1.空調加熱盤管防凍保護措施及要點：

對于正在運行的空調機組或新風機組來說，常用的防凍措施是通過空調機組及新風機組的自控來實現防凍，在出風口處設置溫感，當出風溫度低于設定溫度(10℃或5℃)時，發出信号關閉新風閥，或停止新風機的運行，低溫冷風不再吹向盤管，水系統依然運行，盤管水溫逐漸上升，當水溫上升到設計供回水溫度時，水系統溫感給信号打開新風閥或啟動新風機，低溫新風繼續吹向盤管，溫升後送入室内。新風機等待下一個關閉再啟動循環。這種辦法會造成送風狀态偏離設計要求，可短期内用于正常運行不停機狀态下的空調機組。

防凍多空調系統帶來的運行障礙及解決方法：

室外氣溫較低的北方地區，一些在這種運行方式下工作的空調機組或新風機組，新風閥或新風機大部分時間都因低溫而處于關閉狀态，造成送入室内的新風量達不到設計需要。因此，在這種方式下工作的水系統循環應保持通暢，避免電動閥調節閥後由于流量過小造成水溫下降過快，或新風機停止後，水溫遲遲不能上升到設計供回水溫度，使新風不能進入。要使水系統通暢及保持一定流速，可采取打開空調機組水系統電動閥的旁通閥，避免電動閥限制流量，或者在管道阻力較小的情況下，水泵正常運行同時打開備用水泵，增加流量，達到大流量熱水不間斷循環的效果。避免水系統因流量限制造成的凍結。雖然此種防凍保護的方法在運行中不宜長期使用，但是在低溫較短的地區可以維持空調系統的運行。

分析問題産生的原因及設計上的避免方法：

造成此種凍結的原因，往往是選擇加熱盤管時，盤管兼顧表冷和加熱兩種功能，冷水溫差一般為5℃，而熱水通常為10℃，而冬季負荷通常又比夏季負荷小，冬季水流量就會小，通過電動閥對流量的控制後，流進相同容積的盤管時，冬季熱水流速往往比夏季冷水慢一半，因此，熱水與冷空氣接觸的時間較長，更容易凍結。流水結冰時間受管壁外表面溫度影響更大，盤管内流速大于層流可防止凍冰，層流時流速斷面分布不均，靠近管壁處水流近于靜止，根據Re=pvd／η＜2300，當加熱盤管管徑為d15mm時，流速小于0.15m／s時即為層流，因此，保持流速大于0.15m／s是預防盤管凍結的要點。

所以，表冷，加熱盤管單獨設置對防止此類現象的發生也有重要的作用。在冬季室外溫度較低的地區，應尤為注意。例如鄂爾多斯地區，在冬季時，很多空調運行現狀都是新風機組基本不開，空調機組運行時，新風閥幾乎完全關閉，隻循環室内風，否則盤管就會凍結，這些現狀應在設計時就可避免。

空調防凍與消防共用時的控制要點：

空調系統的防凍保護控制在設計中遇到的常見問題之一是防凍和消防共同控制一個閥門時，閥門如何動作。當空調機組或新風機組兼用于消防補風時，當室外新風溫度過低，受自控控制的新風閥關閉後，此時發生火災，新風閥必須能自動打開。因此，新風閥的控制較為複雜，在平時無論新風閥開度或開關狀态如何，在平時電源切斷後，受消防信号馬上變為全開狀态，則需要要受到自控及消防兩個信号控制，較難實現，可采用自動複位調節閥門。即為原始狀态為全開，在受平時自控信号時，可變為電動風閥，在火災失電狀态時，自動彈開，恢複原始全開狀态。可減少消防信号對閥門的控制，實現起來較為容易。因此開關量的閥門比調節量的閥門更容易實現這種控制，所以，當空調機組兼做消防補風時，應該把新風閥的防凍控制，和新風比的調節這兩種功能分設于兩個閥門上，避免控制的複雜程度加大。

在嚴寒地區，防凍保護措施隻能作為一個安全保護措施，無法保全空調的正常運行，因空調出風口溫度不到設定低限時，盤管最先接觸冷風的一側也會由于室外新風溫度過低而凍裂。因此，采用空調預熱手段才是解決嚴寒地區空調正常運行的有效方法。

