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1、暖通空调系统定压补水装置的选用引言暖通空调系统补水装置的作用，是保证采暖或中央空调水系统 冷热介质（水），在系统内不倒空、不汽化、不超压，并保持有一定供 系统循环的压力，保证系统冷热交换稳定正常。目前，暖通空调系统常用的有以下几种定压补水装置：、膨 胀水箱定压补水装置;、定压罐定压补水装置;、变频泵定压补水 装置;其他如连续补水泵补水、水射器补水、自来水直接补水等装置， 因为其适用范围小或缺陷明显使用少，这里不做介绍。膨胀水箱： 膨胀水箱定压原理： 膨胀水箱定压原理是通过水箱容积的缓冲调节作用，通过水箱 高低水位的控制，实现补水（溢流）的作用，以调节由于系统水温变化 或泄露引起的系统介质（水）
2、的容积变化，保持其系统冷热媒介 （水） 压力的相对恒定。它是中小型系统和空调水系统常用的定压装置之 一。膨胀水箱位置：膨胀水箱位置应该根据系统型式、作用半径、 建筑物的高度、供水温度等具体因素来选择。其安装位置及高度不同， 给系统产生的工况也不同。可靠的系统，其工况必须满足不汽化、不 超压、不倒空，并有足够循环动力的要求。开式膨胀水箱将水箱设在系统的最高点，通常接在循环水泵吸 水口的回水干管上。膨胀水箱型式的分类：分开式（高位）和闭式（落地） 闭式膨胀水箱容积计算：V 二Vs（v2/vl-l-3aA t）/（l-Pl/P2）Vt膨胀水箱容积:m3Vs系统水总容量:m3v1一低温时水的比容，m3
3、/Kg;v2一高温时水的比容，m3/Kg;a一线性膨胀系数，钢为X10-6CT，铜为X10-6CTAt水系统中最大温差，C（一般为5）P1低温时水压力，KpaP2高温时水压力，KpaPl、P2的确定：P1,箱体静压头+系统顶部的最小压力值P2，运行时最高压力 开式膨胀水箱容积计算方法：Vp=aAtVsVp-膨胀水箱有效容积，m3a -水的体积膨胀系数，a =,1/CA t 系统内最大水温变化值，CVs 系统内的总水容量，m3说明：当水箱同时用于采暖和采冷时分别计算，取大值特点：（1）优点：它具有装置简单、安全、少维护、运行费用低、 压力稳定、不用电等;可以有效消除系统非正常工况下的超压。 （2
4、） 缺点：对最高点有空间位置要求;系统有氧化腐蚀缺陷;不适应大面积 以及高层、超高层建筑物需要。定压罐：定压罐工作原理：定压罐定压，是在膨胀水箱基础上发展起来 的一类定压补水装置，其原理同闭式膨胀水箱。当系统水温变化或泄 漏引起水的容积变化时，由于气压罐内气体高压缩性的缓冲作用，使 系统压力稳定在预设的压力范围内。如果系统压力下降至预设压力的 下限时，由电接点继电器动作启动补水泵，使之向系统供水，直至压 力达到预定的的压力上限值时止。若系统压力超过设定的最高压力值 时，安全阀自行向软水箱或排水系统泄水降压。以维持系统的压力平 衡。该装置由气压罐、补水泵、安全阀、电接点压力表、控制箱等 组合而成
5、。系统中定压点压力确定：定压点压力的高低要考虑两个因素， 一个是系统运行时任一点都不超压，二是系统停运时系统不倒空。如 果定压点的压力过高，系统中的每一点的压力也就相应的增高，导致 管道、阀门或设备等在高压下运行，出现强度破坏或疲劳损坏。压力 设置太低，系统就会倒空出现气堵，而导致介质循环不畅。气压罐工作压力值按以下方法确定(推荐)(1) 补水泵启动压力 P1:Pl二Po+;“Po ”系统最高点压力(2) 补水泵停泵压力 P2：P2=(P1+)/B-B：工作压力比，一般取(3) 安全阀开启压力 P3:P3=P2+式中压力(压强)计算单位均为“MPa”气压罐总容积:V=V t/(l-B)Vt-调
