膨胀水箱与定压装置参考选型及安装使用

来源：热能圈

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当供暖系统中的水受热而膨胀时，系统管道的总容积不变，那么膨胀出来的水就要有空间容纳；另外温度的变化会导致压力剧烈变化（PV=nRT，管道容积是定值）这时系统的安全阀无法及时泄压，从而对系统造成冲击，也造成了安全阀和补水阀的频繁运作，降低了使用寿命，给后期运行增加了成本；如没有安装安全阀情况下，系统的压力会随着温度升高而增高，这时会导致管道、阀门或设备在高压下运行，出现强度破坏和疲劳损坏。这就是需要安装膨胀装置的原因。  

     

目前供暖系统常见的两种定压补水装置：  

01

定压罐定压补水装置

①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。  

气体定压罐定压补水装置主要由气压罐、补水泵、安全阀、压力控制器、软水箱等组合而成。而气体定压罐主要由罐体、橡胶气囊、充排气阀以及法兰盘组成，在罐体与气囊之间预充有氮气。  

 

 

②系统中定压点压力确定  

定压点压力的高低要考虑两个因素，一个是系统运行时任一点都不超压，二是系统停运时系统不倒空。如果定压点的压力过高，系统中的每一点的压力也就相应的增高，导致管道、阀门或设备等在高压下运行，出现强度破坏或疲劳损坏。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-系统最高点压力  

 (2)补水泵停泵压力P2：  

P2=（P1+0.1）/β-0.1  

β：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（压强）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％。

在实际工程计算中，系统水容量并不容易准确计算出来，进而根据设计、施工经验估算，如下所示：

02

膨胀水箱定压补水装置

     

     

     

①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。  

     

②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。  

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。  

③开式膨胀水箱容积计算方法：  

Vp=αΔt Vs  

Vp-膨胀水箱有效容积

α-水的体积膨胀系数 α=0.0006，1/℃；  

Δt-系统内最大水温变化值℃；  

Vs- 系统内的总容量，即管道和设备内的总容水量。

03

定压补水装置与膨胀水箱定压补水装置的优缺点对比

     

     

     

分类	优点	缺点
闭式膨胀定压罐（适应大面积高建筑物的需要）	水与空气隔离，减轻水系统腐蚀	造价高，体积较大占用空间大
布置灵活，不受位置高度限制	必须有补水箱，软水处理
通常安装在泵房内不存在防冻问题	因有补水泵，消耗一定电能，运行费用高
实现设备集中控制管理，维修使用较方便	系统压力波动大，不能有效防止非正常情况系统超压的问题
较好地防止系统出现汽化及水击现象	补水泵启动频繁，泵的寿命低
开式膨胀水箱	结构简单、造价低	水与空气接触有氧化腐蚀缺陷
自动补水、排气	对空间位置要求必须安装在水系统的最高处
安全、少维护、运行费用低 、压力稳定、不用电	对防冻要求高，0度以下地区必须考虑防冻保温
有效消除系统非正常工况下的超压	不适应大面积以及高层 、超高层建筑物需要

04

安装位置示意图

闭式膨胀定压罐的安装位置，安装在水泵入口处。
 

 

     

开式膨胀水箱的安装位置，定压点的选择：水系统回水总管的最高点处。  

     

     

05

囊式定压罐

     

     

     

结构图  
 

 

 

工作过程示意图  

 

 

06

如何正确使用膨胀罐

（1）自动排气阀： 
对于水系统，必须在系统最高点设置自动排气阀，并且所有几字弯处都要设置。   

（2）压力表的设置： 
如果定压罐充注的氮气泄漏，水系统压力会降低，可能导致空气进入水系统。因此可以采用两种方法进行维护：一是设置自动压力保护报警设备，报警值根据设置位置确定；二是人工方法进行日常维护，在安全组件上安装压力表，日常巡检时观察安全组件上压力表值，发现压力异常及时处理。   

（3）安全阀的设置： 
出现（2）的意外，如果没有及时发现，且系统有自动补水功能，当水温升高时还可能使水系统承压超标，应在最高压力点附近设置安全阀来泄压。注意安全阀的压力设定值，应保证正常工作时不能超过安全阀动作的设定点。   

 

07

膨胀罐的安装

·      建议将膨胀罐安装在温较低的地方，避免高温水加速气囊的老化。  

·  闭式循环系统严禁将膨胀罐安装在循环泵的出口，以免造成水泵的气蚀，降低水泵的使用寿命。  

· 可水平或垂直安装，使用金属软管把膨胀罐连接到系统，埋地螺钉固定膨胀罐的支脚，保证使用过程中的平稳。  

·  膨胀罐附近要安装安全阀，避免在系统压力异常的时候损坏膨胀罐和系统其他部件。  

·  膨胀罐与系统之间要安装球阀，便于膨胀罐的检测、维护以及气囊的更换。  

 

08

膨胀罐安装使用注意事项

1.膨胀罐出厂的预充压力已设定，根据罐子的大小，一般体积小于150L的膨胀罐预充压力为1.5bar，200L或以上的预充压力为2bar。若此压力不合适，也可在供应商的指导下充/放气。  

2.测试膨胀罐气囊时建议直接用水压测试，严禁使用锐利的器件触碰气囊。  

3.若该膨胀罐是放在特殊场合，应告知供应商，以便有相关的膜体对应使用。  

4.膨胀罐的工作介质一般为水或防冻液的混合物（水的比例不得小于50%），其他介质需打电话咨询。  

5.膨胀罐应定期检查其预充压力，如果发现压力下降，应及时补气，以免影响其正常使用。  

6.膨胀罐罐体标签上有注明工作温度和最大工作压力，严禁超出此范围。  

7.应严格按照公式计算膨胀罐容积，膨胀罐过小会引起安全阀的频繁起跳、自动补水阀频繁补水。  

8.膨胀罐的最大工作压力跟其罐体上标注的预充压力一一对应，如果因使用需要改变其预充压力，最大工作压力随之改变，基本遵循以下规律：预充压力减小，最大工作压力减小，具体减少到多少要计算；预充压力增大，UI大工作压力不变。  

9.应每6个月（或一年）检查一次膨胀罐预充压力大小，如发现气压不足应及时补气。     

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