2.空調熱交換器凍裂原因及防凍措施

空調熱交換器凍裂的原因：

結構設計上的問題：

1）一般情況下空調器的加熱工況和制冷工況共用一個熱交換器，由于冷凍水進出水溫差為5℃，而熱源的溫差為10~20℃，所以空調熱交換器在冬季水流速度太低，如采用變流量系統，水流速更小，基本成為層流流态，結冰凍裂的危險性增大了。

2）選擇熱交換器時安全餘量過大，冬季熱源溫降大，回水溫度低，在邊角處非常容易凍裂。

3）并聯兩組以上熱交換器時，由于水系統管路不平衡，空調熱交換器進水有多有少，進水少的熱交換器凍裂的機會較大。

4）新風進入方向與水流動方向在國内大多為逆流，這對防凍不利。特别當熱源溫度較低時，容易形成出水溫度和出風溫度較低并且不均勻，容易結冰凍壞熱交換器，見圖1。

管路設計上的問題：

1）設計師沒有考慮嚴寒地區冬季防凍措施，沒有在水系統最低點設計排水閥、排污閥，以至發生積水凍裂。

2）管路布置不合理，圖2a）所示熱交換器連接管接口高于熱交換器最低存水管，在工廠用水試壓後已有存水，系統運行後也排不幹淨，凍裂就不足為怪了。

3）新風空調箱入口處沒有設計保溫新風閥，有的根本就沒有新風閥，也談不上新風閥與新風空調箱風機的聯鎖，以至嚴寒季節不但凍壞新風空調箱，同時也凍壞了相鄰的回風工況空調箱及風機盤管。

運行維護管理上的問題：

1）空調運行維護管理人員對北方嚴寒地區惡劣的氣溫條件不熟悉，全部套用南方地區的維護管理制度。而且操作人員沒有經過嚴格的專業培訓，缺乏必要的暖通空調專業知識。暖通南社

2）操作人員工作責任心不強，操作使用不當。

空調加熱器的防凍措施：

結構設計上的措施：

1）嚴寒地區大賣場的空調箱熱交換器不該冷熱合用一個，否則容易引起換熱面積過大，水流量過小，容易結冰凍裂。如一定要合用，當需要溫升很大時，應采用多組熱交換器并聯結構，一般每組熱交換器最大溫升為20℃。根據經驗，室外溫度大于5℃，一組熱交換器即可；室外溫度5～12℃之間，需要兩組熱交換器。

2）在嚴寒地區熱交換器新風進入方向與水流動方向，最好為順平行流，見圖1b）。

3）嚴寒地區大賣場的空調箱熱交換器内水流速不宜過小，根據美國參考資料，水流速應大于0.25m/s，否則易形成層流流動，使熱交換器結冰凍裂的危險增大。

4）嚴寒地區大賣場的空調箱熱交換器換應設置2℃低溫結冰凍裂報警裝置，以防萬一。

5）設置全熱交換器，利用熱排風來預熱新風，減小凍裂的危險。

6）如空調加熱器中水排不幹淨時，必須在此之前加一個水能排幹淨的冬季防凍預熱器或電加熱預熱器，見圖3b）。

7）有條件的地方可設計控制進風溫度的新風回風混合系統，使進風溫度不會太低導緻凍壞熱交換器。

8）當空調加熱器的熱源采用蒸汽時，疏水器的安裝位置應比空調加熱器低300mm 以上。

管路設計上的防凍措施：

1）熱交換器連接管接口要低于熱交換器最低水管，見圖2b。

2）在合理位置設置排水閥、排污閥或絲堵，以使熱交換器及系統中的積水能排幹淨。

3）在新風空調箱系統入口處設計電動保溫新風閥，該風閥與新風空調箱風機聯鎖。

4） 對條件較差的嚴寒地區，可在新風空調箱系統入口處加PTC陶瓷電加熱段，用溫度控制開啟電加熱級數，這種方法安全可靠、簡易可行，能彌補運行維護管理方面的不足。當正常運行時，PTC 電加熱不工作。

