暖通空调制冷行业之(六)膨胀水箱设计
膨胀水箱工作原理
膨胀水箱工作原理膨胀水箱是一种常见的设备，广泛应用于供暖系统、制冷系统和热水系统等领域。
它的主要作用是在系统中平衡水的膨胀和收缩，以保护系统的安全和稳定运行。
本文将详细介绍膨胀水箱的工作原理。
一、膨胀水箱的结构和组成膨胀水箱通常由两部分组成：膨胀罐和连接管道。
膨胀罐是一个密封的容器，通常由金属或塑料制成。
连接管道将膨胀罐与系统的水管连接起来，使水可以自由地流动进出膨胀罐。
二、膨胀水箱的工作原理膨胀水箱的工作原理基于水的膨胀和收缩特性。
当水被加热时，其体积会扩大，而当水被冷却时，其体积会收缩。
这种体积的变化会对系统产生压力影响。
在供暖系统中，当水加热后体积膨胀，压力增加。
如果没有膨胀水箱来缓冲这种压力变化，系统的管道和设备可能会受到损坏。
而有了膨胀水箱，当水膨胀时，多余的水会进入膨胀罐，从而减少系统的压力。
当水冷却时，膨胀罐中的水会返回到系统中，保持系统的正常工作压力。
膨胀水箱通过连接管道与系统的水管相连，形成一个封闭的系统。
当系统中的水温升高，水的体积增大，超过系统的设计工作压力时，多余的水会进入膨胀罐。
膨胀罐内的空气被压缩，从而使系统的压力保持在安全范围内。
当系统中的水温下降，水的体积收缩，此时膨胀罐内的水会返回到系统中，保持系统的正常工作压力。
膨胀罐中的空气则会膨胀，以适应系统的变化。
三、膨胀水箱的选择和维护选择合适的膨胀水箱对系统的正常运行至关重要。
膨胀水箱的容量应根据系统的总水容量和温度变化范围来确定。
一般来说，膨胀水箱的容量应为系统总水容量的10%至20%。
膨胀水箱的维护也很重要，以确保其正常运行。
定期检查膨胀水箱的压力和水位是必要的。
如果发现膨胀水箱的压力过高或过低，应及时调整。
此外，还应定期清洁膨胀水箱，以防止污垢堆积影响其工作效果。
总结：膨胀水箱通过平衡系统中水的膨胀和收缩，保护系统的安全和稳定运行。
其工作原理基于水的体积变化特性，通过膨胀罐和连接管道来实现。
选择合适的膨胀水箱容量和定期维护对系统的正常运行至关重要。
膨胀水箱在暖通空调系统中的应用
膨胀水箱在暖通空调系统中的应用膨胀水箱原理、作用膨胀水箱是暖通空调系统中的重要部件，它的作用是收容和补偿系统中水的胀缩量，亦用作系统供水。
一般冷却系统冷却液的流动是靠水泵的压力来实现的。
水泵吸水的一侧压力低，易产生蒸汽泡，使水泵的出水量显著下降，并引起水泵叶轮和水套的穴蚀，在其表面产生麻点或凹坑，缩短了叶轮和水套的使用寿命。
加装膨胀水箱后，由于膨胀水箱和水泵进水口之间存在补充水管；散热器中的蒸汽泡和水套中的蒸汽泡通过导管和进入膨胀水箱，从而使气水彻底分离。
由于膨胀水箱温度较低，进入的气体得到冷凝，一部分变成液体，重新进入水泵。
而积存在膨胀水箱液面上的气体起缓冲作用，使冷却系内压力保持稳定状态。
一般都将膨胀水箱设在系统的最高点，通常都接在循环水泵（中央空调冷冻水循环水泵）吸水口附近的回水干管上。
膨胀水箱是一个钢板焊制的容器，有各种大小不同的规格。
膨胀水箱上通常接有以下管道：（1）膨胀管它将系统中水因加热膨胀所增加的体积转入膨胀水箱（和回水干道相连接）。
（2）溢流管用于排出水箱内超过规定水位的多余的水。
（3）液位管用于监督水箱内的水位。
（4）循环管在水箱和膨胀管可能发生冻结时，用来使水循环（在水箱的底部中央位置，和回水干道相连接）。
（5）排污管用于排污。
（6）补水阀与箱体内的浮球相连，水位低于设定值则通阀门补充水。
为安全起见，膨胀管、循环管、溢流管上不允许装任何阀门。
膨胀水箱用于闭式水循环系统中，起到了平衡水量及压力的作用，避免安全阀频繁开启和自动补水阀频繁补水。
