膨胀水箱在空调水系统中的应用探讨

周 通

(温州大剧院管理处，浙江 温州 325000)

膨胀水箱在空调水系统中的应用探讨

周 通

(温州大剧院管理处，浙江 温州 325000)

随着社会的不断发展，空调的应用越来越普遍，膨胀水箱是闭式空调系统十分重要的组成部分,关系着整个空调的稳定性。主要对膨胀水箱在空调水系统的工作原理和安装进行了分析和研究，并对膨胀水箱的容积进行了计算，为膨胀水箱在空调系统中的利用提供了科学合理的依据。

膨胀水箱；空调水系统；应用

膨胀水箱是组成闭式空调系统的十分重要的部分，同时，它也非常容易受到忽略，在工程的应用过程中，空调系统的连接方式和膨胀水箱可以决定整个空调系统运行的稳定性，膨胀水箱的容积计算亦是整个空调系统正常运行不可缺少的部分。文章对膨胀水箱的容积计算、安装方式和工作原理进行了阐述。

1 膨胀水箱的作用和构造

制作膨胀水箱一般都是用钢板进行制作，根据国家规定的图集制作，它的形状主要有方形和圆形两种，它的具体作用主要是:

（1）经过水的加热之后，膨胀水箱的水容积会膨胀，避免损坏系统；

（2）可以使水系统里面的空气有效排除在外;

（3）稳定系统中受到的压力。系统的连接点和膨胀水箱式系统的定压点，膨胀水箱在空调系统的位置可以改变系统里面的压力分布，在高层的水系统里起着十分重要的作用；

（4）闭式膨胀水箱主要位于整个系统的最高点，可以有效的保持闭式水系统有充足的水；

（5）膨胀水箱连接在闭式泵进口附近的系统回水管上面，它可以在泵的进口处形成一个较为恒定的压头，防止闭式泵出现气蚀；

（6）膨胀水箱连接凝结水的补水和DWS，主要防止TCS系统向外界的泄漏。闭式膨胀水箱可以有效的吸收因为系统的温度变化而产生的闭式水的收缩或者是膨胀。闭式膨胀水箱的报警装置和水位仪表主要作用是控制和监测水箱的水位，并且可以有效的检测出系统的泄漏情况。

2 膨胀水箱连接点水压布局

水系统的开式系统水泵能耗大，所以一般都不采用开示系统，而是采用闭式系统。水泵在运转的时候，水系统里面的水压分布和系统的连接网络，膨胀管和水泵在系统里面有着直接的联系[1]。膨胀水箱在空调系统内所处的位置是水系统内的恒基点，也是工程设计中点膨胀水箱所处的连接位置。但是根据建筑的不同，膨胀水箱在建筑中所要连接的位置也不相同。具体的分析如下所示：

2.1 高层建筑

图1所示的a点是水系统中工作压力为最低的地方，不管其是处在工作状态还是处于静止状态，a点的压力都是固定的h，也就是说这个点的静水压力冷水机组在入口处的压力为Pb，其计算方式如下：

其中，

h1是水系统的水位高度；

ΔPa-b为a-b段管道的总压降。

图1 水系统示意图

水泵的出口处压力P1是水系统里面最大的工作压力点，计算公式是：

其中，

H是水泵扬程；

ΔPa-b-c是a-c段设备、管道的总压降。最低的层风机盘管的工作压力是Pf是：

一般情况下，Pf必须要小于设备可以承受的最大压力。当膨胀水箱连接到b点时，b点是恒压点，Pb=h1，Pc=h1-ΔPb-c，和连接点a进行比较，系统的工作压力提高了ΔPa-b。膨胀水箱连接到c点的时候，c点是恒压点，水泵的入口压力Pc=h1，水泵的出口压力P1=h1。和连接点b进行比较，冷水机组的工作压力会加大，增加的值为冷水机制的压力降ΔPb-c，同时，最低的层风机盘管的工作压力增加约为：

Pf的工作压力一般都会超过风机盘管的工作压力，所以必须要注意。在特殊的情况下，膨胀水箱可以连接在d点的位置。为了有效的保证a点不会发生负压，所以必须提高膨胀水箱的安装高度，从a点的h2提高到h3，而且必须满足h3-h2叟ΔPd-a，也就是说，膨胀水箱所增加的高度不能小于d-a段管道的总压降。此外，ΔPd-a会根据水量的变化而改变，如果水道的水量增加的话，也会造成该点的水压。根据上面的叙述，高层的建筑为了有效的使水系统的工作压力最低，膨胀水箱连接在a点较为有利，而且还可以起到排放空气的作用。

2.2 低层建筑

如果膨胀水箱连接在a点，那么冷水机组的入口处压力Pb计算为：

由此可见，因为低层的建筑h1非常小，甚至小于ΔPa-b，最后可能会导致系统出现负压的情况，这是在施工和工程设计中不允许出现的。所以，应该把膨胀水箱连接在回水总管冷水机组入口处b点的位置上。

2.3 机房位于屋顶的顶层

为了有效的减少下部设备的承压或者是其他的原因，有时候可以把机房设备设置在屋顶的顶层。这个时候，膨胀水箱的连接点会发生变化。如果连接在a点，Pa=h2，Pd=h2-ΔPa-b-d，d 点容易产生负压。如果连接在d点，d点是恒压点，Pd=h2；Pc=H+h2-ΔPd-c，Pe=h1-ΔPd-e。由此可见，膨胀水箱连接在d点是有利益的。在实际的工程中，建筑的高度一般是尽可能的控制在100m的范围内，上述的方案应用得比较少，图2为上下分别设置冷源示意图。

