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1.暖通空调系统补水装置的作用,是采暖或空调水系统冷热介质(水),在系统内不倒空、不汽化、不压,并保持有有一定供系统循环的压力,系统冷热交换稳定正常。
目前暖通空调系统常用有以下几种定压补水装置:
①.膨胀水箱定压补水装置;
②.定压罐定压补水装置;
③.变频泵定压补水装置;其他如连续补水泵补水、水射器补水、自来水直接补水等装置,因为其适用范围小或缺陷使用少,这里不做介绍。
2、膨胀水箱:膨胀水箱定压原理: 膨胀水箱定压原理是通过水箱容积的缓冲调节作用,通过水箱低水位的控制,实现补水(溢流)的作用,以调节由于系统水温变化或泄漏引起的系统介质(水)的容积变化,保持其系统冷热媒介(水)压力的相对恒定。它是中小型系统和空调水系统常用的定压装置之一。膨胀水箱位置:膨胀水箱位置应该根据系统型式、作用半径、建筑物的度、供水温度等具体因素来选择。其安装位置及度不同,给系统产生的工况也不同。可靠的系统,其工况必须满足不汽化、不压、不倒空,并有足够循环动力的要求。开式膨胀水箱将水箱设在系统的点,通常接在循环水泵吸水口的回水干管上。
膨胀水箱型式的分类:分开式(位)和闭式(落地)闭式膨胀水箱容积计算:Vt=Vs(v2/v1-1-3αΔt)/(1-P1/P2)
Vt—膨胀水箱容积:m3
Vs—系统水总容量:m3
v1—低温时水的比容,m3/Kg;
v2—温时水的比容,m3/Kg;
α—线性膨胀系数,钢为11.7×10-6℃-1,铜为11.7×10-6℃-1
Δt—水系统中大温差,℃(一般为5)
P1—低温时水压力,KpaP2—温时水压力,Kpa P1、P2的确定:P1,箱体静压头+系统**部的小压力值P2,运行时压力 开式膨胀水箱容积计算方法:Vp=αΔtVs
Vp---膨胀水箱容积,m3
α---水的体积膨胀系数,α=0.0006,1/℃
Δt---系统内大水温变化值,℃Vs---系统内的总水容量,m3
说明:当水箱同时用于采暖和采冷时分别计算,取大值点:(1)点:它具有装置简单、安全、少维护、运行费用低、压力稳定、不用电等;可以消除系统非正常工况下的压。(2)缺点:对点有空间位置要求;系统有氧化腐蚀缺陷;不适应大面积以及层、层建筑物需要。
3、定压罐:定压罐工作原理:定压罐定压,是在膨胀水箱基础上发展起来的一类定压补水装置,其原理同闭式膨胀水箱。当系统水温变化或泄漏引起水的容积变化时,由于气压罐内气体压缩性的缓冲作用,使系统压力稳定在预设的压力范围内。如果系统压力下降至预设压力的下**,由电接点继电器动作启动补水泵,使之向系统供水,直至压力达到预定的的压力上限值时止。若系统压力过设定的压力值时,安全阀自行向软水箱或排水系统泄水降压。以维持系统的压力平衡。该装置由气压罐、补水泵、安全阀、电接点压力表、控制箱等组合而成。 系统中定压点压力确定:定压点压力的低要考虑两个因素,一个是系统运行时任一点都不压,二是系统停运时系统不倒空。如果定压点的压力过,系统中的每一点的压力也就相应的增,导致管道、阀门或设备等在压下运行,出现度破坏或疲劳损坏。压力设置太低,系统就会倒空出现气堵,而导致介质循环不畅。气压罐工作压力值按以下方法确定(推荐)(1)补水泵启动压力P1:P1=Po+0.005;“Po”系统点压力 (2)补水泵停泵压力P2: P2=(P1+0.1)/β-0.1β:工作压力比,一般取0.65~0.85 (3)安全阀开启压力P3: P3=P2+0.03式中压力(压)计算单位均为“MPa” 气压罐总容积: V=Vt/(1-β)Vt-调节水量(m3),为补水泵3min的流量,且保持水箱调节水位不小于200mm。估算时取膨胀水量的一半。