膨胀罐起到容纳膨胀水的作用外，还能起到补水箱的作用，膨胀罐充入氮气，能够获得较大容积来容纳膨胀水量，高、低压膨胀罐可利用本身压力并联向稳压系统补水。
以下为开式高位膨胀水箱，适用于中小型低温水供暖系统，国标规格见下表，供参考。
中央空调系统中膨胀水箱的设置和配管中的几个问题在闭式循环的空调水系统中，膨胀水箱可以容纳水受热膨胀后多余的体积，解决系统的定压问题，向系统补水。
膨胀水箱简介
膨胀水箱是热水采暖系统和中央空调水路系统中的重要部件，它的作用是收容和补偿系统中水的胀缩量。
一般都将膨胀水箱设在系统的最高点，通常都接在循环水泵（中央空调冷冻水循环水泵）吸水口附近的回水干管上。
膨胀水箱是一个钢板焊制的容器，有各种大小不同的规格。
膨胀水箱上通常接有以下管道：（1）膨胀管它将系统中水因加热膨胀所增加的体积转入膨胀水箱（和回水干道相连接）。
（2）溢流管用于排出水箱内超过规定水位的多余的水。
（3）信号管用于监督水箱内的水位。
（4）循环管在水箱和膨胀管可能发生冻结时，用来使水循环（在水箱的底部中央位置，和回水干道相连接）。
（5）排污管用于排污。
（6）补水阀与箱体内的浮球相连，水位低于设定值则通阀门补充水。
为安全起见，膨胀管和溢流管上不允许装任何阀门。
膨胀水箱用于闭式水循环系统中，起到了平衡水量及压力的作用，避免安全阀频繁开启和自动补水阀频繁补水。
膨胀罐起到容纳膨胀水的作用外，还能起到补水箱的作用，膨胀罐充入氮气，能够获得较大容积来容纳膨胀水量，高、低压膨胀罐可利用本身压力并联向稳压系统补水。
本装置各点控制均为联锁反应，自动运行，压力波动范围小，安全可靠，节能，经济效果好。
系统中设置膨胀水箱的主要作用（1）膨胀，使系统中的淡水受热后有膨胀的余地（2）补水，补充系统中因蒸发和泄漏而损失的水量并保证淡水泵有足够的吸入压头（3）排气，排放系统中的空气（4）投药，投化学药剂以便对冷却水进行化学处理（5）加热，如果在其中设置了加热装置，可对冷却水进行加热以便暖缸。
编辑本段膨胀水箱设计箱容积计算当95-70°C供暖系统 V=0.031Vc当110-70°C供暖系统V=0.038Vc当130-70°C供暖系统V=0.043Vc式中V——膨胀水箱的有效容积（即相当于检查管到溢流管之间高度的容积），L；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。
膨胀水箱的规格
築龍辎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。
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，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。
•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。
•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。
• 一般开式膨胀水箱内的水温不应超过95° C。
膨胀水箱的容积计算膨胀水箱型式的分类：分开式和闭式开式有：密闭板式；隔膜式；球胆式；水泵定压补水一体式从箱内压力变化考虑：膨胀水箱又可分为定压式和变压式两种。
闭式膨胀水箱容积计算：J 铜为17.1 x I 。
