太阳能换热系统膨胀罐选型计算及案例
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
太阳能膨胀罐
例如: 系统水总容积为 400L 的太阳能系统,安全阀起跳压力为 3bar.应该选用多大体积的太阳能膨 胀罐 V =
400 0.0359 Ce = = 38.3L 1 1.5 1 P1 1 1 1 3 1 P2
按选大不选小原则， 最接近的是 50L 的太阳能膨胀罐， 即该系统需选用 50L 太阳能膨胀罐。 这里要提醒的是 e 直接使用了 0.0359，指的是水从 4 度上升到 90 度，因为水在 4 度时膨胀 系数是 0，在 90 度是膨胀系数是 0.0359，两者之差 0.0359-0=0.0359，如果实际工况不是 这样， 也可以按实际温度来， 比如水是从 10 度上升到 80 度， 10 度对应的膨胀系数是 0.00027， 在 80 度是 0.029， 那么这个时候的 e=0.029-0.00027=0.02873.大家平时直接使用 e=0.0359 来计算，一来是方便，二来是一般的暖通系统水温不会加热超过 90 度，所以这样计算下来 的太阳能膨胀罐会稍大一些， 对系统来讲太阳能膨胀罐稍大压力会更加平稳， 不利的是大的 太阳能膨胀罐自然要比小的贵一些。
跟太阳能膨胀罐接口连接处容易漏水甚至是开裂； 10.更换太阳能膨胀罐前应先把系统关停或者把太阳能膨胀罐跟系统隔开，防止系统介质通 过太阳能膨胀罐接口处泄露，更换的太阳能膨胀罐最好跟原太阳能膨胀罐体积、耐温和耐 压一致。
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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。
膨胀罐资料
膨胀罐资料
-得汛胡鑫独家讲解意大利阿库斯坦 膨胀罐-深圳市得汛科技有限公司本文详述了膨胀 罐的定义，膨胀罐的型号及技术参数，膨胀罐的 结构，膨胀罐的工作原理，膨胀罐的分类，膨胀 罐的选型，膨胀罐的安装
目 录
一：膨胀罐的定义 二：膨胀罐的型号及技术参数 三：膨胀罐的结构 四：膨胀罐的工作原理 五：膨胀罐的分类 六：膨胀罐的选型 七：膨胀罐的安装
膨胀罐的定义
膨胀罐：用于系统中 起缓冲压力波动及部分给水 的作用，在热力系统中主要 是用来吸收工作介质因温度 变化增加的那部分体积；在 供水系统中主要用来吸收系 统因阀门、水泵等开和关所 引起的水锤冲击，以及夜间 少量补水使供水系统主泵休 眠从而减少用电，延长水泵 使用寿命。
膨胀罐的型号及技术参数
膨胀罐的选型
热力系统中（锅炉、空调、热泵、热水器等）膨胀罐的选型 V= C=系统中水总容量（包括锅炉、管道、散热器等） e=水的热膨胀系数（系统冷却时水温和锅炉运行时的最高水温的水膨胀率之差，见下表），标准设 备中e=0.0359（90℃） P1=膨胀罐的预充压力 P2=系统运行的最高压力（即系统中安全阀的起跳压力） V = 膨胀罐的体积 例如: 系统水总容积为400L的锅炉,安全阀起跳压力为3bar.应该选用多大体积的膨胀罐? V ≈38.3L 按选大不选小原则，最接近的是50L的膨胀罐，即该系统需选用VAV50 定压系统中（变频 供水、恒压供水等）膨胀罐的选型 为避免水泵频繁启动，膨胀罐的调节容积应满足一定时间的水泵 流量（L/min），计算公式如下： V = K×Amax× K = 水泵的工作系数，随水泵功率不同而变化，具体见下表： Amax = 水泵的最大流量（L/min） Pmax = 水泵的最高工作压力（水泵停机时系统的压力） Pmin = 水泵的最低工作压力（水泵启动时系统的压力） Ppre = 气压罐的预充压力 V = 气压罐的体积 其中1HP（马力）= 0.735KW 例如： 一恒压供水设备水泵功率为4HP，水泵最大流量为120L/min,系统压力低于2.2bar时 水泵自动启动，系统压力达到7bar时，水泵自动停机，气压罐预充压力为2bar，该系统要选用多大 的气压罐？ 由上表可知：水泵功率为4HP时， K=0.375 V = K×Amax× = 0.375×120×= 80L 正好气压罐型号里面有80L的，所以直接选用气压罐VAV80即可
膨胀罐的选型方案
膨胀罐的选型方案膨胀罐的有效容积需要以下三个参数：1、系统净高这是灵坦定压装置所在的位置与系统最高点之间的高度，以H高度为水柱测量（1米水柱高=0.01MPa）；H【m】 0.2bar 【≤100℃】Po≥———+ 0.5 bar【105℃】10 0.7 bar【110℃】1.2bar 【120℃】极限温度H=净高2、水的体积膨胀百分率（%）下表是水温从10℃升到110℃的情况下水的体积增加的百分率。
3、系统水容量的估计为了正确选择灵坦定压装置，必须计算实际的系统水容量，如果无法得到此数值，水容量可用以下的经验数据来计算。
实际经验也告诉我们，如果系统水容量不可知，则可以根据输出功率来估计。
