關(guān)于閉式熱水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)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(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置壓力式膨脹罐，且膨脹罐宜設(shè)置在加熱設(shè)備的熱水循環(huán)回水管上，但是在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中常存在膨脹罐該設(shè)置于熱水循環(huán)回水管內(nèi)循環(huán)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(tǒng)內(nèi)熱水變化等情況對膨脹罐的設(shè)置位置進(jìn)行簡單論述。

【關(guān)鍵字】閉式熱水供應(yīng)系統(tǒng)；膨脹罐；設(shè)置位置；熱水循環(huán)泵

1、 前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們對于生活品質(zhì)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(tǒng)也越來越完善了。

建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)分為集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)、局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)和區(qū)域熱水供應(yīng)系統(tǒng)。其中集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)在民用建筑系統(tǒng)使用較多。熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)使用對象、建筑物的特點(diǎn)、熱水用水量、用水規(guī)律、用水點(diǎn)分布、熱源類型、水加熱設(shè)備及操作管理?xiàng)l件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選擇合適的系統(tǒng)形式。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)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(wǎng)供給一棟（不含單棟別墅）或數(shù)棟建筑物所需熱水的供應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)宜用于熱水用量較大、用水點(diǎn)比較集中的建筑，如：標(biāo)準(zhǔn)較高的居住建筑、旅館、公共浴室、醫(yī)院、療養(yǎng)院、體育館、游泳池、大型飯店以及較為集中的工業(yè)企業(yè)建筑等。

按熱水供應(yīng)系統(tǒng)的壓力工況不同，分為開式和閉式系統(tǒng)；閉式熱水供應(yīng)系統(tǒng)是指熱水管系不與大氣相通，即在所有配水點(diǎn)關(guān)閉后整個管系與大氣隔絕，形成密閉系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)中應(yīng)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(shí)的熱水供應(yīng)系統(tǒng)可采用安全閥等泄壓措施；日用熱水量大于30 m3時(shí)的熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置壓力式膨脹罐，膨脹罐的功能是補(bǔ)償加熱設(shè)備及管網(wǎng)中水溫升高后水體積的膨脹量，以防系統(tǒng)超壓。

2、 膨脹罐的設(shè)置

《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）（2009年版）第5.4.21.3條規(guī)定：膨脹罐宜設(shè)置在加熱設(shè)備的熱水循環(huán)回水管上。

根據(jù)該規(guī)定，膨脹罐可設(shè)置于熱水循環(huán)回水管內(nèi)循環(huán)泵的上游或者下游。經(jīng)查閱，建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊第二版（上冊）表4.3-2、全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-給水排水2009年版表6.7.8-1及國標(biāo)圖集01S122-1～10內(nèi)的配管示意圖中的閉式熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的膨脹罐均設(shè)置于熱水循環(huán)回水管內(nèi)循環(huán)泵的下游。但另一觀點(diǎn)認(rèn)為膨脹罐設(shè)置于循環(huán)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(tǒng)為閉式環(huán)通，設(shè)置該處亦可吸收熱水系統(tǒng)因溫升產(chǎn)生的熱水膨脹量。

3、 膨脹罐作用

膨脹罐的功能是補(bǔ)償加熱設(shè)備及管網(wǎng)中水溫升高后水體積的膨脹量，以防系統(tǒng)超壓、保證系統(tǒng)安全使用，同時(shí)節(jié)能節(jié)水。

閉式熱水系統(tǒng)中水溫升高主要發(fā)生在加熱設(shè)備內(nèi)，根據(jù)熱脹冷縮原理，冷水補(bǔ)水及熱水回水經(jīng)加熱設(shè)備加熱后體積膨脹，因設(shè)備內(nèi)管道容積固定，膨脹后所產(chǎn)生的水壓從加熱設(shè)備所連接的管道處往外擴(kuò)散，所以閉式系統(tǒng)水溫升高后水體積的膨脹量首先發(fā)生于加熱器附近。因集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)管網(wǎng)往往比較復(fù)雜，管線長度相對較長，其中發(fā)生因施工或者機(jī)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(shí)傳遞至膨脹罐內(nèi)進(jìn)行泄壓，從而發(fā)生管道破裂等受損現(xiàn)象，膨脹罐宜設(shè)置于加熱設(shè)備附近。

根據(jù)波-馬氣體定律，一定質(zhì)量的氣體在一定溫度下，壓力與容積的乘積為常數(shù)。因此系統(tǒng)內(nèi)水溫升高產(chǎn)生的膨脹量進(jìn)入氣壓膨脹罐，既能滿足對于系統(tǒng)的泄壓，也能對整個供水系統(tǒng)的供水提供穩(wěn)壓作用。

膨脹罐宜設(shè)置于加熱設(shè)備的熱水循環(huán)回水管上，因熱水循環(huán)回水管內(nèi)水溫相對于熱水供水管內(nèi)偏低，從而使膨脹罐內(nèi)的膠囊處于較低溫度的工作狀態(tài)，利于延長膠囊的使用時(shí)間。

4、 工程實(shí)例

以上海武警政治學(xué)院工程項(xiàng)目為例：1#學(xué)員宿舍，10層，建筑高度33.04m，建筑面積約為1.1萬m2，共計(jì)425人。采用全日制閉式集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)。熱水供應(yīng)采用太陽能熱水系統(tǒng)，不足的部分由食堂及服務(wù)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(tǒng)選擇雙罐強(qiáng)制循環(huán)間接加熱系統(tǒng)（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(shè)置在宿舍的屋頂?shù)奈蓓敗＠渌?jì)算溫度5度，熱水系統(tǒng)采用干管及立管機(jī)械循環(huán)，熱水供水溫度60℃，管網(wǎng)末端溫度低于50℃時(shí)，打開熱水循環(huán)泵對管網(wǎng)循環(huán)加熱，管網(wǎng)末端溫度大于等于55℃時(shí)循環(huán)停止。熱水系統(tǒng)配置二臺（互備）熱水循環(huán)水泵。

5、 結(jié)論

（1）對閉式熱水供應(yīng)系統(tǒng)而言，日用熱水量大于30 m3時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)熱水量較多，膨脹量較大，應(yīng)設(shè)置壓力式膨脹罐，且膨脹罐宜設(shè)置于加熱設(shè)備與熱水回水泵之間。

（2）膨脹罐設(shè)置于熱水回水干管處，不能保證及時(shí)對熱水系統(tǒng)內(nèi)因溫升產(chǎn)生的熱水膨脹量進(jìn)行泄壓，留有安全隱患。

（3）膨脹罐設(shè)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(shè)置于熱水設(shè)備出口處，與規(guī)范沖突，膨脹罐內(nèi)膠囊處于較高溫度的工作狀態(tài)，設(shè)備容易老化，需較短時(shí)間頻繁更換，不節(jié)約。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）（2009年版）

[2]建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊第二版（上冊）中國建筑工業(yè)出版社

[3]全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-給水排水2009年版 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司

[4]國標(biāo)圖集01S122-1～10 批準(zhǔn)文號 建設(shè)【2001】86