摘要：本文從使用（而非設(shè)計）的角度，介紹了幾種常用暖通空調(diào)定壓補水裝置基本原理、性能特點等。以便于廣大用戶根據(jù)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(jīng)濟環(huán)保及便于操作要求的裝置。
　　關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)、定壓補水、性能特點、合理選用
　　
　　1、引言
　　暖通空調(diào)系統(tǒng)補水裝置的作用，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(xù)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(diào)節(jié)作用，通過水箱高低水位的控制，實現(xiàn)補水（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)動力的要求。
　　開式膨脹水箱將水箱設(shè)在系統(tǒng)的最高點，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(tǒng)水總?cè)萘?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(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—低溫時水壓力，KpaP2—高溫時水壓力，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(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(yōu)點：它具有裝置簡單、安全、少維護、運行費用低、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：對最高點有空間位置要求；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)展起來的一類定壓補水裝置，其原理同閉式膨脹水箱。當系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起水的容積變化時，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，由電接點繼電器動作啟動補水泵，使之向系統(tǒng)供水，直至壓力達到預(yù)定的的壓力上限值時止。若系統(tǒng)壓力超過設(shè)定的最高壓力值時，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、補水泵、安全閥、電接點壓力表、控制箱等組合而成。
　　系統(tǒng)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(tǒng)運行時任一點都不超壓，二是系統(tǒng)停運時系統(tǒng)不倒空。如果定壓點的壓力過高，系統(tǒng)中的每一點的壓力也就相應(yīng)的增高，導(dǎo)致管道、閥門或設(shè)備等在高壓下運行，出現(xiàn)強度破壞或疲勞損壞。壓力設(shè)置太低，系統(tǒng)就會倒空出現(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)補水泵啟動壓力P1:
　　P1=Po+0.005;“Po”系統(tǒng)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?cè)莘e:
　　V=Vt/(1-β)
　　Vt-調(diào)節(jié)水量(m3),為補水泵3min的流量,且保持水箱調(diào)節(jié)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(yīng)不小于系統(tǒng)水容量的4％～5％。
　　特點：（1）優(yōu)點：布置靈活，不受高度的限制；實現(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：補水泵啟動頻繁,泵的壽命低；系統(tǒng)壓力波動大，不能有效防止非正常情況系統(tǒng)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(diào)速定壓補水裝置，是在定壓罐以后發(fā)展起來的，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，通過邏輯計算調(diào)整電源頻率，平滑無級地調(diào)整補水泵轉(zhuǎn)速，即調(diào)節(jié)補水量，以達到實現(xiàn)系統(tǒng)恒壓點壓力相對恒定的目的。
　　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(diào)節(jié)補水泵轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)補水量，從而達到調(diào)節(jié)系統(tǒng)水壓力目的。
　　電機頻率與轉(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一電機的極對數(shù)。
　　由上式可看出，當P、S一定時，水泵電機轉(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)補水泵流量，以調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)流體介質(zhì)因為系統(tǒng)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(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到400Hz，但對變頻器本身和電機要求高，不經(jīng)濟。
　　實際使用中要根據(jù)特定系統(tǒng)具體情況，通過建立系統(tǒng)模型，計算系統(tǒng)（取樣點）壓力與補水泵執(zhí)行頻率的關(guān)系，并在調(diào)試過程中加以調(diào)整，最終實現(xiàn)系統(tǒng)水介質(zhì)不倒空、不超壓并維持一定運行工作壓力的目的。
　　變頻器規(guī)格根據(jù)補水泵參數(shù)選擇：用工控機更容易實現(xiàn)上述目的，采用變頻調(diào)速技術(shù)和專用工控機(PLC)技術(shù),對補水泵進行閉環(huán)控制。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)中瞬時失水量的大小與相應(yīng)的壓力值兩種參數(shù),經(jīng)工控機的模擬量模塊處理后控制變頻調(diào)速器,自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,使循環(huán)水系統(tǒng)補水點壓力恒定在系統(tǒng)的靜水壓線上，可達到壓力波動小、更加節(jié)能的效果。
　　特點：（1）優(yōu)點：有定壓罐的優(yōu)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(yīng)大面積高層暖通空調(diào)系統(tǒng)。（2）缺點：設(shè)備貴投資大，針對各個體需建立頻率與系統(tǒng)定壓模型，對使用、調(diào)整、維修人員技術(shù)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(qū)黨委組織部培訓中心工程，為5層結(jié)構(gòu)（機場附近限高），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)（變風量新風機組加風機盤管）季節(jié)切換。共用管路水系統(tǒng)及末端系統(tǒng)。
　　補水裝置設(shè)計使用定壓罐補水泵裝置。在使用中發(fā)現(xiàn)頻繁啟動現(xiàn)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(xù)，在冬季使用，采暖停運再啟動時，定壓裝置快速補足系統(tǒng)壓力，而啟運后水溫大幅上升導(dǎo)致系統(tǒng)壓力嚴重超壓。因為泄壓閥設(shè)計裝在系統(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，所以對止回閥近系統(tǒng)末端一側(cè)壓力升高無法保護，而導(dǎo)致末端金屬軟管等損壞漏水。
　　針對上述情況，根據(jù)系統(tǒng)高度不高，使用面積小、補水量小的特點，改成在系統(tǒng)最高點（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水裝置，代替定壓罐補水。既解決了以上問題，又節(jié)約了運行維修費用和設(shè)備間空間，至今運行正常。
　　6、結(jié)語
　　任何裝置，包括暖通空調(diào)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(yīng)該要從實際出發(fā)，從安全性、可靠性、穩(wěn)定性、先進性、經(jīng)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。
　　
　　參考文獻：
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　　2、李麗星。熱水系統(tǒng)的定壓方式與定壓點，《科技情報開發(fā)與經(jīng)濟》，1997
　　3、劉夢真王宇清。《高層建筑采暖設(shè)計技術(shù)》，機械工業(yè)出版社，2004