圖4 PTC電加熱器

運行維護管理上的措施：

1）北方嚴寒地區大賣場當新風空調箱停止運行時，保溫新風閥必須與新風空調箱風機聯鎖關閉嚴密。當新風空調箱不運行時，電動保溫新風閥應關閉嚴密，同時新風空調箱系統入口處的風管也應保溫，杜絕冷橋。如果沒有聯鎖，一定要手動關閉嚴密新風閥，當新風空調箱開啟時，再手動開啟新風閥。

2）運行維護管理人員應經常記錄熱源的供應情況，如熱源供應不太正常，應及時采取防護措施防止空調箱空調熱交換器凍裂損壞。

3）空調廠家在空調箱出廠時應用壓縮空氣吹淨空調箱熱交換器内的積水，在空調箱上貼上明顯注意事項，告知安裝人員及運行維護管理人員，同時在相關安裝使用說明書中予以明确說明。必要時空調廠家應組織有關行維護管理人員集中參加培訓。

4）業主應對運行維護管理人員進行技術性、責任心教育，提高員工技術素質，加強責任感，不斷提高空調運行維護管理水平。

5）健全切實可行的空調運行維護管理規章制度，強化運行管理記錄及責任制，加強管理監督。

3.寒冷地區熱水供熱空調系統中新風防凍控制方式

在寒冷時，過低的室外氣溫經常凍裂加熱盤管，導緻新風機組或空調機組按程序聯鎖停運，造成建築物失去了進新風的功能。新風隻能靠門窗少量滲透進入，室内産生令人頭疼的缺氧現象。由于排風系統的工作可以不受室外氣溫的降低而停止運行，在寒冷新風進不來而繼續排除大量室内渾濁氣體時，加劇了室内負壓情況，降低了舒适度感覺。

1）熱水預熱防凍控制方式

寒冷地區一年四季氣溫變換鮮明，根據《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》（GB50736-2012）第8.5.3條規定，當建築物所有區域隻要求按季節同時進行供冷和供熱轉換時，應采用兩管制的空調水系統。

溫度傳感器或防凍開關監測預熱段盤管後的風溫T1低于5℃時，控制器将聯鎖停止新風機組運行，并關閉新風閥。為防止冷風滲透凍結盤管，可采取打開空調水系統中電調閥兩端的旁通閥，保持盤管内循環水量有一定的流速。這種防凍方式在實際使用時，可靠性差，而且無法使新風或空調機組正常運行，隻能起到安全保護作用。暖通南社

對于水路系統連接多台新風機組和空調機組的變流量系統，即使将電動調節閥改為手動調節，并設為最大開度，也會因氣溫的變化和外網波動變化，引起盤管管束水力工況失衡，發生凍結的可能性依然存在。

2）電加熱預熱防凍控制方式

采用電預熱方式時，冬季當室外溫度低于0℃以下時，通過可控矽調節電加熱器開始工作。預熱新風到5℃時，新風再進入熱水盤管加熱，達到送風溫度要求，新風機組正常運行。當出現加熱故障，監測預熱新風溫度達不到要求時，先關閉電預熱，延遲一小段時間後，風機進入關閉程序。

當嚴寒地區的室外氣溫變化在3～-49.6℃範圍内時，以電預熱新風溫度達到5℃為符合要求，那麼預熱新風的溫差變化将在2～54.6℃之間。如果預熱新風量不變，預熱新風溫度保持在5℃，則電預熱功率調節的變化範圍較大，最小與最大之間相差進20倍。

這不僅調節控制複雜，還會大幅增加高質低用的電能運行費用。如果對新風量為10000m3/h，加熱量為174kW，預熱功率取平均值52.2kW，每年采暖期取170天，每天電預熱取8小時，每度電費取1.0元/度，則一個采暖期電預熱的運行費用約為7-8萬元人民币。

長時間使用電預熱盤管，還存有異味、安全隐患、換熱效率降低等問題。電氣控制元件的觸點動作，宜摩擦氧化，破損情況時有發生，控制作用失效，仍會發生新風機組或空調機組熱水加熱段盤管發生凍結現象。

