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有水箱还要膨胀罐?膨胀罐和缓冲水箱如何选型?蓄能水箱呢?
来源:热泵市场 | 发布时间:2018/11/29 | 浏览次数:
   对于很多人来说,膨胀罐、缓冲水箱和蓄能水箱是3个既熟悉又陌生的名词,熟悉是因为越来越多的空气能采暖项目或多或少都要装上这些产品,陌生的是对于他们之间的分歧和选型还是处于一知半解。用还是不用,该怎么用,很多经销商尤其是更入行的经销商更是丈二和尚摸不着头脑。
  膨胀罐
 
  什么是膨胀罐?其实大家在工程中都看到了膨胀罐,就是一个气囊加一个碳钢罐体和法兰组成。当系统水压力大于膨胀罐碳钢罐体与气囊之间的氮气压力时,系统水会在系统压力的作用下挤入膨胀罐气囊内。一般来讲膨胀罐的最大工作压力是八到十公斤,大小从两升到一两百升都有。
  水是有膨胀的,水在4℃时密度最大,当小于4℃和大于4℃水都会发生膨胀。一吨水从10℃加热到90℃大概会增加36.5升的体积,如果没有膨胀罐的存在,水就会把其他的连接件损坏,所以膨胀罐的作用是不可忽视的,尤其在小系统中。
 
  膨胀罐参考选型表
  注:① 膨胀罐最好选择304不锈钢法兰,碳钢镀锌比较容易生锈。②膨胀罐的预充压力等于补水阀的设定压力。③建议膨胀罐每1~2年检查一下充气压力,压力低时充气。
 
  缓冲水箱
 
  何为缓冲水箱?缓冲水箱其实就是串联在中央空调系统中增加小型系统的水容量,存储冷量或热量,有效地解决系统过小所带来的负荷波动和主机频繁的启动问题,从而达到延长设备寿命和节能省电的目的。
  缓冲水箱参考选型表
  注:① 储能水箱容易受水系统总水容量、末端同时使用台数及空调主机配置的情况影响,一般系统的总容水量为6~10L/KW制热量,同时使用台数低的选大值。②计算总容水量(6~10L/KW ×机组制热量KW)-当前系统实际水容量=蓄能水箱容量。
 
  已加装缓冲水箱,还用加膨胀罐吗?
 
  只要是有水泵的开式或是闭式水循环系统,不管有没有缓冲水箱,一定要膨胀罐或是高位膨胀水箱。膨胀罐不仅是消化水体受热膨胀的作用,还有个重要的功能是“定压”,所以膨胀罐又称定压罐。假如不装膨胀罐或是选型不正确,肯定会出现经常积气,排不干净的情况。水系统的很多故障频繁出现,很可能就是一个局部安装不科学造成的。
 
  在水循环系统中膨胀水箱是必须要的设备,而缓冲水箱不是必须要的设备。比如说做一个一次系统小型户式热泵地暖系统,缓冲水箱就是多余的。一百平方米的地暖水容量大约是120L,无需用缓冲水箱。假如是一个二次系统,也就是说有一个二次泵的系统,缓冲水箱作为一次侧的热容池,或许是需要的。
 
  对地暖系统来说,膨胀水箱的容积可以按照整个地暖系统水容积的2.5%或3%来计算,通常还要考虑1.1的系数作为余量。也就是说,按照3%的容积计算,100平方地暖,膨胀水箱大约4L容积。如果你又加了一台100L的缓冲水箱,那么就需要一台8L的膨胀水箱了。
 
  当然还需要根据你的水泵选型设定系统静压,根据系统静压和动压来选择膨胀罐的预充压力。大家选择膨胀罐,按照地暖水系统的容积乘以3%即可,可以略大,但不要过大。膨胀罐的预充压力略等于系统的静压力(即补水压力)。膨胀罐的定压作用是其不可取消的重要原因。
 
  大系统中的蓄能水箱
 
  蓄能水箱,我理解就是为了达到节能的目的,加大缓冲水箱的储水量,也就成为了一个蓄能水箱。总体来说,蓄能水箱、膨胀罐和缓冲水箱这三者是没有本质的区别的。区别仅仅是从字面上的理解,实际用到什么地方他们三个是有着相同的地方。膨胀罐主要是在小系统里边,在我们的大系统中,我认为缓冲水箱和蓄能水箱是完全相同的东西。
 
