CN101788395A - 地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法及设备，首先根据使用地区的气候指标，在检测系统中输入存储标准参数，然后根据“过热”故障诊断功能的故障树进行过热故障诊断检测。本发明具有逻辑性强，简单清晰，人机交流性强的优点，能迅速、准确地找出故障的原因，大大缩短故障排除的时间，并对故障有一定的预见性。

Description

地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法及设备

所属技术领域

本发明涉及一种地源热泵中央空调系统故障诊断的方法，特别涉及一种具有空调房间“过热”故障诊断功能的装置及其诊断方法。

背景技术

随着社会的发展，人们生活水平不断提高，人们对热舒适的要求越来越高。中央空调系统作为室内热舒适环境的创造者，担负着越来越重的任务，因此空调系统也变得异常复杂，故障层出不穷，这给故障诊断工作带来严峻的挑战。作者在对某市办公建筑调研时发现，使用中央空调的空调房间里依然设有分体式空调和电风扇，这种现象屡见不鲜，说明夏季空调房间“过热”故障普遍存在，这就造成了大量的能源浪费。作者通过对国内外空调系统故障诊断现状进行分析与总结，发现国内外研究者的故障诊断研究主要集中在空调系统某些局部的设备上，缺乏对整个系统的故障诊断研究，故障诊断系统的人机交流能力差，不能对故障进行实时更新。针对这一现状，本发明的故障诊断从整套系统出发，采用故障树模型分析法，对夏季空调房间“过热”的故障进行综合分析与现场测试，建立了该故障的故障树诊断框架。

公开号为“CN 1553328A”的中国专利公开了一种发明名称为“基于故障树分析的系统故障定位方法及装置”，该方法包括以下步骤：

1、通过故障模式影响分析(FMEA)形成故障描述；

2、将步骤1形成的故障描述与该系统的故障历时数据结合形成故障模式库；

3、在故障模式库的基础上进行故障树分析，补充导致系统故障的多点故障原因；

4、将故障树转换为故障定位树，通过该树分析定位系统故障。该发明具有以下不足：

1、需要故障历史数据库(包括故障表现与故障原因)，对于没有故障历史库的系统不适用；

2、故障仅分析硬件错误与操作错误可能导致故障事件的中间事件和底事件；故障的种类较多，硬件错误与操作错误仅是一部分，对于软故障该方法就失去了功能；

3、该方法建立的故障树为二叉树，引起故障的原因有很多，二叉树很难完全包括，一旦建树不完整会导致故障搜索失效；

4、诊断对象为通讯电子设备，对于中央空调系统的故障无能为力。

公开号为“CN 1443980A”的中国专利公开了一种发明名称为“基于网络技术的中央空调监控和故障诊断系统”，该方法使企业与高校联系起来，企业把故障症状在网页上发布出来，高校通过这个网页获取故障信息，然后在实验室离线分析研究故障，最后提出排除故障的方法。该法虽然建立了一套中央空调系统故障诊断的方法，但是要通过高校实验室离线分析后才能得到结论，从发现故障到排除故障的时间必然会增加，故障诊断效率不高，影响了正常使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种简单快捷的地源热泵中央空调系统故障诊断与诊断方法，该系统冷热源为地源热泵，空调方式为风机盘管加独立新风系统，特别适用于诊断空调房间“过热”故障。本发明中的“过热”故障定义如下：在正常的室外气象参数影响下，排除人为操作不当和空调系统设计不当的影响，在空调系统稳定运行时，部分或者全部空调房间温度和湿度超过设定标准，出现较大偏差并且温度和湿度始终降不下来的故障。

本发明所使用的方法为：地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法，首先根据使用地区的气候指标，在检测系统中输入存储以下标准参数：房间温度、相对湿度、送风温度、送风量、新风量、进入风机盘管的冷冻水量与进出口温度、进入新风机组的冷冻水量与进出口温度、蒸发器进出口的冷冻水温度与流量、冷凝器进出口的冷却水温度与流量、地埋管换热器进出口的水温度与流量、制冷剂的蒸发温度与冷凝温度、制冷机组的负荷率以及压缩机的进排气温度；然后，依以下主要步骤进行诊断检测

