暖通空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水裝置的作用,是*證采暖或*空調(diào)水系統(tǒng)冷熱介質(zhì)(水),在系統(tǒng)內(nèi)不倒空、不汽化、不超壓,并保持有有一*供系統(tǒng)循環(huán)的壓力,保證系統(tǒng)冷熱交換穩(wěn)定正常。
目前暖通空調(diào)系統(tǒng)常用有以下幾種常壓定壓補(bǔ)水排氣機(jī)組:
①.膨脹水箱定壓補(bǔ)水裝置;
②.定壓罐定壓補(bǔ)水裝置;
③.變頻泵定壓補(bǔ)水裝置; 其他如連續(xù)補(bǔ)水泵補(bǔ)水、水射器補(bǔ)水、自來水直接補(bǔ)水等裝置,因?yàn)槠溥m用范圍小或缺陷*顯使用少,這里不做介紹。
常壓定壓補(bǔ)水排氣機(jī)組原理:是在管網(wǎng)系統(tǒng)和管網(wǎng)補(bǔ)水泵之間增加了一臺(tái)氣壓罐或膨脹水箱,同時(shí)在管道上增加電接點(diǎn)壓力表,電接點(diǎn)壓力表將直接顯示管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力,當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)置*小壓力時(shí),電接點(diǎn)壓力表將傳輸信號給管網(wǎng)補(bǔ)水泵,管網(wǎng)補(bǔ)水泵開始工作;當(dāng)系統(tǒng)壓力大于設(shè)置*高壓力時(shí),電接點(diǎn)壓力表將傳輸信號給管網(wǎng)補(bǔ)水泵,管網(wǎng)補(bǔ)水泵停止工作。在管網(wǎng)補(bǔ)水泵停止工作后,系統(tǒng)壓力靠氣壓罐膨脹水箱來補(bǔ)償,當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)壓力下降時(shí),氣壓罐膨脹水箱內(nèi)的氣體要自然膨脹,罐體內(nèi)的水在氣體壓力下自動(dòng)補(bǔ)入系統(tǒng);當(dāng)氣壓罐膨脹水箱內(nèi)的水減小到一定程度,靠管網(wǎng)補(bǔ)水泵來實(shí)現(xiàn)增壓,罐內(nèi)的氣體再次被壓縮。如此往復(fù)的工作,實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)壓。
膨脹水箱定壓補(bǔ)水裝置
常壓定壓補(bǔ)水排氣機(jī)組原理: 膨脹水箱定壓原理是通過水箱容積的緩沖調(diào)節(jié)作用,通過水箱高低水位的控制,實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水(溢流)的作用,以調(diào)節(jié)由于系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起的系統(tǒng)介質(zhì)(水)的容積變化,保持其系統(tǒng)冷熱媒介(水)壓力的相對恒定。它是中小型系統(tǒng)和空調(diào)水系統(tǒng)常用的定壓裝置之一。膨脹水箱位置:膨脹水箱位置應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)型式、作用半徑、建筑物的高度、供水溫度等具體因素來選擇。其安裝位置及高度不同,給系統(tǒng)產(chǎn)生的工況也不同??煽康南到y(tǒng),其工況*足不汽化、不超壓、不倒空,并有足夠循環(huán)動(dòng)力的要求。開式膨脹水箱將水箱設(shè)在系統(tǒng)的*高點(diǎn),通常接在循環(huán)水泵吸水口的回水干管上。
膨脹水箱型式的分類:分開式(高位)和閉式(落地) 閉式膨脹水箱容積計(jì)算: Vt=Vs(v2/v1-1-3αΔt)/(1-P1/P2)
Vt—膨脹水箱容積:m3
Vs—系統(tǒng)水總?cè)萘?m3
v1—低溫時(shí)水的比容,m3/Kg;
v2—高溫時(shí)水的比容,m3/Kg;
α—線性膨脹系數(shù),鋼為11.7×10-6℃-1,銅為11.7×10-6℃-1 Δt—水系統(tǒng)中*大溫差,℃(一般為5) P1—低溫時(shí)水壓力,KpaP2—高溫時(shí)水壓力,Kpa。
P1、P2的確定:P1,箱體靜壓頭+系統(tǒng)頂部的*小壓力值P2,運(yùn)行時(shí)壓力開式膨脹水箱容積計(jì)算方法: Vp=αΔtVs Vp---膨脹水箱有效容積,m3α---水的體積膨脹系數(shù),α=0.0006,1/℃ Δt---系統(tǒng)內(nèi)*大水溫變化值,℃Vs---系統(tǒng)內(nèi)的總水容量,m3 說明:當(dāng)水箱同時(shí)用于采暖和采冷時(shí)分別計(jì)算,取大值。特點(diǎn):(1)優(yōu)點(diǎn):它具有裝置簡單、*全、少維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低、壓力穩(wěn)定、不用電等;可以有效消除系統(tǒng)非正常工況下的超壓。(2)缺點(diǎn):對*高點(diǎn)有空間位置要求;系統(tǒng)有氧化腐蝕缺陷;不適應(yīng)大面積以及高層、*高層建筑物需要。
