供暖系统和生活热水系统中膨胀罐选型教材
膨胀罐选择教材
三、设备的选型和计算
水箱的选型和计算
一、注意要点 由于太阳能系统属于储热式系统，因此其容量应 该每天的总用水量及系统的使用特点确定。选择水箱 时候应注意以下几点： 1、5吨以下优先选用整体式水箱； 2、屋面的承重不能满足要求时，可将一个大容量的 水箱分成几个小容量的水箱； 3、水箱放置在室内时应特别注意水箱的尺寸和门的 尺寸； 4、进行系统改造时尽量利用原有的热水箱； 5、尽量不要采用大容量的承压水箱。
三、设备的选型和计算
膨胀罐的选型和计算
一、膨胀罐介绍 主要是在密闭的系统中调节压力用。调压原理如下：
三、设备的选型和计算
膨胀罐的选型和计算
二、膨胀罐容积计算 选型主要要考虑材质（与介质的相容性）、耐温、最高承压 能力三个因素。膨胀罐容积计算： 1、计算膨胀罐的预充压力：
三、设备的选型和计算
膨胀罐的选型和计算
三、设备的选型和计算
辅助加热设备的选型和计算
二、辅助加热设备的功率计算 计算辅助加热设备的功率时 不考虑太阳能的因素，假定没有 太阳能设备或者太阳能设备完全 不能使用。
三、设备的选型和计算
水泵的选型和计算
太阳能系统中用到的水泵主要有两大用途：循环和增 压。水泵的选择主要确定扬程和流量，需要根据使用场合 来进行计算确定。另外还需要考虑下列因素： 1、使用的介质和水泵的材质； 2、水泵的耐温； 3、水泵的噪音。 实际计算时，首先确定系统的流量，计算出流量后确定 各部分的管径，要求流经各部分管道内的液体的流速在对 应管径规定的范围内。
w end w i t cd
Qw C w (t end t i ) f J T cd (1 L )
L
三、设备的选型和计算
集热器的选型和计算
膨胀水箱的选型
欢迎阅读供暖系统膨胀罐容积选型公式：V＝膨胀罐选型容积（升）。
e＝水加热膨胀系数，惯例选择0.035这一系数。
C＝系统总水量（升）。
Pi＝起始压力（公斤）：由系统静压＋0.3公斤＋大气压力（1公斤）组成。
Pf＝最终压力（公斤）：由系统运行时最大压力（即安全阀设定压力）＋大气压力（1公斤）组成。
水加热膨胀系数“e”温度（℃）系数（e）温度（℃）系数（e）温度（℃）系数（e）00.00013400.00782750.02575100.00025450.00984800.02898150.00085500.01207850.03236200.0018550.01447900.03590250.00289600.01704950.03958300.00425650.019791000.04342350.00582700.02269速算公式：将系统总水量乘以以下系数即得出膨胀罐容积（以熟悉e＝0.035计算）安全阀设系统起始压力（公斤）1.0 1.2 1.4 1.6 1.82.0 2.2 2.4 2.6 2.83.02.25 0.091 0.106 0.134 0.175 0.253 - - - - - - 2.50 0.082 0.094 0.111 0.136 0.175 0.254 - - - - -定压力（公斤）2.70 0.076 0.086 0.100 0.118 0.144 0.185 0.259 - - - -3.00 0.070 0.078 0.088 0.100 0.117 0.140 0.175 0.233 - - -3.50 0.063 0.068 0.075 0.083 0.093 0.105 0.121 0.143 0.175 0.225 -4.00 0.058 0.063 0.067 0.073 0.080 0.088 0.097 0.109 0.125 0.146 0.1754.50 0.055 0.058 0.062 0.066 0.071 0.077 0.084 0.092 0.101 0.113 0.1285.00 0.052 0.055 0.058 0.062 0.066 0.070 0.075 0.081 0.088 0.095 0.1055.40 0.051 0.053 0.056 0.059 0.062 0.066 0.070 0.075 0.080 0.086 0.0936.00 0.049 0.051 0.053 0.056 0.058 0.061 0.064 0.068 0.072 0.077 0.082储水式热水系统膨胀罐容积选型公式：V＝膨胀罐选型容积（升）。