图2 上下分别设置冷源示意图

3 膨胀水箱对闭式的水系统的定压影响

开式系统和闭式系统的主要区别是：开式系统的界面一般不止一个系统和大气的界面相通，而闭式系统只能有一个系统和大气的界面进行相通。闭式系统需要一个定压系统的恒压点，在空调的水系统上，定压方法必须是合理有效的，如果对定压力施与过高的压力，那系统的整体压力也会不断的增多，如果施与系统的压力超过了设备、阀门和管道的承受能力，就会很容易造成事故。但是施与系统的压力也不能过于低，如果压力过低，则很容易出现停泵的现象，会对系统的顶部造成负压，系统会出现倒空的情况。下次使用时应该放掉系统里面的空气，以免发生气堵。膨胀水箱在整个系统中起的作用是定压。膨胀水箱可以有效的避免水系统出现水倒空的情况。确保水系统不管是在停止或者是运行的过程中，保证设备和管路内有足够的水可以利用，防止系统发生倒空，把空气吸进来[2]。如果系统的水量不足，压力就会逐渐的降低，但是膨胀水箱可以自动的为系统补充足够的水源。如果系统的水体积出现膨胀，压力过高，那么膨胀水箱可以自动的把系统内多余的水量排除，使压力保持在一个平衡的状态。其次，膨胀水箱可以避免水系统内的水发生水汽化。在系统之中，水系统所要承受的压力是最小的，水系统的汽化饱和压力一定必须低于水系统里水温在最高处所要承受的压力。

4 膨胀水箱的安装方法

膨胀水箱除可以对系统起到定压的作用外，同时还实现了膨胀和补水这两个功能。方法十分可靠和简单，水力的稳定性相对较好。在设计膨胀水箱的过程中应该把它设在空调水系统的最高位置上，一般都是设在回水的干管上，它主要是在循环水泵的吸水口周围，因为回水的干管所受的压力是整个系统的最低点，在水泵对其进行施加压力时，它所承受的压力是整个系统最低的。此外，在对膨胀水箱的底部进行设计时，应比设备或者是最高管道的顶部高出1米到1.5米的高度。膨胀水箱要按照图纸进行制作，在水箱的里面和外面都应该做好防腐的准备，做好灌水的试验，在对膨胀水箱进行加工制作的过程中可以把每一个管道的接口开好。安好膨胀水箱并且经过试验之后才可以连接配管。配管和水箱之间应该具备法兰、活接头和可拆卸件。阀门的设置不能设置在膨胀水箱的循环管和膨胀管上，另外，循环管和膨胀管还应尽可能的减少弯管，更不可以出现倒坡存气的地方。在把信号管接入水箱时，所接入的高度必须要高于循环管和膨胀管，还要接在可以通畅排水和方便观察的地方，在信号管的末端应该设有截止阀。在设置液位自动化的控制器的地方不可以再设置信号管。在完成整个膨胀水箱的配管之后，需要进行灌水的试验。整个水系统在灌水的过程中通畅都是根据膨胀水箱而进行的，水箱的定位应高于信号管，这样系统的补水就可以到达水位的高度，剩下的容积可以留出在水系统的热膨胀处。

5 膨胀水箱的类型与容积计算

膨胀水箱可以分为闭式和开式两种类型。开式的膨胀水箱的安装十分简单，需要投资的成本也较少，但是在和空气接触的时候很容易受到空气的腐蚀，受到建筑和高温等的限制，很难得到扩建。从箱内的压力变化进行考虑，膨胀水箱也可以分成变压式和定压式两种类型。而水箱的容积主要是根据系统最大的水温的变化幅度和水容量决定的，可以按照所给出的方法进行计算：Vex=β×△T max×Vsy，其中，V ex代表膨胀水箱的容积；β则代表水箱内水的体积的膨胀系数，β=0.000 6℃-1，Vsy指的是系统在开始的情况下水的容积，详细信息可见表1，△T max为水温的最大的波动值，低温水的主要供暖系统△T max=95-20=75℃，其中，Vex=0.000 6×75=0.045Vsy，而空调水系统则是：△T max=12-7=5℃，Vex=0.000 6×5=0.003Vsy。

表1 水系统的总容量（L/M3空调面积）

6 结束语

膨胀水箱相对于空调水系统起着不可忽视的作用，为了确保系统能够正常运行，必须采用正确的定压方法，选用和设置正确的定压装置。膨胀水箱在很大程度上使空调系统的定压得到改善，安装十分方便，成本低，在空调的系统应用中有十分可观的前景。

[1]张盛月.膨胀水箱在空调水系统中的应用分析[J].科技风，2011，01(15):65-66.

[2]刘云祥.钢制管材在空调水系统中的选型及应用[J].制冷空调与电力机械，2011，09(15):116-117.

[4]隋远峰，彭 勃.新型管材在中央空调水系统中的应用探讨[J].黑龙江科技信息，2012，05(15):96-97.

The App lication ofExpansion tank in Air ConditioningWater System is Discussed in this Paper

ZHOU Tong
（Grand TheatreManagementOffice inWenzhou，Wenzhou Zhejiang325000，China）

With the continuous development of society,more and more widespread application of air conditioning,expansion tank is part of closed air conditioning system is very important,stability is related to the air conditioner.Mainly on the expansion tank is analyzed and studied in theworking principle and installation ofair conditioningwater system,and the volume ofexpansion tank is calculated,providing scientific and rational basis for the use of expansion tank in air conditioning system.

expansion tank；air conditioningwater system；application

TU931.3

B

1672-545X（2014）04-0184-03

2014-01-08

周 通（1985—），男，浙江温州人，助理工程师，工学学士，研究方向为机电工程。