周 通

(溫州大劇院管理處，浙江 溫州 325000)

膨脹水箱在空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

周 通

(溫州大劇院管理處，浙江 溫州 325000)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，空調(diào)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，膨脹水箱是閉式空調(diào)系統(tǒng)十分重要的組成部分,關(guān)系著整個(gè)空調(diào)的穩(wěn)定性。主要對(duì)膨脹水箱在空調(diào)水系統(tǒng)的工作原理和安裝進(jìn)行了分析和研究，并對(duì)膨脹水箱的容積進(jìn)行了計(jì)算，為膨脹水箱在空調(diào)系統(tǒng)中的利用提供了科學(xué)合理的依據(jù)。

膨脹水箱；空調(diào)水系統(tǒng)；應(yīng)用

膨脹水箱是組成閉式空調(diào)系統(tǒng)的十分重要的部分，同時(shí)，它也非常容易受到忽略，在工程的應(yīng)用過(guò)程中，空調(diào)系統(tǒng)的連接方式和膨脹水箱可以決定整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，膨脹水箱的容積計(jì)算亦是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行不可缺少的部分。文章對(duì)膨脹水箱的容積計(jì)算、安裝方式和工作原理進(jìn)行了闡述。

1 膨脹水箱的作用和構(gòu)造

制作膨脹水箱一般都是用鋼板進(jìn)行制作，根據(jù)國(guó)家規(guī)定的圖集制作，它的形狀主要有方形和圓形兩種，它的具體作用主要是:

（1）經(jīng)過(guò)水的加熱之后，膨脹水箱的水容積會(huì)膨脹，避免損壞系統(tǒng)；

（2）可以使水系統(tǒng)里面的空氣有效排除在外;

（3）穩(wěn)定系統(tǒng)中受到的壓力。系統(tǒng)的連接點(diǎn)和膨脹水箱式系統(tǒng)的定壓點(diǎn)，膨脹水箱在空調(diào)系統(tǒng)的位置可以改變系統(tǒng)里面的壓力分布，在高層的水系統(tǒng)里起著十分重要的作用；

（4）閉式膨脹水箱主要位于整個(gè)系統(tǒng)的最高點(diǎn)，可以有效的保持閉式水系統(tǒng)有充足的水；

（5）膨脹水箱連接在閉式泵進(jìn)口附近的系統(tǒng)回水管上面，它可以在泵的進(jìn)口處形成一個(gè)較為恒定的壓頭，防止閉式泵出現(xiàn)氣蝕；

（6）膨脹水箱連接凝結(jié)水的補(bǔ)水和DWS，主要防止TCS系統(tǒng)向外界的泄漏。閉式膨脹水箱可以有效的吸收因?yàn)橄到y(tǒng)的溫度變化而產(chǎn)生的閉式水的收縮或者是膨脹。閉式膨脹水箱的報(bào)警裝置和水位儀表主要作用是控制和監(jiān)測(cè)水箱的水位，并且可以有效的檢測(cè)出系統(tǒng)的泄漏情況。

2 膨脹水箱連接點(diǎn)水壓布局

水系統(tǒng)的開(kāi)式系統(tǒng)水泵能耗大，所以一般都不采用開(kāi)示系統(tǒng)，而是采用閉式系統(tǒng)。水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，水系統(tǒng)里面的水壓分布和系統(tǒng)的連接網(wǎng)絡(luò)，膨脹管和水泵在系統(tǒng)里面有著直接的聯(lián)系[1]。膨脹水箱在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)所處的位置是水系統(tǒng)內(nèi)的恒基點(diǎn)，也是工程設(shè)計(jì)中點(diǎn)膨脹水箱所處的連接位置。但是根據(jù)建筑的不同，膨脹水箱在建筑中所要連接的位置也不相同。具體的分析如下所示：