第一步，采集房间温度与相对湿度，判断房间温度与相对湿度是否偏高；房间温湿度偏高则进入第二步，正常则跳出；

第二步，采集送风温度与送风量并判断，若送风温度偏高或送风量不足，则进入第三步，正常则跳出；

第三步，根据第二步，若送风量不足则显示：风机送风能力下降或过滤器脏堵或进出风管道堵塞；若送风温度偏高则采集新风量、风机盘管换热量、新风机组换热量并判断，若新风量偏大则显示；若风机盘管或新风机组换热量不足，则进入第四步，正常则跳出；

第四步，采集进入风机盘管、新风机的冷冻水量与温度，结合第二步采集的送风量进行判断，若表冷器结垢则显示；若冷冻水量不足或进入末端的水温偏高则进入第五步，正常则跳出；

第五步，结合第四步，若冷冻水量不足则显示：表冷器气堵或冷冻水系统阀门堵塞或电动阀门调节失灵或水泵输水能力下降；若进入盘管或新风机的冷冻水温度偏高，则采集蒸发器的换热量、蒸发温度、制冷机组的负荷率以及冷冻水的出水温度并判断，若蒸发温度偏高或冷冻水出水温度偏高或冷冻水管道保温不良则显示；若蒸发器换热量不足则进入第六步，正常则跳出；

第六步，采集冷凝器的换热量和压缩机的吸排气温度，并结合第五步测试的冷冻水量进行判断，若制冷剂循环量不足或蒸发器水量分布不均或蒸发器结垢油污则显示；若冷凝器换热量不足或冷冻水量不足，则进入第七步，正常则跳出；

第七步，若冷冻水量不足，则显示：补水不及时或冷冻水系统阀门堵塞或冷冻水泵输水能力下降；若冷凝器换热量不足，则采集冷却水进出水温度与冷却水流量，并与设计值进行比较，若冷凝器结垢则显示；若冷凝器冷却水进水温度偏高或冷却水量不足，则进入第八步，正常则跳出；

第八步，若冷却水量不足，则显示：补水不及时或冷却水系统阀门堵塞或冷却水泵输水能力下降；若冷凝器冷却水进水温度偏高，则采集地埋管换热器的换热量与冷凝温度，结合第六步的冷却水量、制冷剂流量以及地埋管冷却水出水温度并判断，若冷凝器结垢或冷却水出水温度偏高或冷凝温度偏高则显示；若地埋管换热量是不足，则进入第九步，正常则跳出；

第九步，显示：地埋管水量分布不均或地埋管间距偏小或换热面积不足或地埋管结垢，并跳出诊断。

本发明的目的还在于，设计一种实现所述之地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法的设备。

所述设备具有存储器、运算器、显示器和数据输入终端。

本发明空调房间“过热”故障树建立的原理是这样的：

把空调房间“过热”作为故障树的顶事件，然后找出直接导致顶事件发生的必要或充分的全部直接原因，这些原因包括送风温度偏高、温湿度传感器失灵以及送风量不足。把它们作为第二级，依次在找出导致第二级故障事件发生的全部直接因素作为第三级，依次逐级深追，一直追查到那些不能再展开或毋需再深究的最基本因素为止，这些最基本的因素就是引起房间“过热”的原因，并称之为底事件。用相应的符号表示这些中间事件，并用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和底事件联接起来，这样就构成了夏季空调房间“过热”的故障树。

附图说明

图1为本发明具有空调房间“过热”故障诊断功能的故障树示意图；

图2为本发明空调房间“过热”故障树应用于实际空调系统的故障诊断流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，一种具有空调房间“过热”故障诊断功能的故障树，其包括顶事件、中间事件和底事件，共计九层事件。第一层事件为夏季空调房间过热；第二层事件为送风温度偏高、温湿度传感器失灵和送风量不足；第三层事件为新风量偏大、风机盘管或新风机换热能力下降、风机送风能力下降、过滤器脏堵和进出风管道堵塞；第四层事件为末端冷冻水量不足、送风量不足、表冷器结垢和进入末端的水温偏高；第五层事件为表冷器气堵、冷冻水系统阀门堵塞、电动阀门调节失灵、水泵输水能力下降、蒸发器换热量不足、冷冻水管保温不良、蒸发温度偏高和流出末端的水温偏高；第六层事件为水量分布不均、冷凝器换热量不足、蒸发器结垢油污、制冷剂循环量不足和冷冻水量不足；第七层事件为冷却水量不足、冷凝器结垢、冷凝器进水温度偏高、补水不及时、冷冻水系统阀门堵塞和冷冻水泵输水能力下降；第八层事件为系统阀门堵塞、水泵输水能力下降、补水不及时、冷凝温度偏高、地埋管换热量不足和冷却水出水温度偏高；第九层事件为地埋管水量分布不均、地埋管结垢、换热面积偏小和地埋管间距偏小。

