供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中膨脹罐選型教材

1、供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中膨脹罐選型教材供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中膨脹罐選型教材素材 | 來(lái)源德國(guó)麥歇爾如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源眾所周知，供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中的水在加熱時(shí)都會(huì)膨脹，這種熱膨脹是不可避免且相當(dāng)強(qiáng)烈的自然現(xiàn)象。加熱時(shí)，系統(tǒng)中上萬(wàn)億的水分子每一個(gè)都會(huì)輕微變大。從宏觀的角度來(lái)看，大家會(huì)覺得是系統(tǒng)的水量增加了，但事實(shí)并非如此，同樣的水分子只是在溫度升高時(shí)占據(jù)更多空間，水的體積上升了，但是系統(tǒng)總的水量并沒有改變。 1000 升水從10加熱到90體積增加了35.6 升。在實(shí)際的用途中，水是不能被壓縮的，一定量的水分子除非是在巨大的壓力作用下才能被壓縮為更小的體積。任何容器在完全盛滿水并且與大氣隔

2、離的情況下在加熱時(shí)壓力會(huì)迅速地升高，如果此壓力繼續(xù)升高，容器則會(huì)爆炸，有時(shí)后果非常嚴(yán)重。水在密閉式的換熱罐里水溫從14加熱到 33時(shí)，壓力從4 公斤急劇上升到了 12 公斤，由此可見封閉式容器里水溫上升后帶來(lái)的壓力增大多么劇烈。為了避免上述情況發(fā)生，所有的供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中都需要安裝相應(yīng)的設(shè)備容納水在加熱時(shí)增大的體積。在與大氣相通的系統(tǒng)里，比如無(wú)壓儲(chǔ)水罐，其上部多余的空間能容納增大的體積。在更典型的封閉式供暖系統(tǒng)中，由一個(gè)單獨(dú)的稱為膨脹罐的設(shè)備提供水加熱膨脹需要的空間，現(xiàn)在通常使用的是隔膜式的膨脹罐，下文中我們就把隔膜式膨脹罐稱為膨脹罐。膨脹罐隔膜的一側(cè)充滿加壓的空氣，另一側(cè)容納膨脹的系

3、統(tǒng)水體積。當(dāng)系統(tǒng)水進(jìn)入膨脹罐里面時(shí)，隔膜受力彎曲，預(yù)充空氣被壓縮。供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中膨脹罐的工作原理如下圖：一般壁掛爐產(chǎn)品在出廠前都已配置了膨脹罐，威能的常規(guī)壁掛爐 turbo 和 turboTEC系統(tǒng)配置的均是10L 的膨脹罐，是業(yè)內(nèi)配置最大的，這樣可以供更大的采暖面積。威能的冷凝爐產(chǎn)品出廠前沒有配置膨脹罐，安裝時(shí)就需要配置膨脹罐，生活熱水系統(tǒng)中也需要配置膨脹罐，但如何選型呢？麥歇爾和您作如下探討。供暖系統(tǒng)和生活熱水系統(tǒng)中膨脹罐選型：第一步：計(jì)算系統(tǒng)總水量膨脹罐的選擇計(jì)算公式里首先需要知道的就是供暖系統(tǒng)或生活熱水系統(tǒng)的總水量。供暖系統(tǒng)總水量通常由三部分構(gòu)成：鍋爐水量（鍋爐制造廠家已標(biāo)明

4、）；散熱設(shè)備如散熱器、風(fēng)機(jī)盤管容水量（由廠家提供）；管道容水量；生活熱水系統(tǒng)總水量通常由二部分構(gòu)成：生活熱水儲(chǔ)水罐（由廠家提供）、管道容水量。見以下幾種常用管材的容水量表格：地暖系統(tǒng)的容水量由使用的管材與每平米管道疏密決定的，地暖系統(tǒng)通常使用的是DN20的管材，每平米通常使用3米的管材，那每平米的水量大約是0.2*3=0.6升水。第二步：計(jì)算空氣預(yù)壓值在系統(tǒng)注水前，需要將膨脹罐的空氣預(yù)充壓力調(diào)節(jié)到計(jì)算出來(lái)的空氣預(yù)壓值。膨脹罐殼體上的充氣閥可以實(shí)現(xiàn)加氣或放氣：加氣可以通過(guò)一個(gè)小的空氣壓縮機(jī)或自行車氣筒實(shí)現(xiàn)，在加氣時(shí)需要使用一個(gè)精度為 0.1 巴的氣壓表檢測(cè)。正確的空氣預(yù)充壓力保證膨脹罐隔膜在系統(tǒng)