』J 5) V p = a △ t V s 仏 -1 - 3：Vt=Vs ―-—1 一巳 P 2V t—膨胀水箱容积；m‘ V s —系统水容积，m 3 （参见下图1）V1 —低温时水的比容，m 3/Kg;V 2 —高温时水的比容，m 3/Kg a —线性膨胀系数；钢为11.7X 10》 △ T —水系统中最大温差：C （ 一般为 p 1 —低温时水压力，Kpa p 2 —高温时水压力，Kpa p 1; p 2的确定：P1=箱体静压头+系统顶部的最小压力值 p 2二运行时最高压力开式膨胀水箱容积计算方法：2V p ---膨胀水箱有效容积，m 3a —水的体积膨胀系数，a =0.0006,1/ C△ t —系统内最大水温变化值，C ---系统内的水容量，m 3，即系统中管道和设备内总容水量（参看图一） 水系统中总容量（L/m 2空调面积）0.5-1 %冷冻水系统的补水量（膨胀水箱）水箱容积计算： Vp=aA tVs m3Vp-膨胀水箱有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积） m3a —水的体积膨胀系数，a=0.0006 L/ C△ t —最大的水温变化值 CVs —系统内的水容量m3,即系统中管道和设备内总容水量水系统中总容水量（L/m2建筑面积）供暖系统： 当95-70 °C 供暖系统 V=0.031Vc当 110-70°C 供暖系统 V=0.038Vc当 130-70O C 供暖系统 V=0。
膨胀水箱设计
Vall-系统总容积、Pcap-水箱压力、Tw1-系统最高水温、Tr/t-基础温度 2024/8/12
二、膨胀水箱设计要点
C残留容积： 残留容积V3满足：原则是倾斜出口不露出，一般2%，选得倾斜度 角度为17度，即30%的坡度；也有一般要求冷却液的最低液面至膨胀 水箱的底面距离不小于35mm，所以，必备的残留容积应不小于 35mm×膨胀水箱底平面面积； 关于容积，行业内也有三种经验值 ➢ 理论派：储备容积3%（踩底线）、膨胀容积8%（公式计算）、以 残留容积2%； ➢ 车厂派：储备容积11%、膨胀容积6%、残留容积高度35mm； ➢ 水箱派：总容积为系统容积16%，三者均分（简单粗暴） 当然具体根据使用情况确定，原则上需要保证倾斜不漏补水口&温差 计算膨胀量
2024/8/12
三、计算举例
水箱盖的选择依据：
比如：系统温度最高为105℃，需满足海拔4000m正常使用 如右图，海平面上，即标准大气压下需要压力115kpa确保不 沸腾； 依据1）系统沸点＞系统最高水温 根据前表得海拔4000m时大气压力为63.2kpa，此时水的沸 点约为85℃，仍要满足105℃不沸腾，系统压力需要达到115kpa， 即设计水箱盖的开启压力＞115-63.2=51.8kpa； 依据2）水泵前压力＞1.0 bar 海拔4000m时大气压力为63.2kpa，压力盖的最小开启压力 值应＞101.2-63.2=38Kpa 综上，为满足海拔使用，水箱盖设计压力需≥52kpa。 但这样会带来系统在低海拔使用时，内部压力会达到153kpa
182
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二、膨胀水箱设计要点
➢ 气液分类充分： 1 ） 进气口与膨胀水壶补水口最少隔3个腔以上，且位置错开 ； 2 ） 溢 气 口 流量控制，内部流道优化的同时，溢气管内增加节 流阀； ➢ 满足加注工艺要求： 1）膨胀水壶壶口螺纹设计需要与加注枪头匹配； 2）膨胀水壶壶口到H线高度需要与加注枪长度一致；
中央空调系统中膨胀水箱的设置和配管中的几个问题
中央空调系统中膨胀水箱的设置和配管中的几个问题时间：2013-3-22 11:45 来源：制冷快报手机免费访问：在闭式循环的空调水系统中，膨胀水箱可以容纳水受热膨胀后多余的体积，解决系统的定压问题，向系统补水。
