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空氣源熱泵板換器結冰的原因

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結冰對板換器的影響

板換器主要以數片的不鏽鋼板(厚度約0.3~0.4mm)以銅硬焊方式所製造,雖然有很高的設計壓力(通常為30或45bar)與破壞壓力(一般為5倍的設計壓力),由於水在結冰時體積會膨脹,可能在局部位置造成板片變形或使整個板換器表面變形,嚴重時可能造成破裂。若板片變形發生在板換器較內部的位置,初期也不易發現。

Freeze Failure of BPHEs in the Air to Water Heat Pump(0).jpg

板片破裂後主要會產生內漏造成兩側流體互通,或極少部分也會有外漏現象,但前者在初期不易被發覺,最終使整個熱泵產生異常跳機,嚴重時壓縮機永久損壞。

空氣源熱泵板換器結冰的原因

情境A

空氣源熱泵室外機一般位於戶外,常見有兩種配置型態:

  1. 一體型 板換器(作為冷凝器)位在室外機,連接水管路至其他室內裝置。發生結冰的原因主要在於當熱泵並未啟動時,而室外氣溫低於零度,一旦沒有足夠與適當的保溫材,或未設置自動洩水,管路或板換器內部的水有可能結冰,嚴重時會造成管路或板換器破裂。
  2. 分體型 板換器(冷凝器)安裝於室內單元,並以冷媒管路連接室外機,故沒有冷媒管路或板換器凍結的風險。

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情境B

空氣源熱泵均設有除霜模式,此模式下流入板換器的冷媒會轉換為低溫,若控制異常或是水流不足時,可能使板換器內部水溫過低,嚴重時也有結冰風險。

Freeze Failure of BPHEs in the Air to Water Heat Pump(2).jpg


情境C

若為可逆型熱泵(Reversible Heat Pump),板換器除了一般制熱模式作為冷凝器使用,在制冷模式下則作為蒸發器使用。發生板換器結冰主要在於制冷模式,可能的原因有:
(1)冷媒低壓控制不當
(2)水溫控制失效
(3)水流停止時,未能關閉冷媒壓縮機

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