定压补水装置介绍与设计计算

常见的采暖、空调水系统定压形式可分为：膨胀水箱定压、气压罐定压、变频泵定压补水等定压方式。本文介绍了定压补水装置及其设计计算方法，供参考。

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01

补水泵设计计算

补水泵扬程 应保证补水压力比系统补水点压力高30~50kpa，也可按下式确定：

Hp  = 1.15（ PA  +  H1  +  H2  -  ρgh ）

式中

PA  — 系统补水点压力，pa

H1  — 补水泵吸入管路总阻力损失，pa

H2  — 补水泵压出管路总阻力损失，pa

h  — 补水箱最低水位高出系统补水点的高度，m

补水泵流量： 补水泵总小时流量宜为系统水容量的5%，不得超过10%。

循环水系统的小时泄漏量： 宜按系统水容量的1%计算。

供冷和采用空调器供热的空调水系统可按表一估算，室外管线较长时应取较大值。

表一 空调水系统的单位水容量

循环水系统的补水点：

宜设在循环水泵的吸入侧母管上；当补水压力低于补水点压力时，应设置补水泵。

补水泵的选型：

a、 扬程比系统补水点压力高30~50kpa；

b、 总小时流量宜为系统水容量的5%；

c、 系统较大时宜设置2台泵，平时用一台，初期上水或事故补水时2台水泵同时运行（一般设置2台补水泵）

定压点最低压力要求：

定压点宜设在循环水泵的吸入侧。

1） 循环水温度60℃

2） 循环水温度t≤60℃的水系统，可取系统最高点的压力高于大气压力5kpa；

定压补水装置安装示意图

02

高位膨胀水箱的定压补水系统

膨胀水箱定压原理是通过水箱容积的缓冲调节作用，通过水箱高低水位的控制，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。

膨胀水箱位置应该根据系统型式、作用半径、建筑物的高度、供水温度等具体因素来选择。其安装位置及高度不同，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、不超压、不倒空，并有足够循环动力的要求。

其中开式膨胀水箱将水箱设在系统的最高点，通常接在循环水泵吸水口的回水干管上。

1、膨胀水箱的容积计算：

V  ≥  Vmin  =  Vt  +  Vp

式中， 

V- 水箱的实际有效容积（L）；

Vmin— 水箱的最小有效容积（L）；

Vt— 水箱的调节容积（L），不应小于3min平时运行的补水泵流量，且应保证水箱的调节水位高差不小于200mm；

Vp— 系统的最大膨胀水量（L）。

2、系统的最大膨胀水量按下式计算：

Vp = 1.1 *（ ρ1  -  ρ2 ）/ ρ2 * 1000 Vc

式中

ρ1、ρ2 -水受热膨胀前、后的密度（kg/m ³ ），可按表2确定；

Vc -系统水容量（m ³ ）

表2 一个大气压下水的密度

表3 常用系统单位水容量的最大膨胀量

注： 系统供回水温度按平均水温计；采暖和空调热水加热前水温按5℃计，空调冷水受热后按30℃计。

A. 空调水系统采用冷水、热水共用的双管系统时，开式膨胀水箱有效容积的大小应按冬季工况确定。

B. 膨胀水箱的最低水位应高于采暖/空调水系统最高点1.0m以上。

C. 水箱高度大于等于1500mm时，应设内外人梯，水箱高度大于等于1800mm时，应设两组玻璃管液位计，液位计可用法兰连接或螺纹连接，其搭设长度为70~200mm。

D. 膨胀管在重力循环系统中应安装在供水总立管的顶端；在机械循环系统中应接至系统定压点上，一般接至水泵吸入口前。

E. 循环管接至系统回水干管上，该点与定压点之间应保持不小于1.5~3m的水平距离。

03

气压罐定压

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，由于气压罐内气体高压缩性的缓冲作用，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限时，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。若系统压力超过设定的最高压力值时，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。

A. 设置气压罐定压但不容纳膨胀水量的补水系统， 气压罐容积应按下式确定：

V ≥ Vmin =（ β * Vt ）/（1- α1 ）

式中

V —气压罐实际总容积（L）

Vmin —气压罐最小容积（L）

Vt —调节容积（L），应不小于3min平时运行的补水泵流量（当采用变频泵时，上述补水泵流量可按额定转速时补水泵流量的1/3~1/4确定）

β —容积附加系数，隔膜式气压罐取1.05；

α1 —压力比， α1 =（ P1 +100）/（ P2 +100）， P1 和 P2 为补水泵启动压力和停泵压力（表压kpa），应综合考虑气压罐容积和系统的最高运行工作压力的因素取值，宜取0.65~0.85.

气压罐工作压力值（表压kpa）应如下确定：

1） 安全阀开启压力 P4 ，不得使系统内管网和设备承受压力超过其允许工作压力；

2） 膨胀水量开始流回补水箱时电磁阀的开启压力 P3 ，宜取 P3 =0.9P4；

3） 补水泵启动压力 P1 （定压点最低压力并增加10kpa的富余量）

4） 补水泵停泵压力 P2 ，也为膨胀水量停止流回补水箱时电磁阀的关闭压力，宜取 P2 =0.9 P3 ；

B. 设置隔膜式气压罐定压且容纳膨胀水量的补水系统， 容纳膨胀水量的气压罐容积应如下确定：

Vz ≥ Vzmin = Vxmin *（ P2max + 100）/（ P2max - P0 ）

式中

Vz —气压罐实际总容积（L）

Vzmin —气压罐最小总容积（L）

Vxmin —气压罐应吸纳的最小水容积（L），同上 Vmin ；

P0 —无水时气压罐的起始充气压力（表压kpa）

P2max —气压罐正常运行的最高压力（表压kpa）,即最高水温时的停泵压力。

气压罐工作压力值如下确定：

1） 充气压力 P0 ，满足定压点最低压力要求；

2） 安全阀开启压力 P3 ，不得使系统内管网和设备承受压力超过其允许工作压力；

3） 正常运行时最高压力 P2max ，宜取 P2max =0.9 P3 ；

闭式膨胀定压罐的安装位置，安装在水泵入口处。