热水供热系统中定压方式比较分析

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摘要 供热系统定压方式的选择对整个系统运行产生重要影响，正确的定压方式既能保证系统安全运行，又能节约投资或运行管理成本。供热水系统在不同条件下定压方式各有特点，如何选用定压设备、解决水系统中的热膨胀问题、保证安全运行，有待于分析。

关健词 膨胀水箱；定压；恒压；补水泵；变频调速

中图分类号TK1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0146-02

1 补水定压的作用

在集中供热中，定压的作用在于供暖系统能在稳压状态下运行，保证系统内不倒空、不汽化，保证供热系统充满水，否则系统缺水不仅产生水流噪声，而且影响局部供热效果，产生夏季不冷、冬季不热的情况。系统在运行过程中，不可避免地存在着漏水现象，必须随时进行补水定压，排除水系统中的空气。《全国民用建筑工程设计技术措施》明确指出：系统的小时泄漏为系统水容量的1％，系统补水量为水容量的2％。

因此，供热空调水系统为了排除空气，达到运行最佳效果，必须随时补水定压。为此，在不同条件下，如何确立定压方式，进行定压设备选型，应从经济、安全、合理、适用等方面考虑，设计选型时，值得探讨与分析。

2 定压方式分类与设备选型及特点

2.1 膨胀水箱定压

因水有受热膨胀和遇冷收缩的性质，系统中的水受热时，体积要发生膨胀，为了收贮这部分水量，需在系统中设置膨胀水箱。这是一种最原始的方法，可解决因水加热膨胀空间问题，并有自动补水作用，分段供热效果最佳。

高位开式膨胀水箱；高位开式膨胀水箱定压，这是一种最早使用的定压方式。高位开式膨胀水箱定压补水方式是将高位膨胀水箱及补水箱设在小区中最高供暖建筑物处，膨胀管及信号管沿管沟拉回供热锅炉房，膨胀管接到循环水泵的进口端。信号管接入锅炉房排水系统，作用为检测高位膨胀水箱是否充满水，当高位膨胀水箱充满水时，信号管有水流出，未充满时则无水流出。高位膨胀水箱水位由补水箱的浮球阀控制，此时浮球阀起到调节水位的作用，又起到测量水位的作用。当高位膨胀水箱水位下降时，浮球阀打开，补水箱对高位膨胀水箱补水，从而达到维持高位水箱水位恒定的目的。

优点：定压补水装置简单，并具有一定可靠性，定压点稳定、波动不大，并有自动补水控制装置。缺点：1）安装要受高度限制，必须安装在建筑物的最高点，因此，加重了建筑物承重负荷；2）管理不便，尤其是当最高建筑物远离供热锅炉房时；3）当小区住宅分阶段建造时，最高供暖建筑物的位置会发生变化，高位膨胀水箱也要随之改变位置，既增加了工程造价，又降低了供热系统的可靠性；4）随着小区供暖半径增加及供热管道直埋敷设技术在供热工程中的广泛采用，将膨胀管及信号管等拉回供热锅炉房已不现实。

高位开式膨胀水箱定压适应于建筑面积1万O、建筑高度30m以下，建筑面积超过4万O以上，水箱需要很大的容积，否则水受热膨胀易出现水箱溢水现象。因管路系统复杂，在运行操作、管理维修等方面较为复杂。

低位开式膨胀水箱:低位开式膨胀水箱定压目前用的较少，适用于有地下室的建筑。特点：系统中的回水集中进入建筑物底层或地下室的水箱，再由水泵输送至整个系统。缺点：因是开式系统水质易脏，容易对管路产生污垢和腐蚀，并因克服系统静压压头，水泵耗电量大。

2.2落地闭式膨胀罐定压

落地闭式膨胀罐定压方式是80年代替代膨胀水箱定压的一种定压方式。是利用密闭贮罐中的充入的氮气或压缩空气的压力变化，进行贮存、调节和压送水量的气压补水定压设备，其作用相当于高位水箱。