  如果是节能建筑,用建筑墙体去蓄热是很好的方式,但如果不是节能建筑,墙体蓄热就不合适了,这时候可以考虑用水箱来蓄热,利用峰谷电价,在晚上谷电段的时候来加热水箱。而晚上给水箱蓄热时,最好用电锅炉来制热,而不是用空气源热泵,因为电锅炉可以制更高水温的热水,储存的热量更多。如果用空气源热泵来蓄热,在同等的蓄热量下,水箱的容积要大上好几倍。
 
  那么,蓄热水箱的容积又如何计算呢?可以先计算每1吨水的蓄热量,然后根据建筑需要的蓄热量来确认。
 
  假如最后蓄的是95℃的高温水,在晚间谷电价的时间段中,空气源热泵先把蓄热水箱中的水温从35℃提升到50℃上,然后再用电锅炉把水温提升到95℃,这样总共提升了60℃的温差。1kg水加热1℃是1千卡,提升60℃即60千卡,则1吨水(容积1立方米)的蓄热量的60*1000=60000千卡。换算一下,则1吨水的蓄热量=60*1.16=69.6kwh(注:1000千卡≈1.16kWh)。
 
  具体的计算可以以西安1000平非节能建筑为例,按单位面积的热负荷为60w/㎡计算,则总热负荷为60kw。如果晚上谷电段有8小时,那么就可以储存8小时的热能,则需要的水箱容积为:60kw*8h/69.6kwh=6.9吨,所以水箱的容积约7吨。
 
  可以计算下如果只用空气源热泵来蓄热,需要多大容积的水箱。
 
  空气源热泵只能蓄15℃的温差,1吨水(容积1立方米)的蓄热量=15*1.16=17.4kwh,则需要的水箱容积为60kw*8h/17.4kwh=27.6吨,也就是说需要一个28吨的蓄热水箱。
 
  一个28吨的水箱,加上保温和外包装,体积达到了30吨,放在建筑屋顶承重受不了,放在地面占地面积太大,所以仅仅用热泵来蓄热是很难实现的,最好是配合电锅炉。
 
  水箱容积确定了,那么蓄好的95℃热水我们怎么用?不同的末端对水温是有要求的,特别是地暖,国家要求地暖水温不能超过60℃。这时候就需要用一个二次循环系统。
 
  举个例子,末端要求水温是55℃,那么开始是空气源热泵来加热,把35℃的水加热到50℃,然后电锅炉开始工作,热泵停止运行,由电锅炉把水温提升至95℃。这时候蓄热水箱的水温是95℃,而末端要求的进回水温度是55℃/35℃,那么,在水箱和末端之间要有一个混水装置。
 
  小工程用混水器就行了,安装一个温度调节阀,类似于热泵系统里面的热力膨胀阀,当水温高的时候减少流量,水温低时加大流量,让温度一致;大工程可以用板式换热器,装一个变频水泵,水泵的转速由温度来控制,也可以实现温度的均衡输出。
 
  这里可能有人会有疑问:在电锅炉工作的时候,空气源热泵是不工作的,低环境温度下设备会不会被冻?其实不用担心,因为空气源热泵主机都有防冻功能,而且循环水还在里面流动,只要不断电是不会被冻的。
 
  附1:压差旁通阀参考选型表
  注:①采用压差旁通阀的系统,最远端1个风盘,用电动三通阀,以增加系统总水循环量。②采用储能水箱以减少压缩机频繁启停。③调试时,关闭所有末端要保证通过主机的流量,负荷要求。
 
  附2:水管径选型表
  注:采用PPR等需要热熔的水管,考虑到热熔导致的溢料,实际使用管径放大一号。
 
  常用公式:①流量(m?/h)=0.002826 x 管内直径平方(m㎡)x 流速(m/s);②水流量(m?/h)=3.6 x 0.23889 x 制冷量(KW)/delta T(进出水差℃);③5℃温差时,水流量(m?/h)=0.172 x 制冷量(KW)

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