膨胀水箱在暖通空调系统中的应用

膨胀水箱原理、作用

膨胀水箱是暖通空调系统中的重要部件，它的作用是收容和补偿系统中水的胀缩量，亦用作系统供水。

一般冷却系统冷却液的流动是靠水泵的压力来实现的。水泵吸水的一侧压力低，易产生蒸汽泡，使水泵的出水量显著下降，并引起水泵叶轮和水套的穴蚀，在其表面产生麻点或凹坑，缩短了叶轮和水套的使用寿命。加装膨胀水箱后，由于膨胀水箱和水泵进水口之间存在补充水管；散热器中的蒸汽泡和水套中的蒸汽泡通过导管和进入膨胀水箱，从而使气水彻底分离。由于膨胀水箱温度较低，进入的气体得到冷凝，一部分变成液体，重新进入水泵。而积存在膨胀水箱液面上的气体起缓冲作用，使冷却系内压力保持稳定状态。

一般都将膨胀水箱设在系统的最高点，通常都接在循环水泵（中央空调冷冻水循环水泵）吸水口附近的回水干管上。

膨胀水箱是一个钢板焊制的容器，有各种大小不同的规格。膨胀水箱上通常接有以下管道：

（1）膨胀管它将系统中水因加热膨胀所增加的体积转入膨胀水箱（和回水干道相连接）。

（2）溢流管用于排出水箱内超过规定水位的多余的水。

（3）液位管 用于监督水箱内的水位。

（4）循环管 在水箱和膨胀管可能发生冻结时，用来使水循环（在水箱的底部中央位置，和回水干道相连接）。

（5）排污管 用于排污。

（6）补水阀 与箱体内的浮球相连，水位低于设定值则通阀门补充水。

为安全起见，膨胀管、循环管、溢流管上不允许装任何阀门。

膨胀水箱用于闭式水循环系统中，起到了平衡水量及压力的作用，避免安全阀频繁开启和自动补水阀频繁补水。膨胀罐起到容纳膨胀水的作用外，还能起到补水箱的作用，膨胀罐充入氮气，能够获得较大容积来容纳膨胀水量，高、低压膨胀罐可利用本身压力并联向稳压系统补水。

以下为开式高位膨胀水箱，适用于中小型低温水供暖系统，国标规格见下表，供参考。

型号	方形					圆形
	公称面积（m³）	有效容积（m³）	外形尺寸（mm）			公称容积（m³）	有效容积（m³）	筒体（mm）
			长	宽	高			内径	高度
1	0.5	0.61	900	900	900	0.3	0.35	900	700
2	0.5	0.63	1200	700	900	0.3	0.33	800	800
3	1	1.15	1100	1100	1100	0.5	0.54	900	1000
4	1	1.2	1400	900	1100	0.5	0.59	1000	900
5	2	2.27	1800	1200	1200	0.8	0.83	1000	1200
6	2	2.06	1400	1400	1200	0.8	0.81	1100	1000
7	3	3.05	2000	1400	1400	1	1.1	1100	1300
8	3	3.2	1600	1600	1400	1	1.2	1200	1200
9	4	4.32	2000	1600	1500	2	2.1	1400	1500
10	4	4.37	1800	1800	1500	2	2	1500	1300
11	5	5.18	2400	1600	1500	3	3.3	1600	1800
12	5	5.35	2200	1800	1500	3	3.4	1800	1500
13						4	4.2	1800	1800
14						4	4.6	2000	1600
15						5	5.2	1800	2200
16						5	5.2	2000	1800

中央空调系统中膨胀水箱的设置和配管中的几个问题

在闭式循环的空调水系统中，膨胀水箱可以容纳水受热膨胀后多余的体积，解决系统的定压问题，向系统补水。膨胀水箱的设计往往和配管联系在一起，做为中央空调末端设计的重要组成部分。下面暖通南社就为大家详细分析一下膨胀水箱的设置和配管中出现的问题，以供参考。

膨胀水箱的容积和选型

1.水箱容积计算：

V_p=a·△_t·Vs /1000（单位：m³）

V_p—膨胀水箱有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积）m³

a —水的体积膨胀系数，a=0.006 L/℃

△_t—最大的水温变化值℃，冷水时取15℃，热水时取45℃。

Vs—系统内的水容量 m³，即系统中管道和设备内总容水量。

系统的单位水容量如下：

系统型式	全空气系统	空气-水空调系统
供冷时	0.40~0.55	0.70~1.30
供暖时	1.25~2.00	1.20~1.90

系统中总容水量=单位水容量*建筑面积

所以：水箱容积=1.5Vp（单位m³）

注：全空气系统：是指空调房间内的负荷全部由经处理过的空气来负担的空调系统。

空气-水系统：是由空气和水共同来承担室内冷、热负荷的系统，除了向室内送入经处理的空气外，还在室内设有以水做介质的末端设备对室内空气进行冷却或加热。

2.估算：

膨胀水箱的有效容积V_p：冷水时约0.1 L/kw,热水约0.3 L/kw，所以水箱容积=1.5Vp /1000（单位m³）

供暖系统：

当95-70℃供暖系统 V=0.031Vc

当110-70℃供暖系统 V=0.038Vc

当130-70℃供暖系统 V=0.043Vc

式中V——膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间高度的容积），L；

Vc——系统内的水容量，L。

《空气调节设计手册》P794：膨胀水箱的底部标高至少比系统管道的最高点高出1.5m，补给水量通常按系统水容积的0.5-1％考虑。膨胀箱的接口应尽可能靠近循环泵的进口，以免泵吸入口内液体汽化造成气蚀。

