膨脹水箱在空調水系統中的應用探討

周 通

(溫州大劇院管理處，浙江 溫州 325000)

膨脹水箱在空調水系統中的應用探討

周 通

(溫州大劇院管理處，浙江 溫州 325000)

隨著社會的不斷發展，空調的應用越來越普遍，膨脹水箱是閉式空調系統十分重要的組成部分,關系著整個空調的穩定性。主要對膨脹水箱在空調水系統的工作原理和安裝進行了分析和研究，并對膨脹水箱的容積進行了計算，為膨脹水箱在空調系統中的利用提供了科學合理的依據。

膨脹水箱；空調水系統；應用

膨脹水箱是組成閉式空調系統的十分重要的部分，同時，它也非常容易受到忽略，在工程的應用過程中，空調系統的連接方式和膨脹水箱可以決定整個空調系統運行的穩定性，膨脹水箱的容積計算亦是整個空調系統正常運行不可缺少的部分。文章對膨脹水箱的容積計算、安裝方式和工作原理進行了闡述。

1 膨脹水箱的作用和構造

制作膨脹水箱一般都是用鋼板進行制作，根據國家規定的圖集制作，它的形狀主要有方形和圓形兩種，它的具體作用主要是:

（1）經過水的加熱之后，膨脹水箱的水容積會膨脹，避免損壞系統；

（2）可以使水系統里面的空氣有效排除在外;

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

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

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

（6）膨脹水箱連接凝結水的補水和DWS，主要防止TCS系統向外界的泄漏。閉式膨脹水箱可以有效的吸收因為系統的溫度變化而產生的閉式水的收縮或者是膨脹。閉式膨脹水箱的報警裝置和水位儀表主要作用是控制和監測水箱的水位，并且可以有效的檢測出系統的泄漏情況。

2 膨脹水箱連接點水壓布局

水系統的開式系統水泵能耗大，所以一般都不采用開示系統，而是采用閉式系統。水泵在運轉的時候，水系統里面的水壓分布和系統的連接網絡，膨脹管和水泵在系統里面有著直接的聯系[1]。膨脹水箱在空調系統內所處的位置是水系統內的恒基點，也是工程設計中點膨脹水箱所處的連接位置。但是根據建筑的不同，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點是水系統中工作壓力為最低的地方，不管其是處在工作狀態還是處于靜止狀態，a點的壓力都是固定的h，也就是說這個點的靜水壓力冷水機組在入口處的壓力為Pb，其計算方式如下：

其中，

h1是水系統的水位高度；

ΔPa-b為a-b段管道的總壓降。

圖1 水系統示意圖

水泵的出口處壓力P1是水系統里面最大的工作壓力點，計算公式是：

其中，

H是水泵揚程；

ΔPa-b-c是a-c段設備、管道的總壓降。最低的層風機盤管的工作壓力是Pf是：

一般情況下，Pf必須要小于設備可以承受的最大壓力。當膨脹水箱連接到b點時，b點是恒壓點，Pb=h1，Pc=h1-ΔPb-c，和連接點a進行比較，系統的工作壓力提高了ΔPa-b。膨脹水箱連接到c點的時候，c點是恒壓點，水泵的入口壓力Pc=h1，水泵的出口壓力P1=h1。和連接點b進行比較，冷水機組的工作壓力會加大，增加的值為冷水機制的壓力降ΔPb-c，同時，最低的層風機盤管的工作壓力增加約為：

Pf的工作壓力一般都會超過風機盤管的工作壓力，所以必須要注意。在特殊的情況下，膨脹水箱可以連接在d點的位置。為了有效的保證a點不會發生負壓，所以必須提高膨脹水箱的安裝高度，從a點的h2提高到h3，而且必須滿足h3-h2叟ΔPd-a，也就是說，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會根據水量的變化而改變，如果水道的水量增加的話，也會造成該點的水壓。根據上面的敘述，高層的建筑為了有效的使水系統的工作壓力最低，膨脹水箱連接在a點較為有利，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，那么冷水機組的入口處壓力Pb計算為：

由此可見，因為低層的建筑h1非常小，甚至小于ΔPa-b，最后可能會導致系統出現負壓的情況，這是在施工和工程設計中不允許出現的。所以，應該把膨脹水箱連接在回水總管冷水機組入口處b點的位置上。

2.3 機房位于屋頂的頂層

為了有效的減少下部設備的承壓或者是其他的原因，有時候可以把機房設備設置在屋頂的頂層。這個時候，膨脹水箱的連接點會發生變化。如果連接在a點，Pa=h2，Pd=h2-ΔPa-b-d，d 點容易產生負壓。如果連接在d點，d點是恒壓點，Pd=h2；Pc=H+h2-ΔPd-c，Pe=h1-ΔPd-e。由此可見，膨脹水箱連接在d點是有利益的。在實際的工程中，建筑的高度一般是盡可能的控制在100m的范圍內，上述的方案應用得比較少，圖2為上下分別設置冷源示意圖。

