淺談采暖空調(diào)系統(tǒng)恒壓點(diǎn)的定壓

張秀梅

1 恒壓點(diǎn)作用及數(shù)值

采暖空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，把循環(huán)水泵運(yùn)行或停止時(shí)，系統(tǒng)壓力保持恒定的點(diǎn)稱為系統(tǒng)的恒壓點(diǎn)。保持恒壓點(diǎn)處所要求的壓力值，能使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)論是運(yùn)行狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)系統(tǒng)均不超壓、不汽化、不缺水，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此維持恒壓點(diǎn)處合理的恒壓值是至關(guān)重要的，恒壓點(diǎn)值為:

其中，H靜為系統(tǒng)最高點(diǎn)與循環(huán)泵入口的高差，m(水柱);H汽為系統(tǒng)頂部熱水汽化壓力，m(水柱);H裕為富裕水頭，m(水柱)，一般取1 m～5 m水柱。

2 系統(tǒng)的定壓方式

根據(jù)采暖、空調(diào)水系統(tǒng)定壓形式的不同可分為開式膨脹水箱定壓、氣壓罐定壓和變頻補(bǔ)水泵定壓三種定壓方式。

2.1 開式膨脹水箱定壓

2.1.1 工作原理

利用開式高位膨脹水箱吸收系統(tǒng)膨脹水量，并為系統(tǒng)定壓。

2.1.2 設(shè)計(jì)選型

開式膨脹水箱的有效容積按下式計(jì)算:

其中，Vx為開式膨脹水箱有效容積，m3;Vt為開式膨脹水箱調(diào)節(jié)容積，m3;Vp為系統(tǒng)最大膨脹水量，m3。

調(diào)節(jié)容積Vt應(yīng)不小于3 min平時(shí)運(yùn)行的補(bǔ)水泵流量，且保持水箱調(diào)節(jié)水位高差不小于200 mm。

表1 常用采暖、空調(diào)水系統(tǒng)的膨脹量

常用采暖、空調(diào)水系統(tǒng)的Vp/Vc可參考表1取值。

設(shè)計(jì)工況如果與表1不符，系統(tǒng)最大膨脹水量按下式計(jì)算:

供熱時(shí)，Vp=(ρ0/ρ－1)Vc;供冷時(shí)，Vp=(1 － ρ0/ρ)Vc。

其中，ρ0為水密度，采暖或空調(diào)(冬季運(yùn)行)系統(tǒng)，取充水溫度t0時(shí)水密度;空調(diào)冷水系統(tǒng)取夏季系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度t0對(duì)應(yīng)的水密度，kg/m3;ρ為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水的平均密度，kg/m3，取供/回水溫度時(shí)密度的平均值。

其中，Vc為系統(tǒng)水容量。

公式中需知道系統(tǒng)水容量及補(bǔ)水泵流量即可完成計(jì)算。

空調(diào)系統(tǒng)的水容量見表2。供暖系統(tǒng)的水容量見表3。

補(bǔ)水泵小時(shí)流量宜為系統(tǒng)水容量的5%，不得超過(guò)10%，補(bǔ)水泵揚(yáng)程應(yīng)保證補(bǔ)水壓力比系統(tǒng)補(bǔ)水點(diǎn)壓力高30 kPa～50 kPa。

表2 空調(diào)水系統(tǒng)的單位水容量表 L/m2

表3 供暖系統(tǒng)各種設(shè)備供給每1 kW熱量的水容量Vc L

2.1.3 特點(diǎn)

1)控制簡(jiǎn)單，系統(tǒng)水力穩(wěn)定性好，初投資少，凡是有條件安裝開式高位水箱的系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮這種定壓方式;2)適用于中小型熱水采暖系統(tǒng)與空調(diào)水系統(tǒng)，但安裝高度與位置經(jīng)常受建筑條件制約。

2.2 氣壓罐的定壓設(shè)計(jì)選型

2.2.1 工作原理

氣壓水罐連接在系統(tǒng)恒壓點(diǎn)處，罐上裝有安全閥和電接點(diǎn)壓力表，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)水受熱膨脹時(shí)罐的水位升高，氣體空間減小，壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到上限壓力P2時(shí)由自控裝置(電接點(diǎn)壓力表或其他設(shè)施)使補(bǔ)給水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如果壓力進(jìn)一步升高，罐頂安全閥啟動(dòng)，排氣使罐內(nèi)壓力下降。當(dāng)系統(tǒng)水溫下降或漏水時(shí)，罐內(nèi)水位下降，氣體壓力降低，降至P1時(shí)，此時(shí)上部補(bǔ)氣，同時(shí)控制補(bǔ)給水泵自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水。系統(tǒng)內(nèi)恒壓點(diǎn)壓力穩(wěn)定在P1～P2之間。

