暖通空調(diào)系統(tǒng)定壓補(bǔ)水裝置的選用
2014-11-10 9:53:32??????點(diǎn)擊：
工泉水處理設(shè)備公司介紹了幾種常用暖通空調(diào)定壓補(bǔ)水裝置基本原理、性能特點(diǎn)等。以便于廣大用戶根據(jù)具體實(shí)際情況，通過(guò)比較分析、合理選用適合各自個(gè)體特點(diǎn)的既滿足安全可靠先進(jìn)的要求，又兼顧經(jīng)濟(jì)環(huán)保及便于操作要求的裝置。
介紹科目：暖通空調(diào)、定壓補(bǔ)水、性能特點(diǎn)、合理選用
1、引言
暖通空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水裝置的作用，是保證采暖或中央空調(diào)水系統(tǒng)冷熱介質(zhì)（水），在系統(tǒng)內(nèi)不倒空、不汽化、不超壓，并保持有有一定供系統(tǒng)循環(huán)的壓力，保證系統(tǒng)冷熱交換穩(wěn)定正常。
目前暖通空調(diào)系統(tǒng)常用有以下幾種定壓補(bǔ)水裝置:①.膨脹水箱定壓補(bǔ)水裝置；②.定壓罐定壓補(bǔ)水裝置；③.變頻泵定壓補(bǔ)水裝置；
其他如連續(xù)補(bǔ)水泵補(bǔ)水、水射器補(bǔ)水、自來(lái)水直接補(bǔ)水等裝置，因?yàn)槠溥m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(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。
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。可靠的系統(tǒng)，其工況必須滿足不汽化、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。
膨脹水箱型式的分類：分開(kāi)式（高位）和閉式（落地）
閉式膨脹水箱容積計(jì)算：
Vt=Vs(v2/v1-1-3αΔt)/(1-P1/P2)
Vt—膨脹水箱容積:m3 Vs—系統(tǒng)水總?cè)萘?m3
v1—低溫時(shí)水的比容，m3/Kg;v2—高溫時(shí)水的比容，m3/Kg;
α—線性膨脹系數(shù)，鋼為11.7×10-6℃-1，銅為11.7×10-6℃-1
Δt—水系統(tǒng)中最大溫差，℃（一般為5）
P1—低溫時(shí)水壓力，KpaP2—高溫時(shí)水壓力，Kpa
P1、P2的確定：
P1，箱體靜壓頭+系統(tǒng)頂部的最小壓力值P2，運(yùn)行時(shí)最高壓力
開(kāi)式膨脹水箱容積計(jì)算方法：
Vp=αΔtVs
Vp---膨脹水箱有效容積，m3α---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
說(shuō)明：當(dāng)水箱同時(shí)用于采暖和采冷時(shí)分別計(jì)算，取大值
特點(diǎn)：（1）優(yōu)點(diǎn)：它具有裝置簡(jiǎn)單、安全、少維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低、壓力穩(wěn)定、不用電等；可以有效消除系統(tǒng)非正常工況下的超壓。（2）缺點(diǎn)：對(duì)最高點(diǎn)有空間位置要求；系統(tǒng)有氧化腐蝕缺陷；不適應(yīng)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(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類定壓補(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。
該裝置由氣壓罐、補(bǔ)水泵、安全閥、電接點(diǎn)壓力表、控制箱等組合而成。
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-0.1β：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％。
特點(diǎn)：（1）優(yōu)點(diǎn)：布置靈活，不受高度的限制；實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中控制管理，維修使用較方便；系統(tǒng)的氧化腐蝕減輕；較好地防止系統(tǒng)出現(xiàn)汽化及水擊現(xiàn)象；適應(yīng)大面積高建筑物的需要。（2）缺點(diǎn)：補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁,泵的壽命低；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；不能斷電能源浪費(fèi)較大，運(yùn)行費(fèi)用高；體積較大占空間大。
4、變頻裝置：
基本原理：變頻調(diào)速定壓補(bǔ)水裝置，是在定壓罐以后發(fā)展起來(lái)的，是變頻調(diào)速技術(shù)和膨脹水箱技術(shù)的結(jié)合。其基本原理是根據(jù)傳感器采集的系統(tǒng)的水壓力變化，通過(guò)邏輯計(jì)算調(diào)整電源頻率，平滑無(wú)級(jí)地調(diào)整補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，即調(diào)節(jié)補(bǔ)水量，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒壓點(diǎn)壓力相對(duì)恒定的目的。
該定壓方式的關(guān)鍵設(shè)備是變頻器。其工作原理是先把通用50HZ的交流電轉(zhuǎn)為直流電，再通過(guò)變頻器把直流電變換為所需頻率的交流電。通過(guò)補(bǔ)水泵電源頻率的改變，達(dá)到調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)補(bǔ)水量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)水壓力目的。
