暖通空調系統定壓補水裝置的選用
2014-11-10 9:53:32??????點擊：
工泉水處理設備公司介紹了幾種常用暖通空調定壓補水裝置基本原理、性能特點等。以便于廣大用戶根據具體實際情況，通過比較分析、合理選用適合各自個體特點的既滿足安全可靠先進的要求，又兼顧經濟環保及便于操作要求的裝置。
介紹科目：暖通空調、定壓補水、性能特點、合理選用
1、引言
暖通空調系統補水裝置的作用，是保證采暖或中央空調水系統冷熱介質（水），在系統內不倒空、不汽化、不超壓，并保持有有一定供系統循環的壓力，保證系統冷熱交換穩定正常。
目前暖通空調系統常用有以下幾種定壓補水裝置:①.膨脹水箱定壓補水裝置；②.定壓罐定壓補水裝置；③.變頻泵定壓補水裝置；
其他如連續補水泵補水、水射器補水、自來水直接補水等裝置，因為其適用范圍小或缺陷明顯使用少，這里不做介紹。
2、膨脹水箱：
膨脹水箱定壓原理：
膨脹水箱定壓原理是通過水箱容積的緩沖調節作用，通過水箱高低水位的控制，實現補水（溢流）的作用，以調節由于系統水溫變化或泄漏引起的系統介質（水）的容積變化，保持其系統冷熱媒介（水）壓力的相對恒定。它是中小型系統和空調水系統常用的定壓裝置之一。
膨脹水箱位置：膨脹水箱位置應該根據系統型式、作用半徑、建筑物的高度、供水溫度等具體因素來選擇。其安裝位置及高度不同，給系統產生的工況也不同。可靠的系統，其工況必須滿足不汽化、不超壓、不倒空，并有足夠循環動力的要求。
開式膨脹水箱將水箱設在系統的最高點，通常接在循環水泵吸水口的回水干管上。
膨脹水箱型式的分類：分開式（高位）和閉式（落地）
閉式膨脹水箱容積計算：
Vt=Vs(v2/v1-1-3αΔt)/(1-P1/P2)
Vt—膨脹水箱容積:m3 Vs—系統水總容量:m3
v1—低溫時水的比容，m3/Kg;v2—高溫時水的比容，m3/Kg;
α—線性膨脹系數，鋼為11.7×10-6℃-1，銅為11.7×10-6℃-1
Δt—水系統中最大溫差，℃（一般為5）
P1—低溫時水壓力，KpaP2—高溫時水壓力，Kpa
P1、P2的確定：
P1，箱體靜壓頭+系統頂部的最小壓力值P2，運行時最高壓力
開式膨脹水箱容積計算方法：
Vp=αΔtVs
Vp---膨脹水箱有效容積，m3α---水的體積膨脹系數,α=0.0006,1/℃
Δt---系統內最大水溫變化值，℃Vs---系統內的總水容量，m3
說明：當水箱同時用于采暖和采冷時分別計算，取大值
特點：（1）優點：它具有裝置簡單、安全、少維護、運行費用低、壓力穩定、不用電等；可以有效消除系統非正常工況下的超壓。（2）缺點：對最高點有空間位置要求；系統有氧化腐蝕缺陷；不適應大面積以及高層、超高層建筑物需要。
3、定壓罐：
定壓罐工作原理：定壓罐定壓，是在膨脹水箱基礎上發展起來的一類定壓補水裝置，其原理同閉式膨脹水箱。當系統水溫變化或泄漏引起水的容積變化時，由于氣壓罐內氣體高壓縮性的緩沖作用，使系統壓力穩定在預設的壓力范圍內。如果系統壓力下降至預設壓力的下限時，由電接點繼電器動作啟動補水泵，使之向系統供水，直至壓力達到預定的的壓力上限值時止。若系統壓力超過設定的最高壓力值時，安全閥自行向軟水箱或排水系統泄水降壓。以維持系統的壓力平衡。
該裝置由氣壓罐、補水泵、安全閥、電接點壓力表、控制箱等組合而成。
系統中定壓點壓力確定：定壓點壓力的高低要考慮兩個因素，一個是系統運行時任一點都不超壓，二是系統停運時系統不倒空。如果定壓點的壓力過高，系統中的每一點的壓力也就相應的增高，導致管道、閥門或設備等在高壓下運行，出現強度破壞或疲勞損壞。壓力設置太低，系統就會倒空出現氣堵，而導致介質循環不暢。
氣壓罐工作壓力值按以下方法確定(推薦)
(1)補水泵啟動壓力P1:
P1=Po+0.005;“Po”系統最高點壓力
(2)補水泵停泵壓力P2：
P2=（P1+0.1）/β-0.1β：工作壓力比，一般取0．65～0．85
(3)安全閥開啟壓力P3:
P3=P2+0.03式中壓力（壓強）計算單位均為“MPa”
氣壓罐總容積:
V=Vt/(1-β)
Vt-調節水量(m3),為補水泵3min的流量,且保持水箱調節水位不小于200mm。估算時取膨脹水量的一半。
