温度5℃时,排气温度应控制在80~95℃[2]。

(二)代表意义  
排气温度反映了制冷剂在压缩机内绝热压缩后的温度,体现了压缩机的耗功和散热状况。过高的排气温度会降低压缩机的容积效率和制冷量,加速润滑油劣化,影响压缩机寿命[3]。

(三)故障判断与处理  
1.排气温度过高:可能原因有卸载装置失灵、气阀泄漏、散热不良等。需检查卸载电磁阀、气阀座、散热器风机等,必要时更换损坏部件。
2.排气温度过低:可能原因有回液、低负荷运行等。需检查膨胀阀开度、蒸发器霜层,适当调节或增加负荷。

二、压缩机壳 体温度      

       

(一)正常范围  
涡旋式压缩机壳温一般不超过90℃,活塞式压缩机不超过120℃[4]。但具体限值应参照厂家的技术参数。

(二)代表意义  
壳体温度反映了压缩机电机和曲轴箱的工作状况。过高的壳温会软化绝缘材料,引起电机烧毁或卡死。同时也加剧了润滑油的氧化和碳化,影响润滑效果[5]。

(三)故障判断与处理  
1.壳温过高:可能原因有供油不足、散热不良、超负荷运转等。需检查油泵、油路、冷却风扇,调节膨胀阀,适当减载。
2.壳温过低:可能原因有低负荷运行、环境温度过低等。需增加负荷或提供辅助加热。

三、冷凝器温度      

       

(一)正常范围  
冷凝器饱和冷凝温度一般比环境温度或冷却水温度高550℃。

(二)代表意义  
冷凝器温度反映了冷凝压力和冷凝能力。过高的冷凝温度会增大压缩比,降低制冷系数和压缩机寿命。过低的冷凝温度则会减小与环境的传热温差,降低换热效率[7]。

(三)故障判断与处理  
1.冷凝温度过高:可能原因有冷凝器脏堵、散热不良、冷却水不足等。需清洗冷凝器表面,疏通水路,检查水泵和冷却塔。
2.冷凝温度过低:可能原因有低负荷运行、冷却水过多等。需调节水量或风机转速,必要时提高冷凝压力设定值。

四、管壳式水冷冷凝器温度      

       

(一)正常范围  
管壳式水冷冷凝器的管程出水温度一般比进水温度高3℃[8]。如进水28℃,出水温度应控制在31℃。

(二)代表意义  
管壳冷凝器的管程水温反映了换热器的传热强度和水泵功率。过高的出水温度意味着换热不良或水量不足,会增大水泵耗电和管壁结垢。过低的出水温度则表明换热器选型过大,初投资浪费[9]。

(三)故障判断与处理  
1.出水温度过高:可能原因有水质硬度高、水量不足、管道堵塞等。需定期清洗管程,调节旁通阀,检查水泵和过滤器。
2.出水温度过低:可能原因有负荷不足、冷凝压力过低等。需适当减少冷却水量或提高冷凝压力。

五、过滤器温度      

       

(一)正常范围  
过滤器进出口温差一般不超过2℃[10]。如环境温度40℃,则过滤器两端温度应在38~42℃之间。

(二)代表意义  
过滤器温度反映了其内部阻力和制冷剂流量。过大的温差意味着过滤芯堵塞,制冷剂无法通过,会使高低压失衡。

(三)故障判断与处理  
1.温差过大:通常因滤芯堵塞或结冰。需更换滤芯,同时检查干燥剂是否失效,制冷剂是否缺乏。
2.温差过小:可能滤芯安装不当或旁通阀开启。需检查滤芯密封性,关闭旁通阀。

六、吸气管温度      

       

(一)正常范围  
活塞式压缩机的吸气温度一般不低于10℃,涡旋式不低于18℃[11]。与蒸发温度的温差维持在5~30℃较为合理。

(二)代表意义  
吸气温度影响压缩机吸气密度和容积效率。过低的吸气温度会产生"液击",损坏气阀和曲轴连杆。过高的吸气温度则会降低压缩机充注效率和制冷量[12]。

(三)故障判断与处理  
1.吸气温度过低:通常因回液或低负荷运行。需检查膨胀阀开度、蒸发压力,适当调节或增加负荷。
2.吸气温度过高:可能蒸发器受热不均、制冷剂量不足等。需检查蒸发器气流分布和霜层情况,补充制冷剂。

七 、 热力膨胀阀温度      

       