如果電預熱段的預熱量不足，預熱後的新風溫度達不到5℃及以上，熱水加熱調溫段加熱盤管仍有凍結問題存在，同時控制系統将聯鎖停止運行新風機組。

3）乙二醇防凍熱媒預熱防凍控制方式

如圖5所示，采用防凍熱媒二次循環進行防凍，需要配置水-防凍液闆式換熱器、循環泵、閥門、膨脹罐等定壓裝置。預熱段中的防凍熱媒常采用乙二醇水溶液作為循環工質，一般能夠在-20℃左右不凍結。

在嚴寒地區，随着氣溫的下降，即便是預熱段乙二醇水溶液的循環工質不凍結，但是預熱後的新風溫度有可能遠遠低于0℃，熱水加熱段盤管仍有凍結問題存在。

當二次循環防凍熱媒乙二醇水溶液循環工質的溫度由50℃下降到-35℃時，同樣結構參數的乙二醇加熱盤管，其換熱能力将會因溫度、比熱容等參數的變化大幅降低，保證預熱新風5℃的能力也會受到很大影響。大溫差變化的乙二醇水溶液循環工質，膨脹罐能夠為其熱脹冷縮提供空間，但水-乙二醇換熱器、閥門、循環泵等設備系統的密封元件，會因溫度和壓力的大幅變化，影響墊片的彈性，容易老化，進而引起滴漏現象。由于乙二醇水溶液屬于低毒類液體，滲透性強，一旦洩露，長時間揮發，不僅對人身體有毒害，還會污染室内空氣環境。

4.水泵防凍

a.水系統管路，打開泵組、附屬設備及機房管道的放水閥、排氣閥。将冷水、冷卻水管路排放幹淨，并保持排水閥常開，水排淨後将水泵前後的閘閥關閉。

b.為防止雨水通過冷卻塔進入，關閉冷卻塔出水總閥，打開冷卻塔集水盤排污閥，使雨水及時從排污閥排掉。

5.機組添加防凍液

冬季機組不方便放水排空而又有可能斷水斷電的情況，設備采暖必須添加補防凍液，而且必須根據當地最低溫度作為選擇防凍液的重要參數。

防凍液的主要成分是乙二醇， 防凍液從補水箱灌進去，把水系統的冷凍水排放以後，先注入防凍液原液，不夠的再注入冷凍水，然後開啟水泵使防凍液和水充分的融合，順便把水系統的空氣全部排出，水系統不能有空氣，空氣存在會使空調設備報水流開關保護，還容易形成汽蝕。

6.冷凍管道全部保溫

冷凍水管保溫的主要目的是防止管道外側産生凝露，還有一個作用就是防止管道内的水結冰，保溫層厚度一般都在20mm以上。

另外，還要在水管外側繞上電伴熱帶，隻要給伴熱帶供電，它可以持續給管道加熱，是管道内的水溫在10℃以上，再加上伴熱帶外側的保溫，就不會出現因為結冰導緻熱水機缺水保護。伴熱帶要選擇帶限溫器的，保持一定的溫度就可以了。

圖6 水管外側繞上電伴熱帶

7.膨脹水箱防凍

膨脹水箱一般設在屋頂或頂層的設備間内，膨脹水箱外表雖有保溫，并設有循環管，但實際使用中，循環管真正能起循環作用的很少，即在冬季存在着膨脹水箱内水長期處于低溫環境下，雖保溫但仍會被凍，膨脹水箱被凍則起不到膨脹作用，系統内溫度升高，則壓力增加。

為了解決這個問題，在施工時可在空調供水總管設一個DN20的接口，裝一隻閥門适當開啟，保證水箱内的水得到循環。若夜間不使用空調，水泵停止前，可将此閥全部打開，使膨脹水箱内的水溫升高，可保停泵後很長時間内膨脹水箱不結冰。

8.冷卻塔防凍

冷卻塔本身作為一個循環冷卻設備，必然會使得工藝熱水不同程度的降溫，尤其在低溫季節，室外幹濕球溫度極低，而冷卻塔又通常安裝在室外，在冷空氣的作用下，熱交換迅速，熱水極容易冷卻。而水要結成冰并且積聚成一個較大的體積，還得必須要有固體物作為載體，所以我們通常會發現在冷卻塔的外側護闆、百葉窗、填料、收水器、集水盤等位置有較為嚴重的凍結現象。