补水泵流量:补水泵流量(每小时)选择应不小于系统水容量的4%~5%。点:(1)点:布置灵活,不受度的限制;实现设备集中控制管理,维修使用较方便;系统的氧化腐蚀减轻;较地防止系统出现汽化及水击现象;适应大面积建筑物的需要。(2)缺点:补水泵启动频繁,泵的寿命低;系统压力波动大,不能防止非正常情况系统压的问题;不能断电能源浪费较大,运行费用;体积较大占空间大。
4、变频装置:基本原理:变频调速定压补水装置,是在定压罐以后发展起来的,是变频调速技术和膨胀水箱技术的结合。其基本原理是根据传感器采集的系统的水压力变化,通过逻辑计算调整电源频率,平滑无级地调整补水泵转速,即调节补水量,以达到实现系统恒压点压力相对恒定的目的。该定压方式的关键设备是变频器。其工作原理是先把通用50HZ的交流电转为直流电,再通过变频器把直流电变换为所需频率的交流电。通过补水泵电源频率的改变,达到调节补水泵转速、调节补水量,从而达到调节系统水压力目的。电机频率与转速的关系为:n=60f(1-S)/P或f=nP/60(1-S)式中:n一水泵交流电机转速;f一电源频率,Hz;S一转差率,一般为5左右;P一电机的对数。 由上式可看出,当P、S一定时,水泵电机转速与输入电源的频率成正比;由水泵性可知,水泵流量与转速成正比,所以调节电源频率即可直接调节补水泵流量,以调整系统内流体介质因为系统温度或泄漏等原因引起的压力变化。补水泵流量:补水泵流量(每小时)选择应不小于系统水容量的4%~5%。变频器的频率调节范围:一般调节范围为5~50Hz之间,也有使用频电源变频器范围可以达到400Hz,但对变频器本身和电机要求,
不经济。 实际使用中要根据定系统具体情况,通过建立系统模型,计算系统(取样点)压力与补水泵执行频率的关系,并在调试过程中加以调整,终实现系统水介质不倒空、不压并维持一定运行工作压力的目的。变频器规格根据补水泵参数选择:用工控机容易实现上述目的,采用变频调速技术和工控机(PLC)技术,对补水泵进行闭环控制。根据循环水系统中瞬时失水量的大小与相应的压力值两种参数,经工控机的模拟量模块处理后控制变频调速器,自动调节水泵转速,使循环水系统补水点压力恒定在系统的静水压线上,可达到压力波动小、加节能的。点:(1)点:有定压罐的点,但较定压罐解决了补水泵启动频繁,影响寿命,耗费电能多的问题;罐体的容积小占空间小;操作方便人性化;适应大面积层暖通空调系统。(2)缺点:设备贵投资大,针对各个体需建立频率与系统定压模型,对使用、调整、维修人员技术要求;相对膨胀水箱耗能,受电源影响。
5、实例:某工程,为5层结构,总面积20000m2。采暖(外网一次水经板式换热器换热)和空调(变风量新风机组加风机盘管)季节切换。共用管路水系统及末端系统。补水装置设计使用定压罐补水泵装置。在使用中发现频繁启动现象严重,因为其运行不连续,在冬季使用,采暖停运再启动时,定压装置快速补足系统压力,而启运后水温大幅上升导致系统压力严重压。因为泄压阀设计装在系统和定压装置之间的止回阀近定压装置一侧,以防止定压装置失灵,所以对止回阀近系统末端一侧压力升无法保护,而导致末端金属软管等损坏漏水。针对上述情况,根据系统度不,使用面积小、补水量小的点,改成在系统点(电梯设备间)加设自流式软化水装置和不锈钢膨胀水箱补水装置,代替定压罐补水。既解决了以上问题,又节约了运行维修费用和设备间空间,至今运行正常。
结语:装置,包括暖通空调定压补水装置的选用,都要客观分析具体情况及需要。所谓的科学的装置也有其实用范围和局限性。应该要从实际出发,从安全性、可靠性、稳定性、性、经济型、可操作性等多方面综合考评选用。贵的、或者所谓的未必是适合的,适合的才是的科学的。
基本功能
