中央空调的高位膨胀水箱补水定压系统技术详解

中央空调水系统定压方式早期通常为高位膨胀水箱，后经行业技术革新，已经演变成目前复合了多种功能定压补水装置，自动化程度也越来越高。

目前常用的定压方式有高位开式膨胀水箱定压、气压罐定压补水装置定压、定压补水排气装置定压、定压补水真空排气装置定压、变频水泵补水定压等。

以下就高位开式膨胀水箱补水定压方式特点、设计选型、控制方式及适用场合进行分享

一、高位开式膨胀水箱定压方式的原理

水箱安装于系统最高点（水箱底部宜高出系统最高点1.5m），与大气连通，利用水箱高出中央空调水系统的高度产生静压稳定系统压力，确保所有管道和设备内压力高于汽化压力，避免气蚀。

标准大气压不同温度下水的密度

水温变化（如冷冻水从5℃升至10℃）导致体积膨胀时，多余的水流入水箱；温度降低时，水箱补水保持系统满水状态。

单位水容量的最大膨胀量

二、高位开式膨胀水箱的容积计算

系统水容量也可以按下表选取

或按下表：

三、高位开式膨胀水箱定压系统的优缺点

优点：开式膨胀水箱定压方式适用于中小型供暖或空调系统。它具有结构简单、造价低、系统水力稳定性好、补水方便等特点。

缺点：它直接相通大气，使得空气中的二氧化碳、水生成碳酸和铁制品反应腐蚀管路，损害了其他主要设备的寿命。同时在寒冷及严寒地区需要考虑水箱间的防冻问题。且开式膨胀水箱定压只能在系统的最高处安装，很多项目条件难以满足要求。

四、高位开式膨胀水箱定压补水系统设计要点

4.1、补水水质是保证循环水水质的重要措施，国家标准《采暖空调系统水质标准》对供暖空调水质提出了具体要求：

中央空调循环冷水水质要求

中央空调开式冷却水系统水质要求

中央空调闭式冷却水系统水质要求

当给水硬度较高时，为不影响系统传热、延长设备的检修时间和使用寿命，应对补水进行软化处理。

（当需要对补水进行软化处理时，宜设置软化水箱。软化水箱的有效容积可取 0.5~1.0h的补水泵流量）。

4.2、补水泵一般不直接与软化水装置相连接，因为离子交换软化设备供水与补水泵补水不同步，且软化设备常间断运行，因此需设置软化水箱储存一部分调节水量。

4.3、由于开式水箱里的水与空气直接接触，水中会不断融入氧气，对于钢板制散热器等设备有较强的腐蚀能力，因此不宜采用开式水箱定压补水（常采用隔膜式气压罐定压）。

4.4、在采用膨胀水箱进行定压补水时，一般宜将补水通过浮球阀直接补至膨胀水箱中（浮球阀是一种机械式自适应补水装置，可靠性相对较高，宜优先采用）当软化补水系统与膨胀水箱分开设置时，可采用补水泵补水方式。

（补水泵的设计选泵流量(m³/h)，宜根据系统水容量(m)的5%~10%计算;当系统水容量计算有困难时，也可按系统循环水量的0.5%~1%确定。）

4.5、系统初期上水时，充水流量越小，越能够将系统内的空气有效地从系统顶部排出。因此，系统上水和正常补水，宜采用一台补水泵运行。当单台补水泵的设计流量不大于系统循环水量的0.6%时，也可采用两台水泵在充水时同时运行的方式，以减少系统初次充水时间。

4.6、膨胀水箱如果因为系统检修等特殊原因需要在膨胀管上设置阀门，当阀门关闭时，系统应有对应的安全措施--设置泄压安全阀。检修完成后，阀门应随定压补水系统的正常工作而打开。

4.7、在有可能结冻的系统中采用高位开式膨胀水箱定压，需设置循环管，循环管必须与膨胀管连接在同一条管道上，两条管道接口间的水平距离应不小于1.5~3.0m。

空调系统膨胀管管径（技术措施）

空调系统膨胀管管径（实用供热空调设计手册）

4.8、采用高位膨胀水箱对系统直接补水时，膨胀管可兼做系统的补水管。采用补水泵时，补水点宜设置在循环水泵的吸入段。

五、高位开式膨胀水箱定压补水系统控制方式

5.1、补水泵补水系统（适用于软化水与膨胀水箱需分开设置的系统）

5.2、浮球阀通过膨胀水箱补水系统（适用软水箱可以靠重力自动向膨胀水箱补水的情况）

图中中各数字含义如下:

1 冷热源装置;2 用户;3 冷热水循环泵;4 补水泵;5 补水箱;6 水处理设备;7 胀水箱;8 水箱液位计;9 膨胀管;10 循环管;11-溢水管;12 泄(排)水管;13 浮球阀;14 给水倒流防止器;15 水表。

5.3、常用的膨胀水箱的补水控制方式有以下三种:

1) 膨胀水箱的浮球阀自动补水方式这是一种非常简单方便的补水方式，当补水管有一定的恒定的压力时，就可以采用，这种方式结构简单没有补水泵启停问题。

2)当需要采用补水泵向膨胀水箱内补水时，需采用液位开关控制补水泵的启停。液位开关的种类很多，都是在低水位输出启泵信号，在高水位输出停泵信号。

3）也可采用液位传感器，楼宇控制中心根据液位传感器的模拟信号，监视水箱的液位，减少人员巡视的劳动强度，并且在低水位输出启泵信号，在高水位输出停泵信号。

参考资料
《民用建筑暖通空调设计统一技术措施2022》

《中央空调节能及自控系统设计》

《实用供热空调设计手册》

《空调设计手册》