造成的危害：

1）濕式冷卻塔：

a.橫流式冷卻塔結冰位置、原因及解決方案：

①集水盤，雖然積水盤中的水是循環流動的，但是在集水盤邊緣位置水流相對緩慢許多，在低溫條件下，此處也會容易結冰積聚。而且，如果集水盤密封不好，有滲水或滴水現象，那麼長時間下水盤外部也會随之結冰積聚。

解決方案：

在集水盤加裝電加熱裝置，并安裝溫度傳感器，通過實時監控集水盤中的水溫而自動控制電加熱裝置的啟停，使得積水盤中的水長期保持在一定溫度不緻結冰。

在低溫季節來臨之前，将集水盤漏水、滲水、滴水位置全部修補完好，杜絕漏水、滲水、滴水現象發生，從而杜絕此處結冰現象産生。

②填料，橫流式冷卻塔填料分布于塔體兩側，進風面積大為整個塔身高度，水流通過填料時由于水膜較薄，水流緩慢，在靠近填料外側水與冷空氣接觸充分，降溫快速明顯，極易結冰并逐漸積聚。

解決方案：

在冷卻塔進風口處懸挂附着安裝保溫篷布，減小水與外界冷空氣的接觸強度，減小結冰現象産生的幾率。

适當加大臨水密度，通過适當加大流量或者多台冷卻塔使用時關閉若幹台來加大臨水密度，這樣可以保證循環水有一定的熱負荷，增大了水流速度，有效的改善了結冰現象。

③百葉窗，百葉窗本身作為導風裝置，可以有效減小渦流區域，使氣流分布均勻，保證空氣分配區靜壓均勻，降低冷卻塔總阻力，同時也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而從填料濺出的水滴使之流入塔内，但是顯而易見，随之而來的則是水滴或水流由于流量小熱量低停滞時間長，與冷空氣接觸充分而極易結冰并逐漸積聚。暖通南社

解決方案：

在散水槽（池）底部設置弧形或折型擋水闆，杜絕水滴濺出，将水滴直接導流至填料内部，從而避免百葉窗上濺水，進而避免結冰現象産生；

在流量滿足使用要求的條件下，人工堵塞靠近外側的散水孔或散水噴頭，避免濺水産生。

④散水槽（池），由于目前大部分橫流式冷卻塔均采用槽（池）式配水，即熱水通過冷卻塔頂部的散水槽（池）由自身重力通過填料均勻布水。但是由于散水槽裸露在外面，與冷空氣直接接觸，在散水槽邊緣和流速較慢的散水孔或散水噴頭部位容易結冰并逐漸積聚。

解決方案：

在散水槽頂部加裝散水槽蓋闆，較小水與冷空氣的接觸強度，起到一定的保溫作用，進而避免結冰現象産生；

停機檢視，确保散水孔或散水噴頭暢通，确保散水槽（池）内整潔，避免堵塞。

⑤傳動設備，如果風機長時間停轉，那麼由于冷卻塔運行時排出的水汽、水滴落到風機葉片上，長時間積聚容易結冰，如果冰層不能及時清理，那麼再次開機運行時會由于葉片動靜平衡失調而造成風機振動，嚴重時會造成風機和塔體結構的損壞。

解決方案：

若風機長時間停轉，則最好将其拆卸保養，避免積結冰層；安裝變空控制系統，降低風機轉速。

b.逆流式冷卻塔結冰位置、原因及解決方案：

①集水盤（參考橫流塔描述）。

②填料，逆流式冷卻塔填料填充于冷卻塔内部，如果由于配水不均，那麼也會容易造成部分區域結冰懸挂，特别在靠近進風口四周處，水與冷空氣接觸充分，降溫快速明顯，極易結冰并逐漸積聚。