【常壓定壓補(bǔ)水排氣機(jī)組】
定壓罐工作原理:定壓罐定壓,是在膨脹水箱基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類定壓補(bǔ)水裝置,其原理同閉式膨脹水箱。當(dāng)系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起水的容積變化時(shí),由于氣壓罐內(nèi)氣體高壓縮性的緩沖作用,使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的壓力范圍內(nèi)。如果系統(tǒng)壓力下降至預(yù)設(shè)壓力的下*,由電接點(diǎn)繼電器動(dòng)作啟動(dòng)補(bǔ)水泵,使之向系統(tǒng)供水,直至壓力達(dá)到預(yù)定的的壓力上限值時(shí)止。若系統(tǒng)壓力超過設(shè)定的壓力值時(shí),安全閥自行向軟水箱或排水系統(tǒng)泄水降壓。以維持系統(tǒng)的壓力平衡。該裝置由氣壓罐、補(bǔ)水泵、安全閥、電接點(diǎn)壓力表、控制箱等組合而成。
系統(tǒng)中定壓點(diǎn)壓力確定:定壓點(diǎn)壓力的高低要考慮兩個(gè)因素,一個(gè)是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)任一點(diǎn)都不超壓,二是系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)系統(tǒng)不倒空。如果定壓點(diǎn)的壓力過高,系統(tǒng)中的每一點(diǎn)的壓力也就相應(yīng)的*高,導(dǎo)致管道、閥門或設(shè)備等在高壓下運(yùn)行,出現(xiàn)強(qiáng)度破壞或疲勞損壞。壓力設(shè)置太低,系統(tǒng)就會(huì)倒空出現(xiàn)氣堵,而導(dǎo)致介質(zhì)循環(huán)不暢。氣壓罐工作壓力值按以下方法確定(*) (1)補(bǔ)水泵啟動(dòng)壓力P1: P1=Po+0.005;“Po”系統(tǒng)*高點(diǎn)壓力 (2)補(bǔ)水泵停泵壓力P2:
P2=(P1+0.1)/β-0.1β:工作壓力比,一般取0.65~0.85 (3)安全閥開啟壓力P3: P3=P2+0.03式中壓力(壓強(qiáng))計(jì)算單位均為“MPa” 氣壓罐總?cè)莘e: V=Vt/(1-β) Vt-調(diào)節(jié)水量(m3),為補(bǔ)水泵3min的流量,且保持水箱調(diào)節(jié)水位不小于200mm。估算時(shí)取膨脹水量的一半。
補(bǔ)水泵流量:補(bǔ)水泵流量(每小時(shí))選擇應(yīng)不小于系統(tǒng)水容量的4%~5%。
*點(diǎn):
(1)優(yōu)點(diǎn):布置靈活,不受高度的限制;實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中控制管理,維修使用較方便;系統(tǒng)的氧化腐蝕減輕;較好地防止系統(tǒng)出現(xiàn)汽化及水擊現(xiàn)象;適應(yīng)大面積高建筑物的需要。
(2)缺點(diǎn):補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁,泵的壽命低;系統(tǒng)壓力波動(dòng)大,不能有效防止非正常情況系統(tǒng)超壓的問題;不能斷電能源浪費(fèi)較大,運(yùn)行費(fèi)用高;體積較大占空間大。
變頻泵定壓補(bǔ)水裝置
基本原理:變頻調(diào)速【常壓定壓補(bǔ)水排氣機(jī)組】,是在定壓罐以后發(fā)展起來的,是變頻調(diào)速技術(shù)和膨脹水箱技術(shù)的結(jié)合。其基本原理是根據(jù)傳感器采集的系統(tǒng)的水壓力變化,通過邏輯計(jì)算調(diào)整電源頻率,平滑無級地調(diào)整補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速,即調(diào)節(jié)補(bǔ)水量,以達(dá)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒壓點(diǎn)壓力相對恒定的目的。該定壓方式的關(guān)鍵設(shè)備是變頻器。其工作原理是先把通用50HZ的交流電轉(zhuǎn)為直流電,再通過變頻器把直流電變換為所需頻率的交流電。通過補(bǔ)水泵電源頻率的改變,達(dá)到調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)補(bǔ)水量,從而達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)水壓力目的。