优点：过量补水不会出现溢水现象，膨胀的水流回软水箱，可以重复利用。灵活性大，可安装在任何高度，对不宜设置高位水箱、有隐蔽要求、地震等高发地区和临时性等建筑物均可适用，施工安装简便、周期短、占地小、便于新建或扩建拆迁，操作简便，无需专人管理。当供热系统的膨胀水量大于漏失水量时，定压水罐通过胶囊变形可及时容纳膨胀水，从而起到消除水击的作用。缺点：因气压膨胀罐调节容积较小，补水泵启动频繁，水泵在变压情况下运行，平均效率低，所以能量消耗大，二次运行费用高。而因断电或控制系统发生故障，断水率高，所以供水安全性差。选用落地闭式膨胀罐定压设备，应装安全阀、压力表、泄水阀、补水泵装有自动开关装置，在水罐出水管上要设止气阀，以免压缩空气进入水系统。

2.2.1 定压式定压

定压式气压膨胀罐补水定压特点：是在向水系统补水的过程中水压维持恒定。因此设备结构复杂、造价高，对无特殊要求的用户，应不予考虑选用此种设备。

2.2.2 变压式定压

变压式气压膨胀罐补水定压特点：是在向水系统补水的过程中水压处于变化状态。因此设备结构简单、造价低，所以目前国内中小型定压补水系统中，常选用变压式设备。

2.3变频调速定压

此设备是90年代开始使用的。基本原理是根据供热系统的压力变化，改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速，并与在旁通管上增设电磁阀，进而及时调节补水量，实现系统恒压点压力的恒定。

该定压方式的关键设备是变频器，其工作原理是把50HZ的交流电转为直流电，再经过变频器把直流电变换为另一种频率的交流电。由于电流频率的改变，从而达到补水泵调速的目的。频率与转速的关系为：

n=60f(1-Sn)/P

式中n一异步电动机即水泵转速；

f 一电源频率，Hz；

Sn一电机额定转数，即电机定子旋转磁场转速之差，一般为5%左右；

P 一电机的极对数。

由上式可看出，当P、Sn一定时，电机即水泵转速与输入电流的频率成正比。频率愈高，转速愈快，频率愈低，转速愈慢。由水泵特性可知，水泵流量与频率也成正比，调节频率即调节转速，则可直接调节补水泵。一般变频器的频率，调节范围为0.5Hz~400Hz之间，因此转速的变化为14r/min~11200r/min之间。

优点：一点控制、系统恒压。变频控制柜依据设定的压力，自动调控水泵电机转速，降低电机输出功率，以保证供水压力恒定，从而达到节能目的，变频调速补水定压是连续补水、功能齐全，可实现手动或自动操作，运行中水压稳定、安全可靠。在建筑面积大、水系统失水量大的情况下，使用效果最佳。缺点：在供热面积1万m2以下，在运行过程中，水受热膨胀，无膨胀空间，要从安全阀排出，形成软水流失，造成水资源的浪费。变频在补水量较小时，频率在20Hz左右，有效功率最低，待机无功耗电，此时最不节电，相应水泵机械磨损较快。

2.4 数字式自控定压

它是一种研制开发的新产品，是采用数显仪表加单片机控制，具有数字监视、控制点精确（精确度：0.1m），压力波动范围与高位水箱相同，波动范围在1m~1.5m。当分段供热时，系统中热膨胀压力传给数显仪表打开水泵进、出口联通电磁阀将膨胀水退回软水箱，比变频定压耗电少50%~70%，机械磨损少，而且价格低，占地只有定压罐的1/3。50m以上、2万m2以下高层，效果最好。

3 结论

系统的补水定压是供热水系统中重要的组成部分，不可缺少的环节。定压的方法有很多，因根据经济情况和具体条件采用不同的方法，其基本原则应尽可能具有远程监视、设备先进、稳定可靠、自动定压、无须人员管理等功能。在大力提倡低碳生活及节能的今天，供热系统定压方式的确定及设备的选择应综合考虑，根据实际工程的不同情况选用相应的定压方式。通过对定压方式的分析，为广大工程设计人员提供参考。

参考文献

[1]李善化，康慧.集中供热设计手册.中国电力出版社.

[2]陆耀庆主编.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社.

[3]贺平，孙刚.供热工程.中国建筑工业出版社.

[4]建筑设备专业设计技术措施.北京市建筑设计研究院.中国建筑工业出版社.

[5]王丽.供热管网系统安装.中国建筑工业出版社.