6、节水量(m3)，为补水泵3min的流量，且保持水箱调节水位 不小于200mm。估算时取膨胀水量的一半。补水泵流量：补水泵流量(每小时)选择应不小于系统水容量的 4%5%。特点：(1)优点：布置灵活，不受高度的限制;实现设备集中控 制管理，维修使用较方便;系统的氧化腐蚀减轻;较好地防止系统出现 汽化及水击现象;适应大面积高建筑物的需要。(2)缺点：补水泵启动 频繁，泵的寿命低;系统压力波动大，不能有效防止非正常情况系统超 压的问题;不能断电能源浪费较大，运行费用高;体积较大占空间大。变频装置： 基本原理：变频调速定压补水装置，是在定压罐以后发展起来 的，是变频调速技术和膨胀水箱技术的结合。其基本
7、原理是根据传感 器采集的系统的水压力变化，通过逻辑计算调整电源频率，平滑无级 地调整补水泵转速，即调节补水量，以达到实现系统恒压点压力相对 恒定的目的。该定压方式的关键设备是变频器。其工作原理是先把通用 50HZ 的交流电转为直流电，再通过变频器把直流电变换为所需频率的交流 电。通过补水泵电源频率的改变，达到调节补水泵转速、调节补水量， 从而达到调节系统水压力目的。电机频率与转速的关系为：=60f(l-S)/P或f=nP/60(1-S)式中： n水泵交流电机转速f 一电源频率，Hz;S 转差率，一般为5%左 右；卩一电机的极对数。由上式可看出，当P、S定时，水泵电机转速与输入电源的频 率成正比
8、;由水泵特性可知，水泵流量与转速成正比，所以调节电源 频率即可直接调节补水泵流量，以调整系统内流体介质因为系统温度 或泄漏等原因引起的压力变化。补水泵流量：补水泵流量（每小时）选择应不小于系统水容量的 4%5%。变频器的频率调节范围：一般调节范围为550Hz之间，也有 使用高频电源变频器范围可以达到400Hz，但对变频器本身和电机要 求高，不经济。实际使用中要根据特定系统具体情况，通过建立系统模型，计 算系统（取样点）压力与补水泵执行频率的关系，并在调试过程中加以 调整，最终实现系统水介质不倒空、不超压并维持一定运行工作压力 的目的。变频器规格根据补水泵参数选择：用工控机更容易实现上述目 的，
9、采用变频调速技术和专用工控机（PLC）技术,对补水泵进行闭环控 制。根据循环水系统中瞬时失水量的大小与相应的压力值两种参数, 经工控机的模拟量模块处理后控制变频调速器 ,自动调节水泵转速, 使循环水系统补水点压力恒定在系统的静水压线上，可达到压力波动 小、更加节能的效果。特点：（1）优点：有定压罐的优点，但较定压罐解决了补水泵启 动频繁，影响寿命，耗费电能多的问题;罐体的容积小占空间小;操作 方便更人性化;适应大面积高层暖通空调系统。（2）缺点：设备贵投资 大，针对各个体需建立频率与系统定压模型，对使用、调整、维修人 员技术要求高;相对膨胀水箱耗能，受电源影响。实例：2005 年新疆自治区党委
10、组织部培训中心工程，为 5 层结构（机场 附近限高），总面积20000 。采暖（外网一次水经板式换热器换热） 和中央空调（变风量新风机组加风机盘管）季节切换。共用管路水系统 及末端系统。补水装置设计使用定压罐补水泵装置。在使用中发现频繁启动 现象严重，气压罐气体漏气，需频繁加气。最重要因为其运行不连续， 在冬季使用，采暖停运再启动时，定压装置快速补足系统压力，而启 云后水温大幅上升导致系统压力严重超压。因为泄压阀设计装在系统 和定压装置之间的止回阀近定压装置一侧，以防止定压装置失灵，所 以对止回阀近系统末端一侧压力升高无法保护，而导致末端金属软管 等损坏漏水。针对上述情况，根据系统高度不高，使用面积小、补水量小的 特点，改成在系统最高点（电梯设备间）加设自流式软化水装置和不锈 钢膨胀水箱补水装置，代替定压罐补水。既解决了以上问题，又节约 了运行维修费用和设备间空间，至今运行正常。结语任何装置，包括暖通空调定压补水装置的选用，都要客观分析 具体情况及需要。任何所谓的科学先进的装置也有其适用范围和局限 性。应该要从实际出发，从安全性、可靠性、稳定性、先进性、经济 性、可操作性等多方面综合考评选用。最贵的、或者所谓最先进的未 必是最适合的，最适合的才是最好的最科学的。