電機(jī)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為:n=60f(1-S)/P或f=nP/60(1-S)式中:n一水泵交流電機(jī)轉(zhuǎn)速;f一電源頻率,Hz;S一轉(zhuǎn)差率,一般為5%左右;P一電機(jī)的極對數(shù)。 由上式可看出,當(dāng)P、S一*時(shí),水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入電源的頻率成正比;由水泵*性可知,水泵流量與轉(zhuǎn)速成正比,所以調(diào)節(jié)電源頻率即可直接調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵流量,以調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)流體介質(zhì)因?yàn)橄到y(tǒng)溫度或泄漏等原因引起的壓力變化。補(bǔ)水泵流量:補(bǔ)水泵流量(每小時(shí))選擇應(yīng)不小于系統(tǒng)水容量的4%~5%。
變頻器的頻率調(diào)節(jié)范圍:一般調(diào)節(jié)范圍為5~50Hz之間,也有使用高頻電源變頻器范圍可以達(dá)到400Hz,但對變頻器本身和電機(jī)要求高,不經(jīng)濟(jì)。實(shí)際使用中要根據(jù)*定系統(tǒng)具體情況,通過建立系統(tǒng)模型,計(jì)算系統(tǒng)(取樣點(diǎn))壓力與補(bǔ)水泵執(zhí)行頻率的關(guān)系,并在調(diào)試過程中加以調(diào)整,*終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水介質(zhì)不倒空、不超壓并維持一*運(yùn)行工作壓力的目的。
變頻器規(guī)格根據(jù)補(bǔ)水泵參數(shù)選擇:用工控機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)上述目的,采用變頻調(diào)速技術(shù)和*用工控機(jī)(PLC)技術(shù),對補(bǔ)水泵進(jìn)行閉環(huán)控制。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)中瞬時(shí)失水量的大小與相應(yīng)的壓力值兩種參數(shù),經(jīng)工控機(jī)的模擬量模塊處理后控制變頻調(diào)速器,自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,使循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水點(diǎn)壓力恒定在系統(tǒng)的靜水壓線上,可達(dá)到壓力波動(dòng)小、更加節(jié)能的效果。
*點(diǎn):(1)優(yōu)點(diǎn):有定壓罐的優(yōu)點(diǎn),但較定壓罐解決了補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁,影響壽命,耗費(fèi)電能多的問題;罐體的容積小占空間小;操作方便更人性化;適應(yīng)大面積高層暖通空調(diào)系統(tǒng)。(2)缺點(diǎn):設(shè)備貴投資大,針對各個(gè)體需建立頻率與系統(tǒng)定壓模型,對使用、調(diào)整、維修人員技術(shù)要求高;相對膨脹水箱耗能,受電源影響。
實(shí)例
某工程,為5層結(jié)構(gòu),總面積20000m2。采暖(外網(wǎng)一次水經(jīng)板式換熱器換熱)和*空調(diào)(變風(fēng)量新風(fēng)機(jī)組加風(fēng)機(jī)盤管)季節(jié)切換。共用管路水系統(tǒng)及末端系統(tǒng)。補(bǔ)水裝置設(shè)計(jì)使用【常壓定壓補(bǔ)水排氣機(jī)組】。在使用中發(fā)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重,因?yàn)槠溥\(yùn)行不連續(xù),在冬季使用,采暖停運(yùn)再啟動(dòng)時(shí),定壓裝置快速補(bǔ)足系統(tǒng)壓力,而啟運(yùn)后水溫大幅上升導(dǎo)致系統(tǒng)壓力嚴(yán)重超壓。因?yàn)樾箟洪y設(shè)計(jì)裝在系統(tǒng)和定壓裝置之間的止回閥近定壓裝置一側(cè),以防止定壓裝置失靈,所以對止回閥近系統(tǒng)末端一側(cè)壓力升高無法保護(hù),而導(dǎo)致末端金屬軟管等損壞漏水。
針對上述情況,根據(jù)系統(tǒng)高度不高,使用面積小、補(bǔ)水量小的特點(diǎn),改成在系統(tǒng)*高點(diǎn)(電梯設(shè)備間)加設(shè)自流式軟化水裝置和不銹鋼膨脹水箱補(bǔ)水裝置,代替定壓罐補(bǔ)水。既解決了以上問題,又節(jié)約了運(yùn)行維修費(fèi)用和設(shè)備間空間,至今運(yùn)行正常。