當(dāng)供暖系統(tǒng)中的水受熱而膨脹時(shí),系統(tǒng)管道的總?cè)莘e不變,那么膨脹出來(lái)的水就要有空間容納;另外溫度的變化會(huì)導(dǎo)致壓力劇烈變化(PV=nRT,管道容積是定值)這時(shí)系統(tǒng)的安全閥無(wú)法及時(shí)泄壓,從而對(duì)系統(tǒng)造成沖擊,也造成了安全閥和補(bǔ)水閥的頻繁運(yùn)作,降低了使用壽命,給后期運(yùn)行增加了成本;如沒(méi)有安裝安全閥情況下,系統(tǒng)的壓力會(huì)隨著溫度升高而增高,這時(shí)會(huì)導(dǎo)致管道、閥門(mén)或設(shè)備在高壓下運(yùn)行,出現(xiàn)強(qiáng)度破壞和疲勞損壞。這就是需要安裝膨脹裝置的原因。

目前供暖系統(tǒng)常見(jiàn)的兩種定壓補(bǔ)水裝置:

1.定壓罐定壓補(bǔ)水裝置:

①定壓罐工作原理

定壓罐定壓,是在膨脹水箱基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)定壓補(bǔ)水裝置,其原理同閉式膨脹水箱。當(dāng)系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起水的容積變化時(shí),由于氣壓罐內(nèi)氣體高壓縮性的緩沖作用,使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的壓力范圍內(nèi)。如果系統(tǒng)壓力下降至預(yù)設(shè)壓力的下限時(shí),由電接點(diǎn)繼電器動(dòng)作啟動(dòng)補(bǔ)水泵,使之向系統(tǒng)供水,直至壓力達(dá)到預(yù)定的的壓力上限值時(shí)止。若系統(tǒng)壓力超過(guò)設(shè)定的最高壓力值時(shí),安全閥自行向軟水箱或排水系統(tǒng)泄水降壓。以維持系統(tǒng)的壓力平衡。

②系統(tǒng)中定壓點(diǎn)壓力確定

定壓點(diǎn)壓力的高低要考慮兩個(gè)因素,一個(gè)是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)任一點(diǎn)都不超壓,二是系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)系統(tǒng)不倒空。如果定壓點(diǎn)的壓力過(guò)高,系統(tǒng)中的每一點(diǎn)的壓力也就相應(yīng)的增高,導(dǎo)致管道、閥門(mén)或設(shè)備等在高壓下運(yùn)行,出現(xiàn)強(qiáng)度破壞或疲勞損壞。壓力設(shè)置太低,系統(tǒng)就會(huì)倒空出現(xiàn)氣堵,而導(dǎo)致介質(zhì)循環(huán)不暢。

氣壓罐工作壓力值按以下方法確定(推薦)

 (1)補(bǔ)水泵啟動(dòng)壓力P1:

P1=Po+0.005;“Po”系統(tǒng)最高點(diǎn)壓力;

 (2)補(bǔ)水泵停泵壓力P2:

P2=(P1+0.1)/β-0.1,β:工作壓力比,一般取0.65~0.85;

 (3)安全閥開(kāi)啟壓力P3:

P3= P2+0.03,式中壓力(壓強(qiáng))計(jì)算單位均為“MPa”;

氣壓罐總?cè)莘e:V=Vt/(1-β)

Vt-調(diào)節(jié)水量(m3),為補(bǔ)水泵3min的流量,且保持水箱調(diào)節(jié)水位不小于200mm。估算時(shí)取膨脹水量的一半。

補(bǔ)水泵流量:補(bǔ)水泵流量(每小時(shí))選擇應(yīng)不小于系統(tǒng)水容量的4-5%。

2.膨脹水箱定壓補(bǔ)水裝置

①膨脹水箱定壓原理

膨脹水箱定壓原理是通過(guò)水箱容積的緩沖調(diào)節(jié)作用,通過(guò)水箱高低水位的控制,實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水(溢流)的作用,以調(diào)節(jié)由于系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起的系統(tǒng)介質(zhì)(水)的容積變化,保持其系統(tǒng)冷熱媒介(水)壓力的相對(duì)恒定。它是中小型系統(tǒng)和空調(diào)水系統(tǒng)常用的定壓裝置之一。

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②膨脹水箱位置

膨脹水箱位置應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)型式、作用半徑、建筑物的高度、供水溫度等具體因素來(lái)選擇。其安裝位置及高度不同,給系統(tǒng)產(chǎn)生的工況也不同?煽康南到y(tǒng),其工況必須滿(mǎn)足不汽化、不超壓、不倒空,并有足夠循環(huán)動(dòng)力的要求。

開(kāi)式膨脹水箱將水箱設(shè)在系統(tǒng)的最高點(diǎn),通常接在循環(huán)水泵吸水口的回水干管上。

③開(kāi)式膨脹水箱容積計(jì)算方法:

Vp=αΔt Vs

Vp-膨脹水箱有效容積m3;

α-水的體積膨脹系數(shù) α=0.0006,1/℃;

Δt-系統(tǒng)內(nèi)最大水溫變化值℃;

Vs-系統(tǒng)內(nèi)的總水容量,m3。

定壓罐定壓補(bǔ)水裝置與膨脹水箱定壓補(bǔ)水裝置的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比:

分類(lèi)

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

閉式膨脹定壓罐(適應(yīng)大面積高建筑物的需要)

水與空氣隔離,減輕水系統(tǒng)腐蝕

造價(jià)高,體積較大占用空間大

布置靈活,不受位置高度限制

必須有補(bǔ)水箱,軟水處理

通常安裝在泵房?jī)?nèi)不存在防凍問(wèn)題

因有補(bǔ)水泵,消耗一定電能,運(yùn)行費(fèi)用高

實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中控制管理,維修使用較方便

系統(tǒng)壓力波動(dòng)大,不能有效防止非正常情況系統(tǒng)超壓的問(wèn)題

較好地防止系統(tǒng)出現(xiàn)汽化及水擊現(xiàn)象

補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁,泵的壽命低

開(kāi)式膨脹水箱

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低

水與空氣接觸有氧化腐蝕缺陷

自動(dòng)補(bǔ)水、排氣

對(duì)空間位置要求必須安裝在水系統(tǒng)的最高處

安全、少維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低 、壓力穩(wěn)定、不用電

對(duì)防凍要求高,0度以下地區(qū)必須考慮防凍保溫

有效消除系統(tǒng)非正常工況下的超壓

不適應(yīng)大面積以及高層 、超高層建筑物需要

三定壓罐定壓補(bǔ)水裝置與膨脹水箱定壓補(bǔ)水裝置安裝位置示意圖:

1.閉式膨脹定壓罐的安裝位置,安裝在水泵入口處。

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開(kāi)式膨脹水箱的安裝位置,定壓點(diǎn)的選擇:水系統(tǒng)回水總管的最高點(diǎn)處。

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