定压罐选型
+1bar
热水系统中闭式（隔膜式）膨胀罐容积选型
c系统总 水量 L
pin 绝对 起始压力
bar
pfin 绝对 最终压力
bar
定压罐容 积L
500
4.5
7
20.258
500
3
7 12.66125
500
3
7 12.66125
500
3
7 12.66125
对起始压力：由由注水时冷水最大压力 +大气压力
(1bar) 组成。实际上是冷水压力 +1bar 2、pf= 绝对最终压力：由系统运行时最大压力（即安全阀设 定压力） +大气压 1(bar) 组成。实际上是安全阀设定压力
0.03958
30 0.00425
65 0.01979
100
0.04342
35 0.00582
70 0.02269
储水式热水系
e水加热 膨胀系数
0.01447 0.01447 0.01447 0.01447
1、pi= 绝对起始 (1bar) 组成。实际上是冷水压力 +1b 2、pf= 绝对最终压力：由系统运行时 定压力） +大气压 1(bar) 组成。实际 +1bar
供暖系统闭式（隔膜式）膨胀罐容积选型
e水加热 膨胀系数
c系统总 水量 L
pi 绝对起 pf 绝对最
始压力 终压力
bar
bar
定压罐容 积L
0.01447
65
3
7 1.6459625
0.01447
80
3
7
2.0258
0.01447 130
3
7
膨胀罐选型计算
P4-安全阀开启压力 （KPa） P3-正常运行压力 0.9P4 （KPa） P0-定压点最低压力
系数（P3+100)/(P3P0）
气压罐总容积V（mLeabharlann ）水箱有效容积V （m3）
不容纳膨胀量 容纳膨胀量
软化水箱有效容积V （m3）
容纳膨胀量
软化水箱有效容 积V（m3） 不容纳膨胀量
0.312895481 3.161612898
只是隔膜式气 压罐，其他不 知
2.354083388 1.489978483
Vp=1.1*(ρ1-ρ 2)/ρ2*1000Vc
V>Vt+Vp
V>1.05*Vt/（1- αt为
αt）
0.65~0.85
600
540 350
3.368421053
Vp膨胀水量 系统水容量Vc(m3) (m3)
补水量 （m3）
补水泵 （m3）
气压罐调节容积Vt （m3）
小计
1082833.2 37249.462 27.07083 0.864104905 0.372494621 1.489978
0.074498924
Vp-系统的最大膨胀水量 （L）
V-膨胀罐体积 Vt为不小于3min补泵流 量 容纳膨胀量时
一次网水 温95/70
本项目水 容量指标 参数L/KW
二次网水 温80/55
25
名称
面积
热指标 热负荷
流量 （kg/h）
1#教学楼 1689.16 75 126687
2#教学楼 8587.41 70 601118.7
3#体育馆 1684.5 95 160027.5
预留售楼 处
3000 65 195000
膨胀罐选择讲解
一、辅助加热设备的选择主要是确定加热设备的 类型和功率，应遵循下列原则： 1、重点考虑客户具备的条件； 2、优先选择清洁、成本低的能源； 3、辅助加热设备的功率大小主要由需要的加热速 度决定； 4、10吨以上的系统采用电能辅助加热时尽量不 要采用在水箱中直接安装电加热管的方式； 5、若可以接受要尽量采用两台小功率的加热设备 来取代只用一台的方式。
2、供水用途的水泵流量 计算：