(一)正常范围  
热力膨胀阀感温包的温度一般比蒸发温度高5~10℃,与吸气温度相当。平衡阀头两侧压差维持在0.07~0.14MPa[13]。

(二)代表意义  
热力膨胀阀感温包温度反映了蒸发器出口过热度,直接影响阀门开度和供液量。阀头压差则反映了阀门的调节能力和稳定性。

(三)故障判断与处理  
1.感温包温度与吸气温度不符:可能感温包未紧贴吸气管或感温元件失灵。需重新安装感温包,必要时更换感温元件。
2.阀头压差过大:通常因阀门选型过小或阀芯卡涩。需更换大一号阀门或清洗阀芯。
3.阀头压差过小:可能阀门选型过大或弹簧失效。需更换小一号阀门或弹簧。

八、毛细管温度      

       

(一)正常范围  
毛细管进出口温差一般为30~50℃[14],与冷凝温度和蒸发温度的差值有关。

(二)代表意义  
毛细管进出口温差反映了其节流和换热效果。过大的温差意味着节流过猛,会产生回液和噪音。过小的温差则表明节流不足,蒸发器供液量偏低[15]。

(三)故障判断与处理  
1.进出口温差过大:通常因毛细管选型过小或管路堵塞。需更换大一号毛细管,同时检查过滤器。
2.进出口温差过小:可能毛细管选型过大或冷凝压力过低。需更换小一号毛细管,检查冷凝风机和冷凝器表面。

九、蒸发器温度      

       

(一)正常范围  
蒸发器饱和蒸发温度一般比所需房间温度低21℃。

(二)代表意义  
蒸发器温度反映了蒸发压力和制冷量。过低的蒸发温度会导致压缩比过大,压缩机功耗增加。过高的蒸发温度则会降低显热制冷能力,影响送风温度和舒适度[17]。

(三)故障判断与处理  
1.蒸发温度过低:通常因膨胀阀开度过小、蒸发器脏堵等。需调节膨胀阀,清洗蒸发器,检查风机和气流分布。
2.蒸发温度过高:可能制冷剂不足、蒸发器受热不均等。需检查制冷剂液位,疏通蒸发器盘管,调节风门角度。

参考文献:
[1] 刘晋州,陈国荣.制冷空调原理与设备[M].北京:机械工业出版社,2013:102-103.
[2] 夏再兴.压缩机故障的诊断与维修[M].北京:机械工业出版社,2007:93-94.
[3] 杨世铭,陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社,2006:172-173.
[4] 姜辛,陈林根,戴富尧.螺杆压缩机故障诊断方法的研究进展[J].制冷与空调,2018,32(1):1-9.
[5] 伍小亭.压缩机可靠性设计[M].北京:中国标准出版社,2000:217-219.
[6] 孟庆鑫,丁勋,张华.溴化锂吸收式冷水机组的故障诊断研究[J].暖通空调,2013,43(8):81-85.
[7] Jiang Y, Yao Y, Deng S, et al. Applying the virtual refrigerant chargesensor (VRC) for fault detection and diagnosis in a direct expansion (DX) airconditioning system[J]. Applied Thermal Engineering, 2018, 140: 308-316.
[8] 江亿,陈林根,冯辉君,等.基于监控数据的地铁环控系统故障诊断方法[J].暖通空调,2019,49(9):38-43.
[9] 马国远.现代空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008:531-533.
[10] 赵江涛.热力膨胀阀的选型计算及其在制冷系统中的应用[D].合肥:合肥工业大学,2007.
[11] 杨景春,徐华,侯立纲.热力膨胀阀的调节方法与实践[J].制冷技术,2011,31(2):19-21.
[12] Li H, Braun J E. A Methodology for Diagnosing Multiple Simultaneous Faultsin Vapor-Compression Air Conditioners[J]. HVAC&R Research, 2007, 13(2):369-395.
[13] 孔祥言,贺志勇,宋丽萍.电子膨胀阀在家用空调器中的应用及其控制策略[J].流体机械,2009,37(12):65-68.
[14] 罗小林,周远,罗鹏飞.不同工质热力膨胀阀的选型计算软件开发[J].制冷与空调,2012,26(1):33-36.
[15] 陈群,孙惠敏.新型电子膨胀阀的设计与实验[J].制冷学报,2008(4):8-11.
[16] 王博,张华.蒸发器能量优化分配的空调系统除湿性能分析[J].制冷与空调,2019,33(5):514-519.
[17] 李先庭,陶文铨.制冷空调[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2019:130-132.     

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