燃?xì)獠膳療崴疇t用膨脹水箱預(yù)充壓力及選型分析

孟令建 曹立國 徐恒善 劉克

（青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司 山東青島 266101）

1 引言

目前，市場上部分燃?xì)獠膳療崴疇t無論機器本身功率大小，均配置同型號的膨脹水箱，并且預(yù)充壓力一致，如此會對采暖系統(tǒng)和采暖爐本身帶來諸多問題。若預(yù)充壓力偏大會導(dǎo)致選擇的膨脹水箱偏大，造成不必要的浪費；若預(yù)充壓力偏小，則在系統(tǒng)未加熱之前就有一部分采暖水進入膨脹水箱，占用了膨脹水箱本身的容積，在系統(tǒng)加熱到最高溫度時就會導(dǎo)致安全閥泄壓。基于此，筆者對其進行理論及實例分析說明如何正確選擇膨脹水箱及預(yù)充壓力。

2 隔膜式膨脹水箱選型的理論分析

正確選擇的隔膜式膨脹水箱應(yīng)該在系統(tǒng)水加熱到最高溫度時，其壓力低于安全閥設(shè)定壓力0.3Bar左右，低于設(shè)定壓力0.3bar的富余量能防止安全閥泄水。

隔膜式膨脹水箱選型的第一步是計算氮氣預(yù)充壓力，通過公式1計算。正確的空氣預(yù)充壓力保證膨脹水箱隔膜在系統(tǒng)注水后未加熱時完全膨脹到殼體。

Pa=Ps+0.3（公式1）

其中：

Pa=空氣預(yù)充壓力（bar）；

Ps=系統(tǒng)靜壓（bar），指膨脹水箱的接口到系統(tǒng)最高點的這段距離的水柱壓力，比如此距離為10.2米，系統(tǒng)靜壓為1bar。

計算了空氣預(yù)充壓力值后，可以通過公式2計算膨脹水箱最低容積：

其中：

V=膨脹水箱最低容積（L）；

△e=水加熱膨脹系數(shù)差，即水加熱到最高溫度的系數(shù)減去水冷卻時的溫度系數(shù)；

C=系統(tǒng)總水量；

Pi=起始壓力，為Pa+1bar的大氣壓；

Pf=最終壓力，安全閥設(shè)定的最大壓力+1bar的大氣壓。

3 隔膜式膨脹水箱選型的實例分析

3.1 膨脹水箱實例分析

燃?xì)獠膳療崴疇t配地板采暖和暖氣片采暖是當(dāng)前分戶采暖最常見的兩種方式。在相同的采暖條件下，地板采暖與暖氣片采暖相比，以其低水溫、低溫差和高流量的特點，會給用戶帶來更舒適的采暖體驗。因此，筆者以地板采暖為例分析膨脹水箱的選型及預(yù)充壓力的大小對系統(tǒng)乃至膨脹水箱選型的影響。

(1)設(shè)定條件

采暖面積120m 的平層房屋；

地暖管鋪設(shè)面積M=120m；

地暖管采用PE-X，DN20*2.0；

房屋溫度設(shè)定18℃，熱負(fù)荷指標(biāo)q=100Kcal/m ·h，熱媒水出回水溫差為△T=20℃，供水溫度60℃，回水溫度40℃；

地暖管平均分成n=5回路，每回路地暖管L=120m。

(2)計算過程

查PE-X管特征表(表1)得PE-X，DN20*2.0管容水量為0.2L/m，則系統(tǒng)總水量C=n×L×0.2=120L。

表1 PE-X管特征表

熱媒水供回水平均溫差T=50℃；

查表2得到水加熱膨脹系數(shù)e相對于水溫4℃時體積的膨脹系數(shù)，得出△e=0.01207。

計算空氣預(yù)充壓力：

Ps取0.2bar，則Pa=Ps+0.3=0.5bar；

安全閥設(shè)定的最高壓力為3bar，則：

膨脹水箱最小容積

若膨脹水箱的預(yù)充壓力大于計算值，如Pa=1bar，則：

膨脹水箱最小容積

由①②比較可知，相同的采暖系統(tǒng)條件，膨脹水箱預(yù)充壓力增加無疑增大了膨脹水箱的容量，在倡導(dǎo)節(jié)能的今天，這無疑是一種浪費。

若膨脹水箱的預(yù)充壓力小于計算值，如pa=0.4bar，系統(tǒng)充水壓力0.5bar，由于系統(tǒng)充水壓力大于膨脹水箱預(yù)充壓力Pa，則有在系統(tǒng)充滿水未加熱時就有一部分水進入膨脹水箱，待系統(tǒng)水加熱到最高溫度時，系統(tǒng)水的壓力已經(jīng)超過了安全閥的泄壓值，導(dǎo)致安全閥泄壓。

3.2 膨脹水箱的選型

由于市場上的膨脹水箱容積規(guī)格較固定，因此計算出來的膨脹水箱容積不一定有相應(yīng)的準(zhǔn)確的規(guī)格，選型時計算值在商用規(guī)格的10%的范圍內(nèi)即可。

表2 水加熱膨脹系數(shù)e相對于水溫4℃時體積的膨脹系數(shù)

4 總結(jié)

膨脹水箱的預(yù)充壓力是決定膨脹水箱容積和整個采暖系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素，預(yù)充壓力大于計算值會導(dǎo)致膨脹水箱選型過大，在倡導(dǎo)節(jié)能的今天這無疑是一種浪費；預(yù)充壓力小于計算值，會導(dǎo)致系統(tǒng)安全閥泄壓，給用戶帶來不必要的麻煩。故在燃?xì)獠膳療崴疇t膨脹水箱選型時應(yīng)正確計算膨脹水箱預(yù)充壓力后，依據(jù)膨脹水箱容積規(guī)格正確選型。

[1]John Siegenthaler (USA).Modern Hydronic Heating for residential and light commercial Buildings

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[4]陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007