補水泵流量：補水泵流量（每小時）選擇應不小于系統水容量的4％～5％。
特點：（1）優點：布置靈活，不受高度的限制；實現設備集中控制管理，維修使用較方便；系統的氧化腐蝕減輕；較好地防止系統出現汽化及水擊現象；適應大面積高建筑物的需要。（2）缺點：補水泵啟動頻繁,泵的壽命低；系統壓力波動大，不能有效防止非正常情況系統超壓的問題；不能斷電能源浪費較大，運行費用高；體積較大占空間大。
4、變頻裝置：
基本原理：變頻調速定壓補水裝置，是在定壓罐以后發展起來的，是變頻調速技術和膨脹水箱技術的結合。其基本原理是根據傳感器采集的系統的水壓力變化，通過邏輯計算調整電源頻率，平滑無級地調整補水泵轉速，即調節補水量，以達到實現系統恒壓點壓力相對恒定的目的。
該定壓方式的關鍵設備是變頻器。其工作原理是先把通用50HZ的交流電轉為直流電，再通過變頻器把直流電變換為所需頻率的交流電。通過補水泵電源頻率的改變，達到調節補水泵轉速、調節補水量，從而達到調節系統水壓力目的。
電機頻率與轉速的關系為：n=60f(1-S)/P或f=nP/60(1-S)式中：n一水泵交流電機轉速;f一電源頻率，Hz;S一轉差率，一般為5%左右;P一電機的極對數。
由上式可看出，當P、S一定時，水泵電機轉速與輸入電源的頻率成正比；由水泵特性可知，水泵流量與轉速成正比，所以調節電源頻率即可直接調節補水泵流量，以調整系統內流體介質因為系統溫度或泄漏等原因引起的壓力變化。
補水泵流量：補水泵流量（每小時）選擇應不小于系統水容量的4％～5％。
變頻器的頻率調節范圍：一般調節范圍為5～50Hz之間，也有使用高頻電源變頻器范圍可以達到400Hz，但對變頻器本身和電機要求高，不經濟。
實際使用中要根據特定系統具體情況，通過建立系統模型，計算系統（取樣點）壓力與補水泵執行頻率的關系，并在調試過程中加以調整，最終實現系統水介質不倒空、不超壓并維持一定運行工作壓力的目的。
變頻器規格根據補水泵參數選擇：用工控機更容易實現上述目的，采用變頻調速技術和專用工控機(PLC)技術,對補水泵進行閉環控制。根據循環水系統中瞬時失水量的大小與相應的壓力值兩種參數,經工控機的模擬量模塊處理后控制變頻調速器,自動調節水泵轉速,使循環水系統補水點壓力恒定在系統的靜水壓線上，可達到壓力波動小、更加節能的效果。
特點：（1）優點：有定壓罐的優點，但較定壓罐解決了補水泵啟動頻繁，影響壽命，耗費電能多的問題；罐體的容積小占空間小；操作方便更人性化；適應大面積高層暖通空調系統。（2）缺點：設備貴投資大，針對各個體需建立頻率與系統定壓模型，對使用、調整、維修人員技術要求高；相對膨脹水箱耗能，受電源影響。
5、實例：
2005年新疆自治區黨委組織部培訓中心工程，為5層結構（機場附近限高），總面積20000m2。采暖（外網一次水經板式換熱器換熱）和中央空調（變風量新風機組加風機盤管）季節切換。共用管路水系統及末端系統。
補水裝置設計使用定壓罐補水泵裝置。在使用中發現頻繁啟動現象嚴重，氣壓罐氣體漏氣，需頻繁加氣。最重要因為其運行不連續，在冬季使用，采暖停運再啟動時，定壓裝置快速補足系統壓力，而啟運后水溫大幅上升導致系統壓力嚴重超壓。因為泄壓閥設計裝在系統和定壓裝置之間的止回閥近定壓裝置一側，以防止定壓裝置失靈，所以對止回閥近系統末端一側壓力升高無法保護，而導致末端金屬軟管等損壞漏水。
針對上述情況，根據系統高度不高，使用面積小、補水量小的特點，改成在系統最高點（電梯設備間）加設自流式軟化水裝置和不銹鋼膨脹水箱補水裝置，代替定壓罐補水。既解決了以上問題，又節約了運行維修費用和設備間空間，至今運行正常。
6、結語
任何裝置，包括暖通空調定壓補水裝置的選用，都要客觀分析具體情況及需要。任何所謂的科學先進的裝置也有其實用范圍和局限性。應該要從實際出發，從安全性、可靠性、穩定性、先進性、經濟型、可操作性等多方面綜合考評選用。最貴的、或者所謂最先進的未必是最適合的，最適合的才是最好的最科學的。
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