本定压装置具备常用λ设置的膨胀箱水的三项基本功能:
( 1)调节系统水体由于温度波动而引起的膨胀及收缩──胀缩;
( 2)使系统某点压力恒定──定压;
( 3)当系统发生泄?时向系统补水──补水;
本装置尚具备的另一持殊功能
( 4)周期性的排析溶于水体的气体 ── 排气。
适用范围
( 1 ) t ≤ 120 ℃的热水采暧系统
( 2 ) t ≤ 130 ℃的热水供热系统
( 3 )冬夏共用的双管、三管制空调水系统
( 4 )δ设开式贮热水箱的生活热水供应系统
装置点
( 1 )配有微处理机,控制功能多。精度,定压点控制精度可达Δ P =± 0.01MPa 。
( 2 )设定值可根据工程需要调整:
定压值 Pd ──如建筑加层 6m ,只要将 Pd 调 0.06MPa 即可 ;
定压精度Δ P ──可调到± 0.01Mpa 或± 0.02Mpa 或± 0.03Mpa …;
冬季主要解决水升温膨胀,可将隔膜腔水λ设定在低λ。反之夏季设定在λ;
( 3 )罐本体不承压属常压容器──隔膜与钢罐夹层有一通气管,故隔膜腔内水亦处于常压,便于补水及排气。
( 4 )罐体容积率达 90 %──隔膜外表与钢罐内壁可紧贴故容积率,致使外形小,而充氮隔膜罐一般容积率仅 30 %,即外形要大三倍。
( 5 )隔膜柔性佳,挠曲疲劳试验达 45 万次,允许持续温度 70 ℃以下,短时间允许达
120 ℃。
( 6 )水泵起动有延迟功能──为防止由于非正常原因频繁起动水泵、水泵设有延迟功能,当压力下降,稳定几秒(可设定)后水泵再予开动。
( 7 )水泵还设有制起动──如 24 小时内水泵不运转,就会自动制短时运转,亦可手动制运转。
( 8 )补水配管中设有隔离阀──可补水不致逆流污染水源。比常用的止回阀为
( 9 )连续不断的排气功能──使系统循环水中含气不断析出,系统正常运行。
( 10 )自动补水──水量达下限,水泵有断电保护,补水电磁阀打开适量补水后,水泵才可运行。
( 11 )所配定压泵低耗运行平稳无振动,节能,并设有备用泵,两台水泵可互为备用,提了设备的运行安全性。
( 12 )运行情况时刻显示──便于观察、记?、调试及排除故障。
( 13 )加说明
( 14 )大限度地采暧系统处于密闭状态,防止促使腐蚀的空气侵入采暧系统。
( 15 )工厂化组装,方便施工安装,现场只要接线接管即可。
设计选型
工程设计时只要算出系统水体的膨胀容积 V O (升)及提出要求的定压点设定值 P O 即可从规格表中选型。
( 1 )系统水体的膨胀容积: V O = 0.0006 Δ t V A 1.1~1.2
式中 : 0.0006 ── 水的体积膨胀系数。
Δ t──系统水体正常运行时温度波动范Χ,建议取10℃。
V A ──加热设备、系统配管及末端装置总的水容量(升)建议按实计算。
1.1~1.2──低限贮水量10~20%。
( 2)定压点设定值P d 由工程设计者酌情确定。
系统定压值: P d ≥(H+1)+1/2△P
式中 : P d ——定压值(m)。
H——系统点到本定压装置之间差(m)。
△P——定压值P d 许可的波动值(m)。若许可波动值为±3(m),则△P为6(m)。
设计重要提示
( 1 )本装置可置于地下室热力间或技术夹层内。因其上均系小口径配管易冻坏,故切忌?天设置,影响正常工作。
( 2 )供电要求稳妥可靠,否则应采取技术措施。
( 3 )排气管与膨胀管均应连于循环泵吸入侧回水总管上,按水流方向先接排气管 20 相距 2 米以外处再接膨胀管 19 ,即回水先流经排气管接点再流经膨胀管接点(定压点)。
( 4 )补水管连接处只要求 0.05MPa 压力即可,若补水压力达不到此要求时,则要辅以其他技术措施。