解決方案：

在冷卻塔進風口處懸挂附着安裝保溫篷布，減小水與外界冷空氣的接觸強度，減小結冰現象産生的幾率。

檢視配水裝置是否堵塞或損壞，保證配水均勻。适當增加臨水密度。

③百葉窗，百葉窗本身作為導風裝置，可以有效減小渦流區域，使氣流分布均勻，保證空氣分配區靜壓均勻，降低冷卻塔總阻力，同時也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而從填料濺出的水滴流入塔内，但是顯而易見，随之而來的則是水滴或水流由于流量小熱量低，由于停滞時間長，與冷空氣接觸充分極易結冰并逐漸積聚。

解決方案：

在進風口上邊緣内側（填料底部外邊緣）設置弧形或折型擋水闆，杜絕水滴濺出，将水滴直接導流至集水盤内部，從而避免百葉窗上濺水，進而避免結冰現象産生。

④收水器，由于逆流式冷卻塔收水器位于風機下方，靠近出風口，水汽持續穿透或停滞時間長，容易形成凍結。

解決方案：

低溫季節來臨之前需徹底清理收水器，保證收水器清潔暢通；冬季定期停機清理收水器；選擇亮光面PVC 平片制作的收水器，替換啞光面（磨砂面）PVC收水器，可以有效降低水汽水滴附着，減輕了結冰的程度。

2）幹式、幹濕式冷卻塔

①幹式冷卻塔結冰位置、原因及解決方案：

幹式冷卻塔雖然沒有外部淋水，但在低溫季節，如果臨時、長時停機或者管内水溫過低流速慢，也極容易造成管内流體凍結。而這種凍結破壞性非常大，由于盤管換熱器有較多的回路循環，管線密集穿插，凍結位置較多往往較難處理，嚴重的将會造成整組盤管換熱器的報廢，而盤管換熱器的造價往往又是非常高的，所以這不僅給用戶的正常使用造成了影響，也同時損害了用戶的經濟利益。

解決方案：

冷卻盤管循環水溫必須保持或高于7℃。密閉系統的循環水在沒有熱負荷的情況下，即便循環水保持流動也會發生結冰現象，必須有妥善的防凍措施，一般需考慮采取以下三種方式最合适：

a.讓循環水保持一定的熱負荷，一般可在配管系統内設置浸沒式電加熱器或者在管路上加裝電伴熱；同時密閉系統内的循環水保持适當流量（建議用戶保持在10~15m3/h），并通過溫度傳感器和控制系統來實現溫度的實時監控。

b.在冷卻盤管内加注防凍液，乙二醇或丙二醇即可，加注比例可參考下表。

防凍液适配比例表（此數據僅供參考用）

c.若停機時間短或稍長，則可通過設置自動旁路加熱系統，來切換管路流體循環，是管路内流體保持一定的熱負荷，加熱系統可參考a所描述，見下工藝流程圖：

d.若極長時間或季節性停機，則建議用戶使用壓縮空氣（通常0.4Mpa以下）輔助排空盤管換熱器内的水，防止盤管被凍結。

②幹濕式冷卻塔結冰位置、原因及解決方案：

幹濕式冷卻塔是幹式冷卻塔和濕式冷卻塔的結合，簡單來講大部分結構及運行機理也是兩者的疊加，所以上述幹式、濕式冷卻塔結冰及改善措施分析也同樣适用于幹濕式冷卻塔，要根據現場實際情況判斷處理，此處不再做贅述。

除上述方法外，應優化冷卻塔冬季運行方式。

對于冷卻塔不同類型的結冰情況，雖然運行工況和系統配置有所差異，但它們的結冰特性都遵循以下幾點：

（1）冷卻塔的結冰量與室外氣溫變化成反比，當室外溫度越低于冰點（0℃），結冰情況會越嚴重；

（2）冷卻塔的結冰量與流過冷塔填料的水量成反比，水量越小，結冰的可能性越大；

（3）冷卻塔的結冰量和通過冷塔填料的風量成正比，減少冷塔的冷空氣進風量會降低結冰的可能；

（4）在不調節風量時，冷卻塔的結冰量和流經冷卻水管路的熱負荷成反比，減小熱負荷會增大結冰的可能。

對于室外溫度的變化無法人為對其進行控制，但可以采用優化冷卻塔運行的方式控制水量、進風量以及增大熱負荷等手段達到避免結冰的效果。

本文素材來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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