5、注水后未加熱時(shí)完全膨脹到殼體。如果空氣預(yù)充壓力低于計(jì)算值，系統(tǒng)在未加熱時(shí)就有一部分系統(tǒng)水進(jìn)入到膨脹罐里面，因此當(dāng)系統(tǒng)加熱時(shí)膨脹罐的容積不夠，會(huì)造成每次系統(tǒng)加熱時(shí)安全閥泄水，這種情況應(yīng)予以避免。常規(guī)壁掛爐對(duì)供暖系統(tǒng)中壓力要求如下圖：常規(guī)壁掛爐產(chǎn)品要求的正常工作壓力為 1.0 -2.0 bar 之間，所以供暖系統(tǒng)中的膨脹罐的空氣預(yù)壓值推薦為 1.0bar 即膨脹罐的空氣預(yù)充壓力為 1.0bar 。生活熱水系統(tǒng)中膨脹罐的正確空氣預(yù)充壓力是膨脹罐入口處的靜壓，即自來(lái)水的壓力與膨脹罐的接口到系統(tǒng)最高點(diǎn)的這段距離的水柱壓力的和。自來(lái)水的壓力可以直接測(cè)出來(lái)，水柱壓力可以通過(guò) P=Hpg來(lái)計(jì)算（H為高度，單位

6、為my p為水的比重，為1000kg/m3； g為重力加速度，為 9.8N/kg ； P為壓強(qiáng),單位為 Pa, 0.1MPa=1bar）。第三步：計(jì)算膨脹罐最低容積可以通過(guò)公式來(lái)計(jì)算：V=8 e/ （ 1-Pi/Pf ）V =膨脹罐最低容積（升） e= 水加熱膨脹系數(shù)差，即水加熱到最高溫度的系數(shù)- 水冷卻時(shí)的溫度系數(shù)C =系統(tǒng)總水量（升）Pi = 起始?jí)毫?，即?jì)算的膨脹罐空氣預(yù)壓值+ 1bar 的大氣壓（ bar ）Pf = 最終壓力，安全閥設(shè)定的最大壓力 +1bar 的大氣壓水在溫度變化時(shí)體積相應(yīng)變化。實(shí)驗(yàn)證明，水在4 （ 準(zhǔn)確說(shuō)是 3.98）時(shí)體積最小，因此水不僅是在4- 100加熱時(shí)體積

7、會(huì)增大，同樣從4- 0冷卻時(shí)體積也會(huì)膨脹。以下圖表說(shuō)明了水在不同溫度下相對(duì)于4時(shí)其體積的膨脹系數(shù)。水加熱膨脹系數(shù)e即相對(duì)于水溫在4c時(shí)體積的膨脹系數(shù)膨脹罐商用規(guī)格與理論計(jì)算容積的對(duì)應(yīng)表上面的選型公式里有一個(gè)假設(shè)：即系統(tǒng)所有水溫均同時(shí)達(dá)到最高溫度，但這種情況幾 乎不可能發(fā)生，因?yàn)樗诮?jīng)過(guò)管道和散熱裝置時(shí)溫度降低，水溫越低，其膨脹量也越低。對(duì)于高溫供水、溫差在10左右的小型水暖系統(tǒng)以上假設(shè)意義不大，因?yàn)闆]有更小的膨脹罐可以使用了。但是對(duì)于低溫輻射供暖系統(tǒng)則不同，因?yàn)榇罅康南到y(tǒng)水存在于輻射環(huán)路里，而輻射環(huán)路的工作水溫往往在40- 50左右，這會(huì)明顯地減低系統(tǒng)水膨脹量。如果按系統(tǒng)水都達(dá)到鍋爐出水溫度計(jì)算膨脹罐，對(duì)于低溫輻射系統(tǒng)其容積必然過(guò)大。雖然膨脹罐容積過(guò)大對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行沒有危害，但卻造成不必要的浪費(fèi)。因此，在為低溫輻射系統(tǒng)選型時(shí)，應(yīng)該把系統(tǒng)分成兩部分計(jì)算：一是鍋爐高溫水部分：即鍋爐容水量+鍋爐至溫控中心的水量；二是溫控中心后面輻射系統(tǒng)的管道水容量。同樣用公式分別予以計(jì)算，然后將兩部分的膨脹水容積相加。還有需要注意的是隔膜式膨脹罐有最大壓力和最高溫度值，在罐體上都有標(biāo)注