圖2 上下分別設置冷源示意圖

3 膨脹水箱對閉式的水系統的定壓影響

開式系統和閉式系統的主要區別是：開式系統的界面一般不止一個系統和大氣的界面相通，而閉式系統只能有一個系統和大氣的界面進行相通。閉式系統需要一個定壓系統的恒壓點，在空調的水系統上，定壓方法必須是合理有效的，如果對定壓力施與過高的壓力，那系統的整體壓力也會不斷的增多，如果施與系統的壓力超過了設備、閥門和管道的承受能力，就會很容易造成事故。但是施與系統的壓力也不能過于低，如果壓力過低，則很容易出現停泵的現象，會對系統的頂部造成負壓，系統會出現倒空的情況。下次使用時應該放掉系統里面的空氣，以免發生氣堵。膨脹水箱在整個系統中起的作用是定壓。膨脹水箱可以有效的避免水系統出現水倒空的情況。確保水系統不管是在停止或者是運行的過程中，保證設備和管路內有足夠的水可以利用，防止系統發生倒空，把空氣吸進來[2]。如果系統的水量不足，壓力就會逐漸的降低，但是膨脹水箱可以自動的為系統補充足夠的水源。如果系統的水體積出現膨脹，壓力過高，那么膨脹水箱可以自動的把系統內多余的水量排除，使壓力保持在一個平衡的狀態。其次，膨脹水箱可以避免水系統內的水發生水汽化。在系統之中，水系統所要承受的壓力是最小的，水系統的汽化飽和壓力一定必須低于水系統里水溫在最高處所要承受的壓力。

4 膨脹水箱的安裝方法

膨脹水箱除可以對系統起到定壓的作用外，同時還實現了膨脹和補水這兩個功能。方法十分可靠和簡單，水力的穩定性相對較好。在設計膨脹水箱的過程中應該把它設在空調水系統的最高位置上，一般都是設在回水的干管上，它主要是在循環水泵的吸水口周圍，因為回水的干管所受的壓力是整個系統的最低點，在水泵對其進行施加壓力時，它所承受的壓力是整個系統最低的。此外，在對膨脹水箱的底部進行設計時，應比設備或者是最高管道的頂部高出1米到1.5米的高度。膨脹水箱要按照圖紙進行制作，在水箱的里面和外面都應該做好防腐的準備，做好灌水的試驗，在對膨脹水箱進行加工制作的過程中可以把每一個管道的接口開好。安好膨脹水箱并且經過試驗之后才可以連接配管。配管和水箱之間應該具備法蘭、活接頭和可拆卸件。閥門的設置不能設置在膨脹水箱的循環管和膨脹管上，另外，循環管和膨脹管還應盡可能的減少彎管，更不可以出現倒坡存氣的地方。在把信號管接入水箱時，所接入的高度必須要高于循環管和膨脹管，還要接在可以通暢排水和方便觀察的地方，在信號管的末端應該設有截止閥。在設置液位自動化的控制器的地方不可以再設置信號管。在完成整個膨脹水箱的配管之后，需要進行灌水的試驗。整個水系統在灌水的過程中通暢都是根據膨脹水箱而進行的，水箱的定位應高于信號管，這樣系統的補水就可以到達水位的高度，剩下的容積可以留出在水系統的熱膨脹處。

5 膨脹水箱的類型與容積計算

膨脹水箱可以分為閉式和開式兩種類型。開式的膨脹水箱的安裝十分簡單，需要投資的成本也較少，但是在和空氣接觸的時候很容易受到空氣的腐蝕，受到建筑和高溫等的限制，很難得到擴建。從箱內的壓力變化進行考慮，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系統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行計算：Vex=β×△T max×Vsy，其中，V ex代表膨脹水箱的容積；β則代表水箱內水的體積的膨脹系數，β=0.000 6℃-1，Vsy指的是系統在開始的情況下水的容積，詳細信息可見表1，△T max為水溫的最大的波動值，低溫水的主要供暖系統△T max=95-20=75℃，其中，Vex=0.000 6×75=0.045Vsy，而空調水系統則是：△T max=12-7=5℃，Vex=0.000 6×5=0.003Vsy。

表1 水系統的總容量（L/M3空調面積）

6 結束語

膨脹水箱相對于空調水系統起著不可忽視的作用，為了確保系統能夠正常運行，必須采用正確的定壓方法，選用和設置正確的定壓裝置。膨脹水箱在很大程度上使空調系統的定壓得到改善，安裝十分方便，成本低，在空調的系統應用中有十分可觀的前景。

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

[2]劉云祥.鋼制管材在空調水系統中的選型及應用[J].制冷空調與電力機械，2011，09(15):116-117.

[4]隋遠峰，彭 勃.新型管材在中央空調水系統中的應用探討[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，工學學士，研究方向為機電工程。