2.1 高層建筑

圖1所示的a點(diǎn)是水系統(tǒng)中工作壓力為最低的地方，不管其是處在工作狀態(tài)還是處于靜止?fàn)顟B(tài)，a點(diǎn)的壓力都是固定的h，也就是說(shuō)這個(gè)點(diǎn)的靜水壓力冷水機(jī)組在入口處的壓力為Pb，其計(jì)算方式如下：

其中，

h1是水系統(tǒng)的水位高度；

ΔPa-b為a-b段管道的總壓降。

圖1 水系統(tǒng)示意圖

水泵的出口處壓力P1是水系統(tǒng)里面最大的工作壓力點(diǎn)，計(jì)算公式是：

其中，

H是水泵揚(yáng)程；

ΔPa-b-c是a-c段設(shè)備、管道的總壓降。最低的層風(fēng)機(jī)盤管的工作壓力是Pf是：

一般情況下，Pf必須要小于設(shè)備可以承受的最大壓力。當(dāng)膨脹水箱連接到b點(diǎn)時(shí)，b點(diǎn)是恒壓點(diǎn)，Pb=h1，Pc=h1-ΔPb-c，和連接點(diǎn)a進(jìn)行比較，系統(tǒng)的工作壓力提高了ΔPa-b。膨脹水箱連接到c點(diǎn)的時(shí)候，c點(diǎn)是恒壓點(diǎn)，水泵的入口壓力Pc=h1，水泵的出口壓力P1=h1。和連接點(diǎn)b進(jìn)行比較，冷水機(jī)組的工作壓力會(huì)加大，增加的值為冷水機(jī)制的壓力降ΔPb-c，同時(shí)，最低的層風(fēng)機(jī)盤管的工作壓力增加約為：

Pf的工作壓力一般都會(huì)超過(guò)風(fēng)機(jī)盤管的工作壓力，所以必須要注意。在特殊的情況下，膨脹水箱可以連接在d點(diǎn)的位置。為了有效的保證a點(diǎn)不會(huì)發(fā)生負(fù)壓，所以必須提高膨脹水箱的安裝高度，從a點(diǎn)的h2提高到h3，而且必須滿足h3-h2叟ΔPd-a，也就是說(shuō)，膨脹水箱所增加的高度不能小于d-a段管道的總壓降。此外，ΔPd-a會(huì)根據(jù)水量的變化而改變，如果水道的水量增加的話，也會(huì)造成該點(diǎn)的水壓。根據(jù)上面的敘述，高層的建筑為了有效的使水系統(tǒng)的工作壓力最低，膨脹水箱連接在a點(diǎn)較為有利，而且還可以起到排放空氣的作用。

2.2 低層建筑

如果膨脹水箱連接在a點(diǎn)，那么冷水機(jī)組的入口處壓力Pb計(jì)算為：

由此可見(jiàn)，因?yàn)榈蛯拥慕ㄖ1非常小，甚至小于ΔPa-b，最后可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)壓的情況，這是在施工和工程設(shè)計(jì)中不允許出現(xiàn)的。所以，應(yīng)該把膨脹水箱連接在回水總管冷水機(jī)組入口處b點(diǎn)的位置上。

2.3 機(jī)房位于屋頂?shù)捻攲?/h3>

為了有效的減少下部設(shè)備的承壓或者是其他的原因，有時(shí)候可以把機(jī)房設(shè)備設(shè)置在屋頂?shù)捻攲?。這個(gè)時(shí)候，膨脹水箱的連接點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化。如果連接在a點(diǎn)，Pa=h2，Pd=h2-ΔPa-b-d，d 點(diǎn)容易產(chǎn)生負(fù)壓。如果連接在d點(diǎn)，d點(diǎn)是恒壓點(diǎn)，Pd=h2；Pc=H+h2-ΔPd-c，Pe=h1-ΔPd-e。由此可見(jiàn)，膨脹水箱連接在d點(diǎn)是有利益的。在實(shí)際的工程中，建筑的高度一般是盡可能的控制在100m的范圍內(nèi)，上述的方案應(yīng)用得比較少，圖2為上下分別設(shè)置冷源示意圖。

