摘要：本文從使用（而非設計）的角度，介紹了幾種常用暖通空調定壓補水裝置基本原理、性能特點等。以便于廣大用戶根據具體實際情況，通過比較分析、合理選用適合各自個體特點的既滿足安全可靠先進的要求，又兼顧經濟環保及便于操作要求的裝置。
　　關鍵詞：暖通空調、定壓補水、性能特點、合理選用
　　
　　1、引言
　　暖通空調系統補水裝置的作用，是保證采暖或中央空調水系統冷熱介質（水），在系統內不倒空、不汽化、不超壓，并保持有有一定供系統循環的壓力，保證系統冷熱交換穩定正常。
　　目前暖通空調系統常用有以下幾種定壓補水裝置:①.膨脹水箱定壓補水裝置；②.定壓罐定壓補水裝置；③.變頻泵定壓補水裝置；
　　其他如連續補水泵補水、水射器補水、自來水直接補水等裝置，因為其適用范圍小或缺陷明顯使用少，這里不做介紹。
　　2、膨脹水箱：
　　膨脹水箱定壓原理：
　　膨脹水箱定壓原理是通過水箱容積的緩沖調節作用，通過水箱高低水位的控制，實現補水（溢流）的作用，以調節由于系統水溫變化或泄漏引起的系統介質（水）的容積變化，保持其系統冷熱媒介（水）壓力的相對恒定。它是中小型系統和空調水系統常用的定壓裝置之一。
　　膨脹水箱位置：膨脹水箱位置應該根據系統型式、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，給系統產生的工況也不同�？煽康南到y，其工況必須滿足不汽化、不超壓、不倒空，并有足夠循環動力的要求。
　　開式膨脹水箱將水箱設在系統的最高點，通常接在循環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算：
　　Vt=Vs(v2/v1-1-3αΔt)/(1-P1/P2)
　　Vt—膨脹水箱容積:m3 Vs—系統水總容量:m3
　　v1—低溫時水的比容，m3/Kg;v2—高溫時水的比容，m3/Kg;
　　α—線性膨脹系數，鋼為11.7×10-6℃-1，銅為11.7×10-6℃-1
　　Δt—水系統中最大溫差，℃（一般為5）
　　P1—低溫時水壓力，KpaP2—高溫時水壓力，Kpa
　　P1、P2的確定：
　　P1，箱體靜壓頭+系統頂部的最小壓力值P2，運行時最高壓力
　　開式膨脹水箱容積計算方法：
　　Vp=αΔtVs
　　Vp---膨脹水箱有效容積，m3α---水的體積膨脹系數,α=0.0006,1/℃
　　Δt---系統內最大水溫變化值，℃Vs---系統內的總水容量，m3
　　說明：當水箱同時用于采暖和采冷時分別計算，取大值
　　特點：（1）優點：它具有裝置簡單、安全、少維護、運行費用低、壓力穩定、不用電等；可以有效消除系統非正常工況下的超壓。（2）缺點：對最高點有空間位置要求；系統有氧化腐蝕缺陷；不適應大面積以及高層、超高層建筑物需要。
　　3、定壓罐：
　　定壓罐工作原理：定壓罐定壓，是在膨脹水箱基礎上發展起來的一類定壓補水裝置，其原理同閉式膨脹水箱。當系統水溫變化或泄漏引起水的容積變化時，由于氣壓罐內氣體高壓縮性的緩沖作用，使系統壓力穩定在預設的壓力范圍內。如果系統壓力下降至預設壓力的下限時，由電接點繼電器動作啟動補水泵，使之向系統供水，直至壓力達到預定的的壓力上限值時止。若系統壓力超過設定的最高壓力值時，安全閥自行向軟水箱或排水系統泄水降壓。以維持系統的壓力平衡。
　　該裝置由氣壓罐、補水泵、安全閥、電接點壓力表、控制箱等組合而成。
　　系統中定壓點壓力確定：定壓點壓力的高低要考慮兩個因素，一個是系統運行時任一點都不超壓，二是系統停運時系統不倒空。如果定壓點的壓力過高，系統中的每一點的壓力也就相應的增高，導致管道、閥門或設備等在高壓下運行，出現強度破壞或疲勞損壞。壓力設置太低，系統就會倒空出現氣堵，而導致介質循環不暢。
　　氣壓罐工作壓力值按以下方法確定(推薦)
　　(1)補水泵啟動壓力P1:
　　P1=Po+0.005;“Po”系統最高點壓力
　　(2)補水泵停泵壓力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）計算單位均為“MPa”
　　氣壓罐總容積:
　　V=Vt/(1-β)
　　Vt-調節水量(m3),為補水泵3min的流量,且保持水箱調節水位不小于200mm。估算時取膨脹水量的一半。