2.2.2 設(shè)計(jì)選型

其中，V為氣壓罐的實(shí)際容積，m3;Vmin為氣壓罐的最小容積，m3;Vt為氣壓罐調(diào)節(jié)容積，不宜小于3 min平時(shí)運(yùn)行的補(bǔ)水泵流量，m3，當(dāng)采用變頻泵，補(bǔ)水泵流量可按額定轉(zhuǎn)速時(shí)補(bǔ)水泵流量的1/3～1/4確定;β為容積附加系數(shù)，隔膜式氣壓罐取1.05;α=，P1和 P2分別為補(bǔ)水泵啟動(dòng)壓力和停泵壓力(表壓kPa)，應(yīng)綜合考慮氣壓罐容積和系統(tǒng)的最高運(yùn)行工作壓力的因素取值，宜取0.65～0.85，必要時(shí)可取0.5～0.9。

工作壓力:

1)補(bǔ)水泵啟動(dòng)壓力P1，m。滿足定壓點(diǎn)下限要求并增加10 kPa的裕量。定壓點(diǎn)下限應(yīng)符合:循環(huán)水溫度為60℃～95℃時(shí)，應(yīng)使系統(tǒng)最高點(diǎn)的壓力高于大氣壓力10 kPa以上;循環(huán)水溫度不大于60℃的系統(tǒng)，應(yīng)使系統(tǒng)最高點(diǎn)壓力高于大氣壓力5 kPa以上。

2)補(bǔ)水泵停止壓力P2:

其中，P2取值應(yīng)保證系統(tǒng)設(shè)備不超壓，宜取0.9P3。

3)電磁閥開啟壓力P3=P2+(2～4)m，宜取0.9P4。

4)安全閥開啟壓力即膨脹罐最大工作壓力P4=P3+(1～2)m，且不應(yīng)超過(guò)系統(tǒng)中設(shè)備的允許工作壓力。

2.2.3 特點(diǎn)

1)適用于水質(zhì)凈化要求、含氧量要求較高的采暖或空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)，且安裝位置靈活。2)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水、自動(dòng)排氣、自動(dòng)泄水和自動(dòng)過(guò)壓保護(hù)。

2.3 變頻調(diào)速補(bǔ)水泵定壓系統(tǒng)

2.3.1 工作原理

安裝在定壓點(diǎn)處的壓力傳感器受到補(bǔ)水泵出口壓力值(即系統(tǒng)定壓點(diǎn)的值)后，反饋回變頻控制柜，與給定壓力比較后，控制變頻器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使補(bǔ)水泵流量隨之變化。當(dāng)補(bǔ)水泵出口壓力低于給定壓力值時(shí)，供電頻率增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，水泵流量增大;反之流量則減小;如果超過(guò)給定壓力值，則自動(dòng)停機(jī)。這樣通過(guò)變化水泵流量的方法可保證系統(tǒng)壓力不變，自動(dòng)定壓補(bǔ)水。若系統(tǒng)超壓，則靠安全閥泄水。

2.3.2 設(shè)計(jì)選型

變頻補(bǔ)水泵流量:總小時(shí)流量宜為系統(tǒng)水容量的5%，不超過(guò)10%。

變頻補(bǔ)水泵揚(yáng)程:應(yīng)保證補(bǔ)水泵壓力比系統(tǒng)補(bǔ)水點(diǎn)壓力高30 kPa～50 kPa。

2.3.3 特點(diǎn)

1)運(yùn)行管理方便，達(dá)到設(shè)定壓力自動(dòng)停機(jī)，低于設(shè)定壓力自動(dòng)開機(jī)補(bǔ)水，不需專人管理;2)與常用補(bǔ)水泵相比節(jié)省電能;3)變頻補(bǔ)水泵定壓方式不適用于2 500 kW以下或無(wú)室外管道的采暖空調(diào)系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了采暖、空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)恒壓點(diǎn)的確定值及其作用，介紹了開式膨脹水箱、氣壓水罐、變頻調(diào)速補(bǔ)水泵(不含可調(diào)壓的)補(bǔ)水定壓方式、工作原理、設(shè)計(jì)造型、各自的特點(diǎn)，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)合理的應(yīng)用。

［1］05k210，采暖空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)定壓［Z］.

［2］實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］《工廠熱水采暖》編寫小組.工廠熱水采暖［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

［4］崔宏波.熱水供暖系統(tǒng)水力工況分析及調(diào)節(jié)設(shè)施［J］.山西建筑，2010，36(3):192-193.