圖2 上下分別設(shè)置冷源示意圖

3 膨脹水箱對(duì)閉式的水系統(tǒng)的定壓影響

開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的主要區(qū)別是：開(kāi)式系統(tǒng)的界面一般不止一個(gè)系統(tǒng)和大氣的界面相通，而閉式系統(tǒng)只能有一個(gè)系統(tǒng)和大氣的界面進(jìn)行相通。閉式系統(tǒng)需要一個(gè)定壓系統(tǒng)的恒壓點(diǎn)，在空調(diào)的水系統(tǒng)上，定壓方法必須是合理有效的，如果對(duì)定壓力施與過(guò)高的壓力，那系統(tǒng)的整體壓力也會(huì)不斷的增多，如果施與系統(tǒng)的壓力超過(guò)了設(shè)備、閥門和管道的承受能力，就會(huì)很容易造成事故。但是施與系統(tǒng)的壓力也不能過(guò)于低，如果壓力過(guò)低，則很容易出現(xiàn)停泵的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的頂部造成負(fù)壓，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)倒空的情況。下次使用時(shí)應(yīng)該放掉系統(tǒng)里面的空氣，以免發(fā)生氣堵。膨脹水箱在整個(gè)系統(tǒng)中起的作用是定壓。膨脹水箱可以有效的避免水系統(tǒng)出現(xiàn)水倒空的情況。確保水系統(tǒng)不管是在停止或者是運(yùn)行的過(guò)程中，保證設(shè)備和管路內(nèi)有足夠的水可以利用，防止系統(tǒng)發(fā)生倒空，把空氣吸進(jìn)來(lái)[2]。如果系統(tǒng)的水量不足，壓力就會(huì)逐漸的降低，但是膨脹水箱可以自動(dòng)的為系統(tǒng)補(bǔ)充足夠的水源。如果系統(tǒng)的水體積出現(xiàn)膨脹，壓力過(guò)高，那么膨脹水箱可以自動(dòng)的把系統(tǒng)內(nèi)多余的水量排除，使壓力保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)。其次，膨脹水箱可以避免水系統(tǒng)內(nèi)的水發(fā)生水汽化。在系統(tǒng)之中，水系統(tǒng)所要承受的壓力是最小的，水系統(tǒng)的汽化飽和壓力一定必須低于水系統(tǒng)里水溫在最高處所要承受的壓力。

4 膨脹水箱的安裝方法

膨脹水箱除可以對(duì)系統(tǒng)起到定壓的作用外，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了膨脹和補(bǔ)水這兩個(gè)功能。方法十分可靠和簡(jiǎn)單，水力的穩(wěn)定性相對(duì)較好。在設(shè)計(jì)膨脹水箱的過(guò)程中應(yīng)該把它設(shè)在空調(diào)水系統(tǒng)的最高位置上，一般都是設(shè)在回水的干管上，它主要是在循環(huán)水泵的吸水口周圍，因?yàn)榛厮母晒芩艿膲毫κ钦麄€(gè)系統(tǒng)的最低點(diǎn)，在水泵對(duì)其進(jìn)行施加壓力時(shí)，它所承受的壓力是整個(gè)系統(tǒng)最低的。此外，在對(duì)膨脹水箱的底部進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)比設(shè)備或者是最高管道的頂部高出1米到1.5米的高度。膨脹水箱要按照?qǐng)D紙進(jìn)行制作，在水箱的里面和外面都應(yīng)該做好防腐的準(zhǔn)備，做好灌水的試驗(yàn)，在對(duì)膨脹水箱進(jìn)行加工制作的過(guò)程中可以把每一個(gè)管道的接口開(kāi)好。安好膨脹水箱并且經(jīng)過(guò)試驗(yàn)之后才可以連接配管。配管和水箱之間應(yīng)該具備法蘭、活接頭和可拆卸件。閥門的設(shè)置不能設(shè)置在膨脹水箱的循環(huán)管和膨脹管上，另外，循環(huán)管和膨脹管還應(yīng)盡可能的減少?gòu)澒?，更不可以出現(xiàn)倒坡存氣的地方。在把信號(hào)管接入水箱時(shí)，所接入的高度必須要高于循環(huán)管和膨脹管，還要接在可以通暢排水和方便觀察的地方，在信號(hào)管的末端應(yīng)該設(shè)有截止閥。在設(shè)置液位自動(dòng)化的控制器的地方不可以再設(shè)置信號(hào)管。在完成整個(gè)膨脹水箱的配管之后，需要進(jìn)行灌水的試驗(yàn)。整個(gè)水系統(tǒng)在灌水的過(guò)程中通暢都是根據(jù)膨脹水箱而進(jìn)行的，水箱的定位應(yīng)高于信號(hào)管，這樣系統(tǒng)的補(bǔ)水就可以到達(dá)水位的高度，剩下的容積可以留出在水系統(tǒng)的熱膨脹處。

