淺談采暖空調系統恒壓點的定壓

張秀梅

1 恒壓點作用及數值

采暖空調水循環系統運行時，把循環水泵運行或停止時，系統壓力保持恒定的點稱為系統的恒壓點。保持恒壓點處所要求的壓力值，能使整個系統無論是運行狀態還是靜止狀態系統均不超壓、不汽化、不缺水，保持系統的正常運行，因此維持恒壓點處合理的恒壓值是至關重要的，恒壓點值為:

其中，H靜為系統最高點與循環泵入口的高差，m(水柱);H汽為系統頂部熱水汽化壓力，m(水柱);H裕為富裕水頭，m(水柱)，一般取1 m～5 m水柱。

2 系統的定壓方式

根據采暖、空調水系統定壓形式的不同可分為開式膨脹水箱定壓、氣壓罐定壓和變頻補水泵定壓三種定壓方式。

2.1 開式膨脹水箱定壓

2.1.1 工作原理

利用開式高位膨脹水箱吸收系統膨脹水量，并為系統定壓。

2.1.2 設計選型

開式膨脹水箱的有效容積按下式計算:

其中，Vx為開式膨脹水箱有效容積，m3;Vt為開式膨脹水箱調節容積，m3;Vp為系統最大膨脹水量，m3。

調節容積Vt應不小于3 min平時運行的補水泵流量，且保持水箱調節水位高差不小于200 mm。

表1 常用采暖、空調水系統的膨脹量

常用采暖、空調水系統的Vp/Vc可參考表1取值。

設計工況如果與表1不符，系統最大膨脹水量按下式計算:

供熱時，Vp=(ρ0/ρ－1)Vc;供冷時，Vp=(1 － ρ0/ρ)Vc。

其中，ρ0為水密度，采暖或空調(冬季運行)系統，取充水溫度t0時水密度;空調冷水系統取夏季系統運行時環境溫度t0對應的水密度，kg/m3;ρ為系統運行時水的平均密度，kg/m3，取供/回水溫度時密度的平均值。

其中，Vc為系統水容量。

公式中需知道系統水容量及補水泵流量即可完成計算。

空調系統的水容量見表2。供暖系統的水容量見表3。

補水泵小時流量宜為系統水容量的5%，不得超過10%，補水泵揚程應保證補水壓力比系統補水點壓力高30 kPa～50 kPa。

表2 空調水系統的單位水容量表 L/m2

表3 供暖系統各種設備供給每1 kW熱量的水容量Vc L

2.1.3 特點

1)控制簡單，系統水力穩定性好，初投資少，凡是有條件安裝開式高位水箱的系統應優先考慮這種定壓方式;2)適用于中小型熱水采暖系統與空調水系統，但安裝高度與位置經常受建筑條件制約。

2.2 氣壓罐的定壓設計選型

2.2.1 工作原理

氣壓水罐連接在系統恒壓點處，罐上裝有安全閥和電接點壓力表，當系統內水受熱膨脹時罐的水位升高，氣體空間減小，壓力升高，當壓力達到上限壓力P2時由自控裝置(電接點壓力表或其他設施)使補給水泵停止運轉。如果壓力進一步升高，罐頂安全閥啟動，排氣使罐內壓力下降。當系統水溫下降或漏水時，罐內水位下降，氣體壓力降低，降至P1時，此時上部補氣，同時控制補給水泵自動啟動補水。系統內恒壓點壓力穩定在P1～P2之間。

2.2.2 設計選型

其中，V為氣壓罐的實際容積，m3;Vmin為氣壓罐的最小容積，m3;Vt為氣壓罐調節容積，不宜小于3 min平時運行的補水泵流量，m3，當采用變頻泵，補水泵流量可按額定轉速時補水泵流量的1/3～1/4確定;β為容積附加系數，隔膜式氣壓罐取1.05;α=，P1和 P2分別為補水泵啟動壓力和停泵壓力(表壓kPa)，應綜合考慮氣壓罐容積和系統的最高運行工作壓力的因素取值，宜取0.65～0.85，必要時可取0.5～0.9。

工作壓力:

1)補水泵啟動壓力P1，m。滿足定壓點下限要求并增加10 kPa的裕量。定壓點下限應符合:循環水溫度為60℃～95℃時，應使系統最高點的壓力高于大氣壓力10 kPa以上;循環水溫度不大于60℃的系統，應使系統最高點壓力高于大氣壓力5 kPa以上。

2)補水泵停止壓力P2:

其中，P2取值應保證系統設備不超壓，宜取0.9P3。

3)電磁閥開啟壓力P3=P2+(2～4)m，宜取0.9P4。

4)安全閥開啟壓力即膨脹罐最大工作壓力P4=P3+(1～2)m，且不應超過系統中設備的允許工作壓力。

2.2.3 特點

1)適用于水質凈化要求、含氧量要求較高的采暖或空調循環水系統，且安裝位置靈活。2)易于實現自動補水、自動排氣、自動泄水和自動過壓保護。

2.3 變頻調速補水泵定壓系統

2.3.1 工作原理

安裝在定壓點處的壓力傳感器受到補水泵出口壓力值(即系統定壓點的值)后，反饋回變頻控制柜，與給定壓力比較后，控制變頻器調節電動機轉速，使補水泵流量隨之變化。當補水泵出口壓力低于給定壓力值時，供電頻率增加，電動機轉速提高，水泵流量增大;反之流量則減小;如果超過給定壓力值，則自動停機。這樣通過變化水泵流量的方法可保證系統壓力不變，自動定壓補水。若系統超壓，則靠安全閥泄水。

2.3.2 設計選型

變頻補水泵流量:總小時流量宜為系統水容量的5%，不超過10%。

變頻補水泵揚程:應保證補水泵壓力比系統補水點壓力高30 kPa～50 kPa。

2.3.3 特點

1)運行管理方便，達到設定壓力自動停機，低于設定壓力自動開機補水，不需專人管理;2)與常用補水泵相比節省電能;3)變頻補水泵定壓方式不適用于2 500 kW以下或無室外管道的采暖空調系統。

3 結語

本文介紹了采暖、空調循環水系統恒壓點的確定值及其作用，介紹了開式膨脹水箱、氣壓水罐、變頻調速補水泵(不含可調壓的)補水定壓方式、工作原理、設計造型、各自的特點，在工程設計中應合理的應用。

［1］05k210，采暖空調循環水系統定壓［Z］.

［2］實用供熱空調設計手冊［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［3］《工廠熱水采暖》編寫小組.工廠熱水采暖［M］.北京:國防工業出版社，2004.

［4］崔宏波.熱水供暖系統水力工況分析及調節設施［J］.山西建筑，2010，36(3):192-193.