计算出小时最大用水 量，即为水泵至少需要达 到的流量。
三、设备的选型和计算
水泵的选型和计算
二、扬程计算 1、详细计算 H=管道总阻力损失+水箱与集热器最高点的高差（开式系 统）。 a、确定系统内串联管道的总长； b、分别计算每种管径的管道的阻力损失； c、将各段阻力损失相加即为总的阻力损失。 2、简化计算
实际计算时，首先确定系统的流量，计算出流量后确定 各部分的管径，要求流经各部分管道内的液体的流速在对 应管径规定的范围内。
三、设备的选型和计算
水泵的选型和计算
一、流量计算 1、 一个独立集热循环阵列总管道流量计算：
Q=(36~72L/ ㎡h)×集热器面积。 各分支管道流量计算： Q=V×S=0.785VD2
三、设备的选型和计算
辅助加热设备的选型和计算
二、辅助加热设备的功率计算 计算辅助加热设备的功率时
不考虑太阳能的因素，假定没有 太阳能设备或者太阳能设备完全 不能使用。
三、设备的选型和计算
水泵的选型和计算
太阳能系统中用到的水泵主要有两大用途：循环和增 压。水泵的选择主要确定扬程和流量，需要根据使用场合 来进行计算确定。另外还需要考虑下列因素： 1、使用的介质和水泵的材质； 2、水泵的耐温； 3、水泵的噪音。
膨胀水箱的选型与计算
膨胀水箱的选型与计算
膨胀水箱选用
开式高位膨胀水箱
膨胀水箱设计安装
要点
1.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。
2.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，一般接至水泵入口前，
3,。
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。
4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。
5．设在非供暖房间内的膨胀管，循环管理体制、信号管均应保温。
6.一般开式膨胀水箱内的水温不应超过95°C。
由于我选择的散热器是四柱813型（带腿）散热器
则膨胀水箱的体积为：V=0.38×7.5=2.85L
进一法
则膨胀水箱的公称面积（m³）为：3
则膨胀水箱的有效容积（m³）为：3.05
则膨胀水箱的尺寸为（mm）：2000×1400×1400。
膨胀罐
膨胀罐Expansion Tanks概述: 本篇详细阐述了膨胀罐在供暖系统中的作用及其工作原理、选型方法、安装方式等。
关键词：热膨胀、膨胀系数、隔膜式膨胀罐、水涝、预充空气压力、安全阀设定压力、自动补水、系统总水量、水泵汽蚀、恒压点。
简介水在温度变化时体积相应变化。
实验证明，水在4℃ (准确说是3.98℃)时体积最小，因此水不仅是在4-100℃加热时体积会增大，同样从4-0℃冷却时体积也会膨胀。
以下图表说明了水在不同温度下相对于4℃时其体积的膨胀系数。
水加热膨胀系数‘e’—相对于4℃时的体积我们在本章节中只涉及供暖系统的水膨胀。
众所周知，供暖系统的水在加热时都会膨胀。
这种热膨胀是不可避免且相当强烈的自然现象。
加热时，系统中上万亿的水分子每一个都会轻微变大。
从宏观的角度来看，大家会觉得是系统的水量增加了，但事实并非如此。
同样的水分子只是在温度升高时占据更多空间。
水的体积上升了，但是系统总的水量并没有改变。
见图1所示，1000升水从10℃加热到90℃体积增加了35.6升。
在实际的用途中，水是不能被压缩的。
一定量的水分子除非是在巨大的压力作用下才能被压缩为更小的体积。
任何容器在完全盛满水并且与大气隔离的情况下在加热时压力会迅速地升高。
如果此压力继续升高，容器则会爆炸，有时后果非常严重。
见图2，水在密闭式的换热罐里水温从14℃加热到33℃时，压力从4公斤急剧上升到了12公斤，由此可见封闭式容器里水温上升后带来的压力增大多么剧烈。
为了避免上述情况发生，所有的水暖系统都需要安装相应的设备容纳水在加热时增大的体积。