参见图2，一种空调房间“过热”故障的诊断方法应用与实际的例子，该诊断对象为某售楼部地源热泵中央空调系统，其诊断步骤包括：

第一步，测试房间温度和相对湿度，与设计要求比较，超过设计允许范围则进入第二步。第二步，测试送风温度与房间送风量，与设计要求比较，发现送风量和温湿度传感器均满足要求，送风温度高于设计温度，则进入第三步。第三步，测试风机盘管的换热量与新风量，风机盘管的换热量通过测试进入盘管的冷冻水量和冷冻水温差来实现。测试发现系统没有设置新风机，而通过门窗有较大的室外空气渗入，同时风机盘管的换热量低于设计标准，进入第四步判断。第四步，经过第三步的冷冻水量与冷冻水温度的测试，判断冷冻水量以及房间送风量满足要求，而进入盘管的冷冻水温度高于设定要求，因此判断表冷器结垢，然后进入第五步判断。第五步，测试蒸发器的换热量、蒸发温度、制冷机组的负荷率以及冷冻水的出水温度，将蒸发器的换热量与该负荷率下理论的换热量对比，发现蒸发器换热量不足；将蒸发器冷冻水出口的温度与进入盘管的冷冻水温度进行比较，得出冷冻水管路保温不良的结论；流出末端的冷冻水温度与蒸发温度是正常的，然后进入第六步判断。第六步，测试冷凝器的换热量和压缩机的吸排气温度，结合第五步测试的冷冻水量，将冷凝器的换热量与机组负荷率下的理论换热量比较，判断出冷凝器的换热量不足；通过比较压缩机的吸排气温度，判断制冷剂流量满足要求；制冷剂流量正常、冷冻水量正常，因此判断蒸发器结垢，然后进入第七步判断。第七步，结合第六步的冷却水进出温度，与设计值进行比较，判断冷凝器冷却水进水温度偏高，然后进入第八步判断。第八步，测试地埋管换热器的换热量与冷凝温度，结合第六步的冷却水量、制冷剂流量以及地埋管冷却水出水温度，判断冷凝器结垢；将地埋管的换热量与机组负荷率下的理论换热量比较，得出地埋管换热量不足；将冷却水出水温度与设计值比较，判断冷却水出水温度偏高；进入第九步判断。第九步，经过前八步的推断，导致地埋管换热量不足的原因是地埋管水量分布不均、地埋管间距偏小、换热面积不足和地埋管结垢。

经过诊断，其故障原因为：表冷器结垢、冷冻水管保温不良、蒸发器结垢、冷凝器结垢、冷却水出水温度高、地埋管水量分布不均或地埋管间距偏小或换热面积不足或地埋管结垢。

本发明空调房间“过热”故障的诊断规则见表1所示。

事件	诊断规则
		空调房间过热	IF(房间温度＞28℃且相对湿度＞65％)，THEN(房间温度和湿度偏高)
房间送风量不足	IF(送风量小于设计送风量的70％)，THEN(送风量不足)
		新风量偏大	IF(新风风量＞110％系统设计新风量)，THEN(新风量偏大)
送风温度偏高	IF(送风温度高于设定温度)，THEN(送风温度偏高)
		冷冻水供水温度偏高	IF(冷冻水温度高于设定温度)，THEN(冷冻水温度偏高)
风机盘管换热量不足	IF(换热量小于设计换热量的70％)，THEN(换热量不足)
		新风机组换热量不足	IF(换热量小于设计换热量的70％)，THEN(换热量不足)
制冷量不足	IF(制冷量小于对应负荷率制冷量的70％)，THEN(制冷量不足)

