燃氣采暖熱水爐用膨脹水箱預充壓力及選型分析

孟令建 曹立國 徐恒善 劉克

（青島經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司 山東青島 266101）

1 引言

目前，市場上部分燃氣采暖熱水爐無論機器本身功率大小，均配置同型號的膨脹水箱，并且預充壓力一致，如此會對采暖系統(tǒng)和采暖爐本身帶來諸多問題。若預充壓力偏大會導致選擇的膨脹水箱偏大，造成不必要的浪費；若預充壓力偏小，則在系統(tǒng)未加熱之前就有一部分采暖水進入膨脹水箱，占用了膨脹水箱本身的容積，在系統(tǒng)加熱到最高溫度時就會導致安全閥泄壓?；诖?，筆者對其進行理論及實例分析說明如何正確選擇膨脹水箱及預充壓力。

2 隔膜式膨脹水箱選型的理論分析

正確選擇的隔膜式膨脹水箱應該在系統(tǒng)水加熱到最高溫度時，其壓力低于安全閥設定壓力0.3Bar左右，低于設定壓力0.3bar的富余量能防止安全閥泄水。

隔膜式膨脹水箱選型的第一步是計算氮氣預充壓力，通過公式1計算。正確的空氣預充壓力保證膨脹水箱隔膜在系統(tǒng)注水后未加熱時完全膨脹到殼體。

Pa=Ps+0.3（公式1）

其中：

Pa=空氣預充壓力（bar）；

Ps=系統(tǒng)靜壓（bar），指膨脹水箱的接口到系統(tǒng)最高點的這段距離的水柱壓力，比如此距離為10.2米，系統(tǒng)靜壓為1bar。

計算了空氣預充壓力值后，可以通過公式2計算膨脹水箱最低容積：

其中：

V=膨脹水箱最低容積（L）；

△e=水加熱膨脹系數(shù)差，即水加熱到最高溫度的系數(shù)減去水冷卻時的溫度系數(shù)；

C=系統(tǒng)總水量；

Pi=起始壓力，為Pa+1bar的大氣壓；

Pf=最終壓力，安全閥設定的最大壓力+1bar的大氣壓。

3 隔膜式膨脹水箱選型的實例分析

3.1 膨脹水箱實例分析

燃氣采暖熱水爐配地板采暖和暖氣片采暖是當前分戶采暖最常見的兩種方式。在相同的采暖條件下，地板采暖與暖氣片采暖相比，以其低水溫、低溫差和高流量的特點，會給用戶帶來更舒適的采暖體驗。因此，筆者以地板采暖為例分析膨脹水箱的選型及預充壓力的大小對系統(tǒng)乃至膨脹水箱選型的影響。

(1)設定條件

采暖面積120m 的平層房屋；

地暖管鋪設面積M=120m；

地暖管采用PE-X，DN20*2.0；

房屋溫度設定18℃，熱負荷指標q=100Kcal/m ·h，熱媒水出回水溫差為△T=20℃，供水溫度60℃，回水溫度40℃；

地暖管平均分成n=5回路，每回路地暖管L=120m。

(2)計算過程

查PE-X管特征表(表1)得PE-X，DN20*2.0管容水量為0.2L/m，則系統(tǒng)總水量C=n×L×0.2=120L。

表1 PE-X管特征表

熱媒水供回水平均溫差T=50℃；

查表2得到水加熱膨脹系數(shù)e相對于水溫4℃時體積的膨脹系數(shù)，得出△e=0.01207。

計算空氣預充壓力：

Ps取0.2bar，則Pa=Ps+0.3=0.5bar；

安全閥設定的最高壓力為3bar，則：

膨脹水箱最小容積

若膨脹水箱的預充壓力大于計算值，如Pa=1bar，則：

膨脹水箱最小容積

由①②比較可知，相同的采暖系統(tǒng)條件，膨脹水箱預充壓力增加無疑增大了膨脹水箱的容量，在倡導節(jié)能的今天，這無疑是一種浪費。

若膨脹水箱的預充壓力小于計算值，如pa=0.4bar，系統(tǒng)充水壓力0.5bar，由于系統(tǒng)充水壓力大于膨脹水箱預充壓力Pa，則有在系統(tǒng)充滿水未加熱時就有一部分水進入膨脹水箱，待系統(tǒng)水加熱到最高溫度時，系統(tǒng)水的壓力已經(jīng)超過了安全閥的泄壓值，導致安全閥泄壓。

3.2 膨脹水箱的選型

由于市場上的膨脹水箱容積規(guī)格較固定，因此計算出來的膨脹水箱容積不一定有相應的準確的規(guī)格，選型時計算值在商用規(guī)格的10%的范圍內(nèi)即可。

表2 水加熱膨脹系數(shù)e相對于水溫4℃時體積的膨脹系數(shù)

4 總結

膨脹水箱的預充壓力是決定膨脹水箱容積和整個采暖系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素，預充壓力大于計算值會導致膨脹水箱選型過大，在倡導節(jié)能的今天這無疑是一種浪費；預充壓力小于計算值，會導致系統(tǒng)安全閥泄壓，給用戶帶來不必要的麻煩。故在燃氣采暖熱水爐膨脹水箱選型時應正確計算膨脹水箱預充壓力后，依據(jù)膨脹水箱容積規(guī)格正確選型。

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[2]郭全.燃氣壁掛鍋爐及其應用技術.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

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[4]陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007