在与大气相通的系统里，比如无压储水罐，其上部多余的空间能容纳增大的体积。
在更典型的封闭式水暖系统中，通常由一个单独的称为膨胀罐的设备提供水加热膨胀需要的空间。
如图3所示，膨胀罐的上半部分有一定量的空气，当系统水体积膨胀时，空气像弹簧一样地起到吸收的作用。
本章节将介绍闭式循环系统中运用到的两种膨胀罐，他们的计算方法及安装位置等。
膨胀水箱选型
膨胀水箱
开式高位 膨胀水箱
适用于中 小型低温 水供暖系 统，膨胀 水箱规格 见下表， 构造见国 标图。
型号
方形
公称面积（m³）
有效容积 外形尺寸（mm）
（m³） 长
宽
高
1
0.5 0.61
900
900
2
0.5 0.63 1200
700
3
1 1.15 1100 1100
4
1
1.2 1400
900
5
2 2.27 1800 1200
5.2 1800 2200
5.2 2000 1800
6
2 2.06 1400 1400
7
3 3.05 2000 1400
8
3
3.2 1600 1600
9
4 4.32 2000 1600
10
4 4.37 1800 1800
11
5 5.18 2400 1600
12
5 5.35 2200 1800
13
14
15
16
圆形
公称容积
（m³）
900
0.3
900
0.3
1100
0.5
1100
0.5
1200
0.8
1200
0.8
1400
1
1400
1
1500
2
1500
2
1500
3
1500
3
4
4
5
5
膨胀水 箱设计 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。
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供暖系统和生活热水系统中膨胀罐选型教材供暖系统和生活热水系统中膨胀罐选型教材
素材 |来源德国麦歇尔
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众所周知，供暖系统和生活热水系统中的水在加热时都会膨胀，这种热膨胀是不可避
免且相当强烈的自然现象。
加热时，系统中上万亿的水分子每一个都会轻微变大。
从宏观
的角度来看，大家会觉得是系统的水量增加了，但事实并非如此，同样的水分子只是在温
度升高时占据更多空间，水的体积上升了，但是系统总的水量并没有改变。
1000 升水从10℃加热到90℃体积增加了 35.6升。
在实际的用途中，水是不能被压缩的，一定量的水分子除非是在巨大的压力作用下才
能被压缩为更小的体积。
任何容器在完全盛满水并且与大气隔离的情况下在加热时压力会
迅速地升高，如果此压力继续升高，容器则会爆炸，有时后果非常严重。
水在密闭式的换
热罐里水温从14℃加热到33℃时，压力从 4 公斤急剧上升到了 12 公斤，由此可见封
闭式容器里水温上升后带来的压力增大多么剧烈。
为了避免上述情况发生，所有的供暖系统和生活热水系统中都需要安装相应的设备容
纳水在加热时增大的体积。
在与大气相通的系统里，比如无压储水罐，其上部多余的空间
能容纳增大的体积。
在更典型的封闭式供暖系统中，由一个单独的称为膨胀罐的设备提供
水加热膨胀需要的空间，现在通常使用的是隔膜式的膨胀罐，下文中我们就把隔膜式膨胀
罐称为膨胀罐。
膨胀罐隔膜的一侧充满加压的空气，另一侧容纳膨胀的系统水体积。
当系
统水进入膨胀罐里面时，隔膜受力弯曲，预充空气被压缩。
供暖系统和生活热水系统中膨胀罐的工作原理如下图：
一般壁挂炉产品在出厂前都已配置了膨胀罐，威能的常规壁挂炉 turbo 和 turboTEC 系统配置的均是10L的膨胀罐，是业内配置最大的，这样可以供更大的采暖面积。
威能的
冷凝炉产品出厂前没有配置膨胀罐，安装时就需要配置膨胀罐，生活热水系统中也需要配
置膨胀罐，但如何选型呢？麦歇尔和您作如下探讨。
供暖系统和生活热水系统中膨胀罐选型：