事件	诊断规则
		冷凝器换热量不足	IF(冷凝器实际换热量小于理论换热量的70％)，THEN(冷凝器换热量不足)
蒸发器换热量不足	IF(蒸发器实际换热量小于理论换热量的70％)，THEN(蒸发器换热量不足)
		冷冻水系统保温不良	IF(Δt＞1℃)THEN(冷冻水管保温不良)
地埋管换热量不足	IF(地埋管换热量＜额定换热量的70％)，THEN(地埋管换热能力下降)
		冷冻水量不足	IF(冷冻水量小于额定水流量的70％)，THEN(冷冻水量不足)
冷却水量不足	IF(冷却水量小于额定水流量的70％)，THEN(冷却水量不足)
		制冷剂量不足	IF(压缩机吸气压力与排气压力均偏低)，THEN(制冷量不足)

运用地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法的设备，可以是常规的具有存储器、运算器、显示器和数据输入终端的电脑。显然，数据输入终端与相应的物理量传感系统相连具有更为方便的效果。

Claims (3)

1.地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法，其特征在于，首先根据使用地区的气候指标，在检测系统中输入存储以下标准参数：房间温度、相对湿度、送风温度、送风量、新风量、进入风机盘管的冷冻水量与进出口温度、进入新风机组的冷冻水量与进出口温度、蒸发器进出口的冷冻水温度与流量、冷凝器进出口的冷却水温度与流量、地埋管换热器进出口的水温度与流量、制冷剂的蒸发温度与冷凝温度、制冷机组的负荷率以及压缩机的进排气温度；然后，依以下主要步骤进行诊断检测

第一步，采集房间温度与相对湿度，判断房间温度与相对湿度是否偏高；房间温湿度偏高则进入第二步，正常则跳出；

第二步，采集送风温度与送风量并判断，若送风温度偏高或送风量不足，则进入第三步，正常则跳出；

第三步，根据第二步，若送风量不足则显示：风机送风能力下降或过滤器脏堵或进出风管道堵塞；若送风温度偏高则采集新风量、风机盘管换热量、新风机组换热量并判断，若新风量偏大则显示；若风机盘管或新风机组换热量不足，则进入第四步，正常则跳出；

第四步，采集进入风机盘管、新风机的冷冻水量与温度，结合第二步采集的送风量进行判断，若表冷器结垢则显示；若冷冻水量不足或进入末端的水温偏高则进入第五步，正常则跳出；

第五步，结合第四步，若冷冻水量不足则显示：表冷器气堵或冷冻水系统阀门堵塞或电动阀门调节失灵或水泵输水能力下降；若进入盘管或新风机的冷冻水温度偏高，则采集蒸发器的换热量、蒸发温度、制冷机组的负荷率以及冷冻水的出水温度并判断，若蒸发温度偏高或冷冻水出水温度偏高或冷冻水管道保温不良则显示；若蒸发器换热量不足则进入第六步，正常则跳出；

第六步，采集冷凝器的换热量和压缩机的吸排气温度，并结合第五步测试的冷冻水量进行判断，若制冷剂循环量不足或蒸发器水量分布不均或蒸发器结垢油污则显示；若冷凝器换热量不足或冷冻水量不足，则进入第七步，正常则跳出；

第七步，若冷冻水量不足，则显示：补水不及时或冷冻水系统阀门堵塞或冷冻水泵输水能力下降；若冷凝器换热量不足，则采集冷却水进出水温度与冷却水流量，并与设计值进行比较，若冷凝器结垢则显示；若冷凝器冷却水进水温度偏高或冷却水量不足，则进入第八步，正常则跳出；

第八步，若冷却水量不足，则显示：补水不及时或冷却水系统阀门堵塞或冷却水泵输水能力下降；若冷凝器冷却水进水温度偏高，则采集地埋管换热器的换热量与冷凝温度，结合第六步的冷却水量、制冷剂流量以及地埋管冷却水出水温度并判断，若冷凝器结垢或冷却水出水温度偏高或冷凝温度偏高则显示；若地埋管换热量是不足，则进入第九步，正常则跳出；

第九步，显示：地埋管水量分布不均或地埋管间距偏小或换热面积不足或地埋管结垢，并跳出诊断。

2.一种实现权利要求1所述之地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法的设备，其特征在于，所述设备具有存储器、运算器、显示器和数据输入终端。

3.根据权利要求2所述之地源热泵中央空调系统房间过热故障诊断检测方法的设备，其特征在于，数据输入终端与相应的物理量传感系统相连。