全自动定压补水装置设备选型方法

在空调及热水采暖系统运行过程中，存在水量、压力失调、稳定性不好等问题，易造成膨胀水箱溢水，浪费能源严重，难以得到预想的设计效果，特别是在高温热水（100℃以上）供热系统中，由于存在汽化压力的问题，开式膨胀水箱不适用于高温热水采暖的要求。为改善热水系统中的不足，满足热水供热采暖及供热水的使用要求，我公司研制生产了NZG 系列全自动供热定压补水设备，该设备的技术指标达到国家“民用建筑采暖通风设计技术措施”对压力式膨胀水罐的技术规定。设备的橡胶胶囊，具有良好的曲挠性和耐温老化性，抗老化性能在130℃时可达0.82以上。
一、设备性能及主要特点
1、设备可直接放置在锅炉房内，占地面积小，灵活性大，取消了建筑屋顶的膨胀水箱及水箱间，减少土建及工艺设计的复杂系数，降低工程造价，施工安装快速简便。
2、设备工作运行稳定，维护管理简便，无论水温变化如何，系统压力始终保持在压力传感器所控制的上、下限压力，水的流量、压力永不失调，没有真空和缺水现象。
3、控制柜采用单片机控制二台泵自动轮换工作，并采用压力传感器取代传统的电接点压力表，控制性能更可靠；当系统出现超压时自动开启电磁阀将膨胀水量泻回软水箱。
4、控制柜选用进口、国产新型名牌电器元件，控制性能可靠，技术先进。
5、设备安全性较强，停电、停泵时可自动消除水锤及噪音，不易发生管路附件、散热器的爆破事故。
6、罐体内所充的氮气不会发生物理化学变化，对罐体起保护作用，且一次充气可保持长期使用，更方便、更可靠、寿命长。
二、适用范围
1、锅炉房、热力站及各类高低温热水采暖系统；
2、热水循环式供应系统；
3、不宜设置屋顶开式膨胀水箱的供暖系统；
4、风机盘管冷、热水系统。
三、NZG全自动供热定压补水设备工作原理
当空调及热水供热系统中水的容积因膨胀、收缩而发生变化时，罐体内气体空间的体积及压力也相应发生变化，当热水供热系统水温升高体积膨胀时，热水逐渐进罐体水室、迫使隔膜向外扩张、扩大水室容积、压缩气室容积、而增高气室的压力。在这个过程中气室内的温度变化很小，可忽略不计，气室容积与压力的变化过程近似符合波义耳——马略特定律：“对于一定质量的气体，若温度保持不变，则其压强与其体积的乘积是一个常数”，即PV = C。
根据这个定律，通过隔膈式气压膨胀水罐内水位的变化及控制来控制系统的压力工况，使之保持在安全范围内运行。
该设备在膨胀水罐内设置了五个控制点，控制项目如下：
S1——低压力报警；
S2——补水泵启动补水；
S3——补水泵停止补水；
S4——电磁阀关闭；
S5——电磁阀开启排水；
通过上述五个压力控制，即可将供热系统的压力控制在P1 — P2之间。
当供热系统由供热转为停止供热时，系统内的水逐渐冷却收缩，或由于管网渗漏造成系统亏水，罐内水位降至S2点时，压力传感器将信号传给控制系统，控制系统控制水泵自动启动补水，当升高到S3点时，补水泵自动停止工作。
当供热系统开始供热时，系统内的水受热膨胀，膨胀水量可由膨胀水罐内S2 — S5点之间调节。
当罐内水位升高S5点时，压力传感器将信号传送给控制系统，控制系统控制电磁阀自动开启，将罐内多出的水量排泄到软化水箱中，同时压力下降，当水位降回至S4点时，电磁阀自动关闭。
当水位再次降至S2点时，补水泵自动启动补水，为此循环往复，以保证供热系统在定压工况下安全运行。
当罐内的压力超过压力传感器设定值的上限P2+0.02Mpa时，安全阀开启快速排水，以迅速降低膨胀水罐内的压力，保证供热系统安全运行。
设备选型方法
1、计算热水系统的膨胀水量即系统水的净膨胀容积△V
（1）系统开始运行：水从低温度t1，升到高的平均温度t2，此时水的比容从r1至r2；
△V=VC×（r1- r2）×1000（升）
（2）系统运行期间
△V=A•B•△t•VC×1000（升）
式中：VC —— 系统内所有水量之和，包括管道内、暖气片内、锅炉或容积式加热器内的水量之和（管网水容量计算见表2）；
r1——温度为t1时水的比容（升/公斤）；（见表1）；
r2——温度为t2时水的比容（升/公斤）；（见表1）；
A——考虑在水罐内应经常储存足够水容量以补偿系统内水冷却时体积的收缩安全系数，取A=3；
B——水的单位体积膨胀系数B=0.0006；
△t — 当间歇供热时，系统内水温的波动值，低温水取 △t=25℃，高温水取 △t=35℃；
系统水的净膨胀容量△V是与运行工况密切相关的。它与供热运行方式（间歇或连续供热），热水设计温度差，热水的温升和系统漏水率等因素有关。以上两种运行计算结果选择△V较大值。
2、确定水系统的低压力P1和高工作压力P2；
膨胀水罐连接在回水管上，此段管段水的温度较低，能更好地保护橡胶隔膜，以延长膜的使用寿命。膨胀水罐设置在循环水泵吸水管一侧，其水罐的定压线较低，所需的补给水泵的扬程低、功率小，P1可由下式计算；
(1) 对高温热水（＞100℃以上）
P1≥Hd=H1+H2+H3
(2)     对一般热水（≤100℃以下）
P1≥Hd=H1+H2
式中：P1—— 定压点即膨胀水罐正定的小工作压力；即热水系统得低工作压力（Mpa）；
Hd—— 系统补水点的压力值；
H1—— 高或不利用水点与膨胀水罐低水位的标高差（米）；
H2—— 安全水头，一般可取5米；
H3—— 供水温度下的汽化压力（米） +0.1χ，（见表3）；
(3) 热水系统高工作压力P2（Mpa）
P2 = ―0.1 (Map)
式中：χ——工作压力比一般取0.65~0.85