膨胀水箱的设置及其配管

膨胀水箱的安装高度，应至少高出系统最高点0.5m(通常取1.0 ～1.5m)。安装水箱时，下部应作支座，支座长度应超出底板100～200mm，其高度应大于300mm，支座材料可用方木、钢筋混凝土或砖，水箱间外墙应考虑安装用予留空洞。

膨胀水箱上的配管有膨胀管、信号管、溢水管、排水管和循环管等。从信号管至溢出水管之间的膨胀水箱容积，就是有效膨胀容积。

膨胀管—原则上应接至循环水泵吸入口前的回水管路上，通常接到“集水器”上。信号管—应将它接至制冷机房内的洗手盆处，信号管上应安装阀门。

溢流管—当系统内水的体积膨胀超过水箱内的溢水管口时，水会自动溢出。溢出管上不许安装阀门。

排水管—在清洗水箱并将水箱放空时用，排水管上应安装阀门。

通常将溢水管和排水管连在一起，排至附近的下水道或屋面上。

循环管—在寒冷地区为防止膨胀水箱内水结冻而设置的。当水箱内没有结冻可能时，可不设循环管。特别在高层建筑中膨胀水箱和生活给水水箱通常设在屋顶水箱间内，并将水箱保温，因此无结冻可能。

膨胀水箱的补水设计

膨胀水箱的补水方式有两种：

1)浮球阀自动补水—当所在地区生活给水水质较软、且制冷装置对冷媒水水质无特殊要求时，可利用屋顶生活给水水箱，通过浮球阀直接向膨胀水箱补水。这时，膨胀水箱要比生活给水水箱低一定的高度。

2)高低水位控制器补水—当所在地区生活给水水质较硬、且制冷装置(例如，溴化锂吸收式冷温水机组)要求冷媒水必须是软化水时，应在膨胀水箱内设置高低水位传感器来控制软化水补水泵的启动或关停。一旦水位低于信号管，补水泵会自动向系统补水。这种方式要有一套软化水处理设备。来自补水泵的补水管可以接到集水器上，也可接到冷媒水循环泵的吸入口前。

膨胀水箱的安装

空调系统采用闭式环路循环时，为防止系统中的存水因温度变化而引起的体积膨胀并有利于系统内空气的排除，可在管路上连接膨胀水箱。膨胀水箱还具有定压和补水的作用。在空调水系统中的膨胀水箱一般都采用开启式膨胀水箱。
膨胀水箱的安装要点如下：
1)在机械循环系统中，膨胀水箱应该安装在水泵的吸入侧，而且装置的标高至少耍高出水管系统最高点lm。
2)膨胀水箱应设有膨胀管、信号管(又叫做检查管，可检查水箱中是否断水)、补给水管(有手动和自动控制)、溢水管、泄水管等，其安装位置要求如图1所示。膨胀管上不允许设任何阀门，以免阀门误关时，引起系统超压事故。溢水管上也不应设置阀门，其管径应比膨胀管大。

图1 膨胀水箱的配管安装

1-信号管2-补给水管3-水位计4-浮球5-通气管6-循环管7-膨胀管8-泄水管9-溢流管

3)箱体应该保温并加盖板，盖板上接一根透气管，透气管一般可以选用公称直径为100mm钢管制作。

4)当膨胀水箱兼用于供冷和供暖两种工况时，为防冬季供暖时因水箱内的水结冰造成箱体结构破坏，以至酿成事故，一般在膨胀水箱上要接出一根循环管，循环管上不设阀门。膨胀管和循环管要接在同一条管路上，其连接点之间应保持一定距离，一般可取1.5-3.0m，使膨胀水箱的水在两连接点压差的作用下处于缓慢流动状态，如图2所示。循环管、膨胀管都应保温。

图2 膨胀水箱与机械循环系统的连接

5)溢水管和泄水管以及信号管应接到明沟里或下水道的地方，以便于把水排走。

采暖系统中，膨胀水箱的安装位置在哪里和作用是什么？

整个供暖系统的最高点，用来保证每个暖气片内注满水，不留空气。系统内有空气影响热水循环。
补充：供暖系统里的水开始时是凉的，随着不断加热，系统里的水要受热膨胀，而系统的总容积是不会变的，这些膨胀出来的水就要有地方盛，这就是安装膨胀水箱的原因。如果膨胀水箱安装位置低于系统内的暖气片及水管的高度，系统内的水会从水箱中溢出，造成系统内存有空气，影响循环。所以要放在最高位置。

安装要点

膨胀水箱安装位置，应考虑防止水箱内水的冻结，若水箱安装在非供暖房间内时，应考虑保温。

膨胀管在重力循环系统时接在供水总立管的顶端；在机械循环系统时接至系统定压点，一般接至水泵吸入口前，循环管接至系统定压点前的水平回水干管上，该点与定压点之间，应保持不小于1.5-3m的距离。这样可让少量热水能缓慢地通过循环管和膨胀管流出水箱，以防水箱里的水冻结。在重力循环中，循环管也接到供水干管上，也应与膨胀管保持一定的距离。

膨胀管、溢水管和循环管上严禁安装阀门，而排水管和信号管上应设置阀门。

设在非供暖房间内的膨胀管，循环管、信号管均应保温。

一般开式膨胀水箱内的水温不应超过95℃。

05K210图集，开式膨胀水箱设计、选型及安装说明