5 膨脹水箱的類型與容積計(jì)算

膨脹水箱可以分為閉式和開(kāi)式兩種類型。開(kāi)式的膨脹水箱的安裝十分簡(jiǎn)單，需要投資的成本也較少，但是在和空氣接觸的時(shí)候很容易受到空氣的腐蝕，受到建筑和高溫等的限制，很難得到擴(kuò)建。從箱內(nèi)的壓力變化進(jìn)行考慮，膨脹水箱也可以分成變壓式和定壓式兩種類型。而水箱的容積主要是根據(jù)系統(tǒng)最大的水溫的變化幅度和水容量決定的，可以按照所給出的方法進(jìn)行計(jì)算：Vex=β×△T max×Vsy，其中，V ex代表膨脹水箱的容積；β則代表水箱內(nèi)水的體積的膨脹系數(shù)，β=0.000 6℃-1，Vsy指的是系統(tǒng)在開(kāi)始的情況下水的容積，詳細(xì)信息可見(jiàn)表1，△T max為水溫的最大的波動(dòng)值，低溫水的主要供暖系統(tǒng)△T max=95-20=75℃，其中，Vex=0.000 6×75=0.045Vsy，而空調(diào)水系統(tǒng)則是：△T max=12-7=5℃，Vex=0.000 6×5=0.003Vsy。

表1 水系統(tǒng)的總?cè)萘浚↙/M3空調(diào)面積）

6 結(jié)束語(yǔ)

膨脹水箱相對(duì)于空調(diào)水系統(tǒng)起著不可忽視的作用，為了確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，必須采用正確的定壓方法，選用和設(shè)置正確的定壓裝置。膨脹水箱在很大程度上使空調(diào)系統(tǒng)的定壓得到改善，安裝十分方便，成本低，在空調(diào)的系統(tǒng)應(yīng)用中有十分可觀的前景。

[1]張盛月.膨脹水箱在空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].科技風(fēng)，2011，01(15):65-66.

[2]劉云祥.鋼制管材在空調(diào)水系統(tǒng)中的選型及應(yīng)用[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2011，09(15):116-117.

[4]隋遠(yuǎn)峰，彭 勃.新型管材在中央空調(diào)水系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].黑龍江科技信息，2012，05(15):96-97.

The App lication ofExpansion tank in Air ConditioningWater System is Discussed in this Paper

ZHOU Tong
（Grand TheatreManagementOffice inWenzhou，Wenzhou Zhejiang325000，China）

With the continuous development of society,more and more widespread application of air conditioning,expansion tank is part of closed air conditioning system is very important,stability is related to the air conditioner.Mainly on the expansion tank is analyzed and studied in theworking principle and installation ofair conditioningwater system,and the volume ofexpansion tank is calculated,providing scientific and rational basis for the use of expansion tank in air conditioning system.

expansion tank；air conditioningwater system；application

TU931.3

B

1672-545X（2014）04-0184-03

2014-01-08

周 通（1985—），男，浙江溫州人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，研究方向?yàn)闄C(jī)電工程。