第一步：计算系统总水量
膨胀罐的选择计算公式里首先需要知道的就是供暖系统或生活热水系统的总水量。
供
暖系统总水量通常由三部分构成：锅炉水量（锅炉制造厂家已标明）；散热设备如散热器、风机盘管容水量（由厂家提供）；管道容水量；生活热水系统总水量通常由二部分构成：
生活热水储水罐（由厂家提供）、管道容水量。
见以下几种常用管材的容水量表格：
地暖系统的容水量由使用的管材与每平米管道疏密决定的，地暖系统通常使用的是
DN20的管材，每平米通常使用3米的管材，那每平米的水量大约是0.2*3=0.6升水。
第二步：计算空气预压值
在系统注水前，需要将膨胀罐的空气预充压力调节到计算出来的空气预压值。
膨胀罐
壳体上的充气阀可以实现加气或放气：加气可以通过一个小的空气压缩机或自行车气筒实现，在加气时需要使用一个精度为 0.1巴的气压表检测。
正确的空气预充压力保证膨胀罐隔膜在系统注水后未加热时完全膨胀到壳体。
如果空
气预充压力低于计算值，系统在未加热时就有一部分系统水进入到膨胀罐里面，因此当系
统加热时膨胀罐的容积不够，会造成每次系统加热时安全阀泄水，这种情况应予以避免。
常规壁挂炉对供暖系统中压力要求如下图：
常规壁挂炉产品要求的正常工作压力为 1.0 - 2.0 bar 之间，所以供暖系统中的膨
胀罐的空气预压值推荐为 1.0bar 即膨胀罐的空气预充压力为 1.0bar。
生活热水系统中膨胀罐的正确空气预充压力是膨胀罐入口处的静压，即自来水的压力
与膨胀罐的接口到系统最高点的这段距离的水柱压力的和。
自来水的压力可以直接测出来，水柱压力可以通过 P=Hpg 来计算（H为高度，单位为m；p为水的比重，为1000kg/m3；g
为重力加速度，为9.8N/kg；P为压强，单位为Pa，0.1MPa=1bar）。
第三步：计算膨胀罐最低容积
可以通过公式来计算：V=C△e/（1-Pi/Pf）
V = 膨胀罐最低容积（升）
△e=水加热膨胀系数差，即水加热到最高温度的系数 -水冷却时的温度系数
C = 系统总水量（升）
Pi =起始压力，即计算的膨胀罐空气预压值 + 1bar 的大气压（bar）
Pf =最终压力，安全阀设定的最大压力+1bar 的大气压
水在温度变化时体积相应变化。
实验证明，水在4℃ (准确说是 3.98℃)时体积最小，因此水不仅是在 4-100℃加热时体积会增大，同样从 4-0℃冷却时体积也会膨胀。
以下图
表说明了水在不同温度下相对于4℃时其体积的膨胀系数。
水加热膨胀系数‘e’即相对于水温在4℃时体积的膨胀系数
膨胀罐商用规格与理论计算容积的对应表
上面的选型公式里有一个假设：即系统所有水温均同时达到最高温度，但这种情况几乎不可能发生，因为水在经过管道和散热装置时温度降低，水温越低，其膨胀量也越低。
对于高温供水、温差在10℃左右的小型水暖系统以上假设意义不大，因为没有更小的膨胀罐可以使用了。
但是对于低温辐射供暖系统则不同，因为大量的系统水存在于辐射环路里，而辐射环路的工作水温往往在 40-50℃左右，这会明显地减低系统水膨胀量。
如果按系统水都达到锅炉出水温度计算膨胀罐，对于低温辐射系统其容积必然过大。
虽然膨胀罐容积过大对系统运行没有危害，但却造成不必要的浪费。
因此，在为低温辐射系统选型时，应该把系统分成两部分计算：一是锅炉高温水部分：即锅炉容水量+锅炉至温控中心的水量；二是温控中心后面辐射系统的管道水容量。
同样用公式分别予以计算，然后将两部分的膨胀水容积相加。
还有需要注意的是隔膜式膨胀罐有最大压力和最高温度值，在罐体上都有标注。
耐压因型号不一，通常为5-10 bar，耐温通常在110℃。
在选用膨胀罐时一定要注意此技术特征。
比如将耐压 5bar的膨胀罐用在安全阀设定压力 6 bar的系统时，安全阀还未开启，有可能膨胀罐就已经破损了。
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