系统水容量可通过列于表中的值乘以主机的负荷来计算。
选型举例说明如下：已知数据：1、功率=5000KW2、平均供热温度（90/70℃）=80℃3、净高=40m4、系统组成=100%单柱散热器5、灵坦定压装置安装于主机房，主机房在系统的最底部。
计算过程：1、膨胀量计算：已知：水的体积增加量（%）=2.89%，每0.1KW水容量估计值=12L得出：系统水容量估计=5000X12=6000L，系统体积膨胀量=6000X2.89%=1740L 所以：罐体的有效容积=1740L可选择灵坦常压隔膜罐TG20002、控制系统的计算：已知：系统净高40m得出：定压装置运行压力=40/10+0.2=4.2 bar所以：控制系统可以分别为Lintavesp 1-2-50、Lintavel 1-2-50或Lintavent 1-2-50注：对于温度在30℃以下的制冷系统，选择控制单元时只需考虑50%热功率；。
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。
膨胀罐在太阳能热水系统上的应用
膨胀罐在太阳能热水系统上的应用分体式太阳热水系统中传热循环部分是整个系统的稳定性的关键，根据图1所示，这是分体式太阳热水系统的一般结构，这里对我们选用隔膜式膨胀罐计算时起重要作用部件有4.循环泵、6.压力安全阀、12.自动排气阀，系统在运行时，集热器吸收阳光温度在不断的升高，集热器内的传热流体首先升温达到设计预定的温度后，启动循环泵传热流体开始循环，通过水箱热交换器放热后，释放热量，再送回到集热器中，再次被加热，返复这样的循环，这样整个管路中的传热流体整体的温度都在升高，根据流体的性质，在流体升温的过成中流体的体积会不断增大，在装有膨胀罐的情形下，增加的这部分体积传热流体会压缩膨胀罐中的隔膜，进入膨胀罐，减轻管路里流体对管路系膨胀罐在太阳能热水系统中的应用图1 分体式太阳热水系统原理图1.截止阀；2.压力表；3.止回阀；4.循环泵；5.阿库斯坦膨胀罐；6.压力安全阀；7.注液阀；8.截止阀；9.注液阀；10.储水箱；11.热交换器；12.自动排气阀；13.集热器。
统的压力，保障系统的安全稳定性。
而目前的太阳热水系统在没有散热装置的情况下，通常吸收太阳的能量是没办法控制的，只能任由传热流体升温，最终达到热量的吸收与热量损失平衡为止，这时传热流体在系统中的温度也就达到了最大值。
但这个最大值往往会超出一般的所选用的传热流体的沸点（1个标准大气压的条件），这样就会导致传热介质汽化通过排气阀排出造成损失。
我们知道液体的沸点是随压力的增大而升高的，因此我们可以利用这个特性，可以采取在管路中加压的办法来防止传热流体因高温而汽化，另一方面为保证系统能够长时间的工作，对传热流体产生的少量损失可以进行补充，这个补充也可以通过膨罐来实现，因此在闭式太阳能系统中选择膨胀罐的时候主要从两个方面考虑，其一是缓解传热流体温度升高体积膨胀的问题，其二是可以储存少量的传热介质作为系统的传热介质的补充。
阿库斯坦压力罐由于流体在被加热后体积会随着温度的升高而增大，在闭式的系统中管路中压力会不断的升高，因此泄压阀可以限定系统在安全的压力下运行。
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太阳能工程换热系统膨胀罐的选型
在集热循环系统内，为了避免液体加热膨胀从安全阀泄漏及防止汽化，膨胀罐是必不可少的元件，其容积的选择遵循以下公式：
※系统各部分液体量计算表
一、单块集热器容水量
名称 内管规格 数量/m 容水量L/m
小计/L 集管 2*φ22 2.12 0.34 0.721 排管 8*φ8 16 0.036 0.576 合计
1.297
二、集热板液体量/L （Vp ）
集热器 面积/㎡ 数量/块 容水量L/块 小计/L 2000*1000 150
75
1.297
97.260
三、管道液体量/L
名称 管内径(mm) 管道长度(m)
容水量L/m 小计/L 介质循环管道 DN20 15 0.314 4.710 介质循环管道 DN40 70 1.257 87.990 介质循环管道
DN65 50 3.318 165.900 合计
258.600 四、集热循环系统液体量/L （Vc ）
合计/L
355.860
1．求膨胀罐有效容积：
k V e V V p c u ×+×=)(=（355.860×0.07+97.260）×1.1= 134.39L
2．求膨胀罐额定容积：
)/()1(i f f u n P P P V V −+×== 134.39L ×（5+1）/（5-1.5）= 230.38L
根据产品规格取大于Vn 值的膨胀罐：实际取250L 或更大的膨胀罐如300L 。
注：如果太阳能系统循环出口管道（上循环）高出太阳能上出口或与集热器上出口平齐，则Vp 部分的液体量还包括这部分管道的液体量，太阳能膨胀罐系统设计参照《太阳能组合系统的过热保护》一文。