關于閉式熱水系統內設置膨脹罐位置的簡要論述

謝紹銓

【摘要】日用熱水量大于30 m3的閉式熱水供應系統中應設置壓力式膨脹罐，且膨脹罐宜設置在加熱設備的熱水循環回水管上，但是在實際工程設計中常存在膨脹罐該設置于熱水循環回水管內循環泵的上游還是下游的爭議。本文通過分析膨脹罐作用與熱水系統內熱水變化等情況對膨脹罐的設置位置進行簡單論述。

【關鍵字】閉式熱水供應系統；膨脹罐；設置位置；熱水循環泵

1、 前言

隨著社會經濟的發展與人們對于生活品質要求的日益增長，面向人民大眾的各式建筑物所配備的熱水系統也越來越完善了。

建筑熱水供應系統分為集中熱水供應系統、局部熱水供應系統和區域熱水供應系統。其中集中熱水供應系統在民用建筑系統使用較多。熱水供應系統應根據使用對象、建筑物的特點、熱水用水量、用水規律、用水點分布、熱源類型、水加熱設備及操作管理條件等因素，經技術經濟比較后選擇合適的系統形式。集中熱水供應系統是指在熱交換站、鍋爐房或加熱間集中制備熱水后、通過熱水管網供給一棟（不含單棟別墅）或數棟建筑物所需熱水的供應系統。該系統宜用于熱水用量較大、用水點比較集中的建筑，如：標準較高的居住建筑、旅館、公共浴室、醫院、療養院、體育館、游泳池、大型飯店以及較為集中的工業企業建筑等。

按熱水供應系統的壓力工況不同，分為開式和閉式系統；閉式熱水供應系統是指熱水管系不與大氣相通，即在所有配水點關閉后整個管系與大氣隔絕，形成密閉系統。閉式系統中應采用有安全閥的承壓水加熱器。日用熱水量小于等于30 m3時的熱水供應系統可采用安全閥等泄壓措施；日用熱水量大于30 m3時的熱水供應系統應設置壓力式膨脹罐，膨脹罐的功能是補償加熱設備及管網中水溫升高后水體積的膨脹量，以防系統超壓。

2、 膨脹罐的設置

《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）（2009年版）第5.4.21.3條規定：膨脹罐宜設置在加熱設備的熱水循環回水管上。

根據該規定，膨脹罐可設置于熱水循環回水管內循環泵的上游或者下游。經查閱，建筑給水排水設計手冊第二版（上冊）表4.3-2、全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水2009年版表6.7.8-1及國標圖集01S122-1～10內的配管示意圖中的閉式熱水供應系統中的膨脹罐均設置于熱水循環回水管內循環泵的下游。但另一觀點認為膨脹罐設置于循環泵的上游有利于防止水泵吸水降壓引起熱水氣化，且熱水系統為閉式環通，設置該處亦可吸收熱水系統因溫升產生的熱水膨脹量。

3、 膨脹罐作用

膨脹罐的功能是補償加熱設備及管網中水溫升高后水體積的膨脹量，以防系統超壓、保證系統安全使用，同時節能節水。

閉式熱水系統中水溫升高主要發生在加熱設備內，根據熱脹冷縮原理，冷水補水及熱水回水經加熱設備加熱后體積膨脹，因設備內管道容積固定，膨脹后所產生的水壓從加熱設備所連接的管道處往外擴散，所以閉式系統水溫升高后水體積的膨脹量首先發生于加熱器附近。因集中熱水供應系統管網往往比較復雜，管線長度相對較長，其中發生因施工或者機械故障等原因造成的管道堵塞可能性偏大，為避免因管道堵塞造成膨脹水量不能及時傳遞至膨脹罐內進行泄壓，從而發生管道破裂等受損現象，膨脹罐宜設置于加熱設備附近。

根據波-馬氣體定律，一定質量的氣體在一定溫度下，壓力與容積的乘積為常數。因此系統內水溫升高產生的膨脹量進入氣壓膨脹罐，既能滿足對于系統的泄壓，也能對整個供水系統的供水提供穩壓作用。

膨脹罐宜設置于加熱設備的熱水循環回水管上，因熱水循環回水管內水溫相對于熱水供水管內偏低，從而使膨脹罐內的膠囊處于較低溫度的工作狀態，利于延長膠囊的使用時間。

4、 工程實例

以上海武警政治學院工程項目為例：1#學員宿舍，10層，建筑高度33.04m，建筑面積約為1.1萬m2，共計425人。采用全日制閉式集中熱水供應系統。熱水供應采用太陽能熱水系統，不足的部分由食堂及服務中心鍋爐房提供的90/70℃的高溫水輔助加熱。太陽能熱水供水系統選擇雙罐強制循環間接加熱系統（水箱-水罐），集熱器集中放置在屋面上。水罐采用半容積式水-水熱交換器，集熱器采用熱管式真空管型承壓式太陽能集熱器。集熱器設置在宿舍的屋頂的屋頂。冷水計算溫度5度，熱水系統采用干管及立管機械循環，熱水供水溫度60℃，管網末端溫度低于50℃時，打開熱水循環泵對管網循環加熱，管網末端溫度大于等于55℃時循環停止。熱水系統配置二臺（互備）熱水循環水泵。

5、 結論

（1）對閉式熱水供應系統而言，日用熱水量大于30 m3時，系統內熱水量較多，膨脹量較大，應設置壓力式膨脹罐，且膨脹罐宜設置于加熱設備與熱水回水泵之間。

（2）膨脹罐設置于熱水回水干管處，不能保證及時對熱水系統內因溫升產生的熱水膨脹量進行泄壓，留有安全隱患。

（3）膨脹罐設置于熱水回水泵吸水管段，有利于防止水泵吸水降壓引起熱水氣化，但留有安全隱患。

（4）膨脹罐設置于熱水設備出口處，與規范沖突，膨脹罐內膠囊處于較高溫度的工作狀態，設備容易老化，需較短時間頻繁更換，不節約。

參考文獻：

[1]《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）（2009年版）

[2]建筑給水排水設計手冊第二版（上冊）中國建筑工業出版社

[3]全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水2009年版 住房和城鄉建設部工程質量安全監管司

[4]國標圖集01S122-1～10 批準文號 建設【2001】86