電機(jī)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：n=60f(1-S)/P或f=nP/60(1-S)式中：n一水泵交流電機(jī)轉(zhuǎn)速;f一電源頻率，Hz;S一轉(zhuǎn)差率，一般為5%左右;P一電機(jī)的極對(duì)數(shù)。
由上式可看出，當(dāng)P、S一定時(shí)，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速成正比，所以調(diào)節(jié)電源頻率即可直接調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵流量，以調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)流體介質(zhì)因?yàn)橄到y(tǒng)溫度或泄漏等原因引起的壓力變化。
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％。
變頻器的頻率調(diào)節(jié)范圍：一般調(diào)節(jié)范圍為5～50Hz之間，也有使用高頻電源變頻器范圍可以達(dá)到400Hz，但對(duì)變頻器本身和電機(jī)要求高，不經(jīng)濟(jì)。
實(shí)際使用中要根據(jù)特定系統(tǒng)具體情況，通過(guò)建立系統(tǒng)模型，計(jì)算系統(tǒng)（取樣點(diǎn)）壓力與補(bǔ)水泵執(zhí)行頻率的關(guān)系，并在調(diào)試過(guò)程中加以調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水介質(zhì)不倒空、不超壓并維持一定運(yùn)行工作壓力的目的。
變頻器規(guī)格根據(jù)補(bǔ)水泵參數(shù)選擇：用工控機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)上述目的，采用變頻調(diào)速技術(shù)和專用工控機(jī)(PLC)技術(shù),對(duì)補(bǔ)水泵進(jìn)行閉環(huán)控制。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)中瞬時(shí)失水量的大小與相應(yīng)的壓力值兩種參數(shù),經(jīng)工控機(jī)的模擬量模塊處理后控制變頻調(diào)速器,自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,使循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水點(diǎn)壓力恒定在系統(tǒng)的靜水壓線上，可達(dá)到壓力波動(dòng)小、更加節(jié)能的效果。
特點(diǎn)：（1）優(yōu)點(diǎn)：有定壓罐的優(yōu)點(diǎn)，但較定壓罐解決了補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁，影響壽命，耗費(fèi)電能多的問(wèn)題；罐體的容積小占空間小；操作方便更人性化；適應(yīng)大面積高層暖通空調(diào)系統(tǒng)。（2）缺點(diǎn)：設(shè)備貴投資大，針對(duì)各個(gè)體需建立頻率與系統(tǒng)定壓模型，對(duì)使用、調(diào)整、維修人員技術(shù)要求高；相對(duì)膨脹水箱耗能，受電源影響。
5、實(shí)例：
2005年新疆自治區(qū)黨委組織部培訓(xùn)中心工程，為5層結(jié)構(gòu)（機(jī)場(chǎng)附近限高），總面積20000m2。采暖（外網(wǎng)一次水經(jīng)板式換熱器換熱）和中央空調(diào)（變風(fēng)量新風(fēng)機(jī)組加風(fēng)機(jī)盤管）季節(jié)切換。共用管路水系統(tǒng)及末端系統(tǒng)。
補(bǔ)水裝置設(shè)計(jì)使用定壓罐補(bǔ)水泵裝置。在使用中發(fā)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，氣壓罐氣體漏氣，需頻繁加氣。最重要因?yàn)槠溥\(yùn)行不連續(xù)，在冬季使用，采暖停運(yùn)再啟動(dòng)時(shí)，定壓裝置快速補(bǔ)足系統(tǒng)壓力，而啟運(yùn)后水溫大幅上升導(dǎo)致系統(tǒng)壓力嚴(yán)重超壓。因?yàn)樾箟洪y設(shè)計(jì)裝在系統(tǒng)和定壓裝置之間的止回閥近定壓裝置一側(cè)，以防止定壓裝置失靈，所以對(duì)止回閥近系統(tǒng)末端一側(cè)壓力升高無(wú)法保護(hù)，而導(dǎo)致末端金屬軟管等損壞漏水。
針對(duì)上述情況，根據(jù)系統(tǒng)高度不高，使用面積小、補(bǔ)水量小的特點(diǎn)，改成在系統(tǒng)最高點(diǎn)（電梯設(shè)備間）加設(shè)自流式軟化水裝置和不銹鋼膨脹水箱補(bǔ)水裝置，代替定壓罐補(bǔ)水。既解決了以上問(wèn)題，又節(jié)約了運(yùn)行維修費(fèi)用和設(shè)備間空間，至今運(yùn)行正常。
6、結(jié)語(yǔ)
任何裝置，包括暖通空調(diào)定壓補(bǔ)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(xué)先進(jìn)的裝置也有其實(shí)用范圍和局限性。應(yīng)該要從實(shí)際出發(fā)，從安全性、可靠性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)型、可操作性等多方面綜合考評(píng)選用。最貴的、或者所謂最先進(jìn)的未必是最適合的，最適合的才是最好的最科學(xué)的。
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