　　補水泵流量：補水泵流量（每小時）選擇應不小于系統水容量的4％～5％。
　　特點：（1）優點：布置靈活，不受高度的限制；實現設備集中控制管理，維修使用較方便；系統的氧化腐蝕減輕；較好地防止系統出現汽化及水擊現象；適應大面積高建筑物的需要。（2）缺點：補水泵啟動頻繁,泵的壽命低；系統壓力波動大，不能有效防止非正常情況系統超壓的問題；不能斷電能源浪費較大，運行費用高；體積較大占空間大。
　　4、變頻裝置：
　　基本原理：變頻調速定壓補水裝置，是在定壓罐以后發展起來的，是變頻調速技術和膨脹水箱技術的結合。其基本原理是根據傳感器采集的系統的水壓力變化，通過邏輯計算調整電源頻率，平滑無級地調整補水泵轉速，即調節補水量，以達到實現系統恒壓點壓力相對恒定的目的。
　　該定壓方式的關鍵設備是變頻器。其工作原理是先把通用50HZ的交流電轉為直流電，再通過變頻器把直流電變換為所需頻率的交流電。通過補水泵電源頻率的改變，達到調節補水泵轉速、調節補水量，從而達到調節系統水壓力目的。
　　電機頻率與轉速的關系為：n=60f(1-S)/P或f=nP/60(1-S)式中：n一水泵交流電機轉速;f一電源頻率，Hz;S一轉差率，一般為5%左右;P一電機的極對數。
　　由上式可看出，當P、S一定時，水泵電機轉速與輸入電源的頻率成正比；由水泵特性可知，水泵流量與轉速成正比，所以調節電源頻率即可直接調節補水泵流量，以調整系統內流體介質因為系統溫度或泄漏等原因引起的壓力變化。
　　補水泵流量：補水泵流量（每小時）選擇應不小于系統水容量的4％～5％。
　　變頻器的頻率調節范圍：一般調節范圍為5～50Hz之間，也有使用高頻電源變頻器范圍可以達到400Hz，但對變頻器本身和電機要求高，不經濟。
　　實際使用中要根據特定系統具體情況，通過建立系統模型，計算系統（取樣點）壓力與補水泵執行頻率的關系，并在調試過程中加以調整，最終實現系統水介質不倒空、不超壓并維持一定運行工作壓力的目的。
　　變頻器規格根據補水泵參數選擇：用工控機更容易實現上述目的，采用變頻調速技術和專用工控機(PLC)技術,對補水泵進行閉環控制。根據循環水系統中瞬時失水量的大小與相應的壓力值兩種參數,經工控機的模擬量模塊處理后控制變頻調速器,自動調節水泵轉速,使循環水系統補水點壓力恒定在系統的靜水壓線上，可達到壓力波動小、更加節能的效果。
　　特點：（1）優點：有定壓罐的優點，但較定壓罐解決了補水泵啟動頻繁，影響壽命，耗費電能多的問題；罐體的容積小占空間小；操作方便更人性化；適應大面積高層暖通空調系統。（2）缺點：設備貴投資大，針對各個體需建立頻率與系統定壓模型，對使用、調整、維修人員技術要求高；相對膨脹水箱耗能，受電源影響。
　　5、實例：
　　2005年新疆自治區黨委組織部培訓中心工程，為5層結構（機場附近限高），總面積20000m2。采暖（外網一次水經板式換熱器換熱）和中央空調（變風量新風機組加風機盤管）季節切換。共用管路水系統及末端系統。
　　補水裝置設計使用定壓罐補水泵裝置。在使用中發現頻繁啟動現象嚴重，氣壓罐氣體漏氣，需頻繁加氣。最重要因為其運行不連續，在冬季使用，采暖停運再啟動時，定壓裝置快速補足系統壓力，而啟運后水溫大幅上升導致系統壓力嚴重超壓。因為泄壓閥設計裝在系統和定壓裝置之間的止回閥近定壓裝置一側，以防止定壓裝置失靈，所以對止回閥近系統末端一側壓力升高無法保護，而導致末端金屬軟管等損壞漏水。
　　針對上述情況，根據系統高度不高，使用面積小、補水量小的特點，改成在系統最高點（電梯設備間）加設自流式軟化水裝置和不銹鋼膨脹水箱補水裝置，代替定壓罐補水。既解決了以上問題，又節約了運行維修費用和設備間空間，至今運行正常。
　　6、結語
　　任何裝置，包括暖通空調定壓補水裝置的選用，都要客觀分析具體情況及需要。任何所謂的科學先進的裝置也有其實用范圍和局限性。應該要從實際出發，從安全性、可靠性、穩定性、先進性、經濟型、可操作性等多方面綜合考評選用。最貴的、或者所謂最先進的未必是最適合的，最適合的才是最好的最科學的。
　　
　　參考文獻：
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　　3、劉夢真王宇清。《高層建筑采暖設計技術》，機械工業出版社，2004