9.2.6 水系统的定压方式在线视频

水系统流量的变化

对用户侧的换热量有什么样的影响呢？

这张图中的红色曲线

给出的是单一换热器的换热量变化

与流量变化的相对关系

我们可以看到

当水量变化的时候

换热量与流量并不呈线性关系

而是换热量的降低比水量的降低要慢得多

例如当水量降到50%的时候

换热量仍然保持在85%左右

这样就会导致在水量降低的时候

供回水温差会增大

在实际的系统运行中

就常常会体现在部分负荷工况下

空调系统的回水温度升高

从额定的供水7℃回水12℃

升高到回水15℃

甚至更高

这是在末端用户流量连续调节的情况下

经常出现的情况

但是在末端用户采用电磁阀

进行通断控制的时候

例如末端是采用通断控制的风机盘管

就并不容易出现部分负荷供回水差加大的情形

甚至往往出现供回水温差一直偏低的症状

这个现象的原因比较复杂

如果大家有兴趣的话

可以去找一些参考文献看看

我把这些参考文献列在这里

主要是一些博士论文

对这个问题进行了深入的剖析

其实变流量的方法有很多种

除了前面提到的变速泵变流量

和水泵台数控制变流量以外

在普遍使用定速泵的时代

人们是可以用二通阀来进行末端流量调节的

下面我们就比较一下

不同类型变流量系统的水泵的电耗

比较的基础是定流量系统

就是这条红线

这张图的横坐标是用户末端需要的水流量比

纵坐标是水泵的电耗

由于定流量系统采用的是旁通法

所以用户需求水流量比无论是多少

对水泵的电耗都没有影响

二号蓝色线是二通阀与定速泵系统

当水流量比降低的时候

水泵的电耗也有所降低

但是比水流量比降低得少

第三条绿色的折线是定速泵台数控制

电耗与水流量比比较接近线性关系

第四条紫色的线是变速控制

水泵的电耗是最低的

这一点

是由变速泵功耗与流量

呈三次方关系的特性决定的

但由于水系统末端阀门的阻力是会变的

所以实际运行中的水泵功耗要大一些

例如这条曲线的水流量比为50%的时候

水泵功耗是28%左右

但实际上这是一个定性的描述

具体数值的大小

还取决于实际系统的末端阻力变化的大小

如果末端用户的阻力基本维持不变

那么当系统流量为50%的时候

水泵的电耗就会接近12.5%

下面我来介绍一下关于水系统的定压

每一个水系统

都需要找一个定压点设置定压设备进行定压

水系统定压的目的

是要保证系统在确定的压力下稳定运行

防止出现真空或者超压

现在大家可能会有疑虑

为什么风系统就没有定压设备呢？

实际上几乎所有的空调风系统都会和大气相连

即便是闭式循环系统也需要跟房间相连

而房间是必然要与大气相连的

那么大气就是风系统的定压点了

我们画风压图的时候就会从大气的零压开始画

但是水系统并不一定与大气相连

所以就必须外加一个固定的压力

定压设备的主要功能

就是保持系统内某点的压力恒定

而且在水温变化热胀冷缩导致体积变化的时候

能够容纳多余的水量

或者补充欠缺的水量

目前常用的水系统定压方式

主要有下面这么三种

第一种就是

我们在前面所有案例中都看到的膨胀水箱

由于它的液面跟大气相连

这个液面就是大气压力了

这样就可以把系统的压力固定下来了

膨胀水箱当然需要安装在建筑物的最高点

如果采用的是四水管系统

则冷 热水的膨胀水箱需分开设置

第二种是气体定压罐定压

它可以安装在任意的高度

这一点是比较方便的

第三种是补水泵定压

可以采用定速泵或者变频泵来进行定压

这是膨胀水箱的结构示意图

膨胀水箱通过下部的膨胀管

与水系统的定压点连接

为了适应水温变化导致的管内水的体积变化

膨胀水箱有溢水管

还有补水管

当水体积膨胀导致水位过高的时候

通过溢水管溢流

当水量不足或者水体积缩小

导致水位太低的时候通过浮球阀补水

用于热水系统的膨胀水箱还需要装有循环管

与膨胀管一起都接到热水系统的回水管上

相距1.5~3m

这样接的目的是为了防止

当膨胀水箱在非采暖空间的时候出现冻结

而管子这样的接法

就可以靠两个水管组成的环路中存在的温差

和静压差产生环路内的缓慢流动

从而避免出现静水冻结

膨胀水箱上的信号管

是用于检查水箱内是否充满水的

需要接到机房的下水口处

那么定压点应该选在什么位置合适呢？

其实我们之前在谈论水系统中

换热设备的承压问题的时候就提到过

定压点以及水泵与换热设备的相对位置

对换热设备的承压是有着很重要的影响的

首先看左边这个案例

如果水泵在A点向冷热源设备送水

则系统最高压力点在冷热源设备的入口处

也就是B点的压力hB

等于膨胀水箱液位与A点的高差h0

加上水泵的扬程ΔH

再减去动压

这时冷热源设备的承压是最大的

尤其是启动的时候

动压为零时承压达到最大

如果把冷热源设备换到水泵的入口处

它的承压ha就是h0减去动压

如果膨胀水箱的定压点不在下部的A点

而是放到了上部的C点的话

系统运行时A点的压力就是波动的

因为从C至A之间还有流动阻力损失ΔR

所以

A点的压力就应该是h0减去动压还要减去ΔR

如果ΔR有可能很大的话

就需要考虑A点是不是会出现汽化的问题了

在这三个图中

我们看到定压点都选择在水泵的入口侧

这里也是整个系统中压力最低的地方

这样做的目的是

为了保证系统最低压力点不会出现汽化

尤其是热水系统的汽化压力是比较高的

所以需要有稳定的更高的压力

在这里保证管内不会出现汽化

气压罐定压是靠充入氮气

或者压缩空气到气压罐中

通过定压点来为水系统维持一定的压力的

气压罐内有水也有气体

罐内水位有一定的变化空间

水系统中的水量不足的时候

气压罐就起到补水的作用

当罐内水位低于下限的时候

补水泵会从软水箱抽水给气压罐补水

水位达到最高点的时候

补水泵停止运行

如果系统中的水因温度变化而膨胀

膨胀出来部分的水会流回到软水箱

因为气压罐定压需要靠补水泵补水

所以就存在因断电而断水的危险

另外运行的能耗也比较高

这是补水泵定压的系统原理图

我们先看一看左边这张图

这是连续补水定压的原理图

定压点设在循环泵的入口

利用调压阀保持定压点O的压力恒定

当系统压力增加的时候

O点压力增加

调压阀关小

补水泵的补水量减少

使系统内压力降低到设定水平

当O点压力减小的时候

调压阀3开大

补水泵的补水量增加

系统压力回升到设定水平

实际上

就是补水泵维持补水量与系统的漏水量一致

而达到定压的目的

右边是非连续补水定压的原理图

补水泵的启动和停止

是由电接点式压力表表盘上的触点开关控制的

O点压力下降到设定的下限的时候

压力表触点接通

补水泵启动向系统补水

当O点压力升高到设定的上限时

压力表触点就会断开

补水泵停止补水

这样就可以维持定压点O点压力

在上 下限之间波动