膨胀水箱的设计往往和配管联系在一起，做为中央空调末端设计的重要组成部分。
下面制冷快报就为大家详细分析一下膨胀水箱的设置和配管中出现的问题，以供参考。
膨胀水箱的容积和选型对于普通的高层民用建筑，如果以系统的设计冷负荷Qo 为基础，则系统的单位水容量大约为2～3 升/kW。
当采用双管制系统时，若取水的最低工作温度为7℃，最高工作温度为65℃，则膨胀水箱的有效膨胀容积，可采用简化的估算方法按下式计算：V=0.006×（65-7）×（2～3）Qo=（0.07～0.1）Qo （升）膨胀水箱的设置及其配管膨胀水箱的安装高度，应至少高出系统最高点0.5m（通常取1.0 ～1.5m）。
安装水箱时，下部应作支座，支座长度应超出底板100 ～200mm，其高度应大于300mm，支座材料可用方木、钢筋混凝土或砖，水箱间外墙应考虑安装用予留空洞。
膨胀水箱上的配管有膨胀管、信号管、溢水管、排水管和循环管等。
从信号管至溢出水管之间的膨胀水箱容积，就是有效膨胀容积。
膨胀管—原则上应接至循环水泵吸入口前的回水管路上，通常接到“集水器”上。
信号管—应将它接至制冷机房内的洗手盆处，信号管上应安装阀门。
溢流管—当系统内水的体积膨胀超过水箱内的溢水管口时，水会自动溢出。
溢出管上不许安装阀门。
排水管—在清洗水箱并将水箱放空时用，排水管上应安装阀门。
通常将溢水管和排水管连在一起，排至附近的下水道或屋面上。
循环管—在寒冷地区为防止膨胀水箱内水结冻而设置的。
当水箱内没有结冻可能时，可不设循环管。
特别在高层建筑中膨胀水箱和生活给水水箱通常设在屋顶水箱间内，并将水箱保温，因此无结冻可能。
膨胀水箱的补水设计膨胀水箱的补水方式有两种：1）浮球阀自动补水—当所在地区生活给水水质较软、且制冷装置对冷媒水水质无特殊要求时，可利用屋顶生活给水水箱，通过浮球阀直接向膨胀水箱补水。
关于机械制冷水系统膨胀水箱的设置
关于机械制冷水系统膨胀水箱的设置国家电力公司昆明勘测设计研究院朱世琦随着机械制冷系统在大、中型水电站通风空调运用的日益增多。
冷水系统膨胀水箱的设置也增多起来。
开式膨胀水箱多选择、套用采暖通风标准图集T905（一）、（二）；建築安装工程施工图集CN-6给定的规格型号。
膨胀水箱在冷冻水系统中的主要作用有二：1）吐纳水系统水体的膨胀（收缩）余量，对水系统的影响，低温时（开机期间）不会倒空，高温时（停机期间）不会外溢。
2）水系统的稳压控制点的设置。
其次还有补水等功能。
采暖用的膨胀水箱能简单的套用行吗？今就接触到的几个冷冻水系统的开式的膨胀水箱计算了一下，感到还是有些地方应引起注意。
1水系统的膨胀容积在有关文献（1）(2)中是这样说的：膨胀水箱的膨胀容积是由系统中的水容量和最大的水温度变化幅度决定，可以由下式计算：V p＝αΔt V S m3式中V p――膨胀水箱的有效容积（即从信号管到溢流管之间高差内的容积），m3α――水的体积膨胀系数，α＝ 0.0006 l/ ℃Δt --最大的水温变化值, ℃V S–系统内的水容量, m3, 即系统中管道和设备内的水容量。
有点文献（3）用来另外的形式的表达式，但本质上还是一回事。
2 供暖用水系统膨胀水箱与冷冻水系统的膨胀水箱异同一般情况下冷冻机的出水温度为7℃，回水温度为12℃。
就算冷冻机长期不用，在冷冻水系统的水初温取25℃，则Δt＝t2-t1=7－25＝-18℃。
热水供暖用高温为95℃，蒸汽供暖用高温为130℃，水系统初始温度取5℃。
设系统水量为10 m3。
来对比一下三个系统启动可见膨胀水箱在两种系统中的主要作用都是相同的。
但是各又有特点。
1）同样水量的系统，用在热水供暖的的膨胀水量比制冷用收缩量大5倍; 用在蒸汽供暖上的膨胀水量比制冷用大6.94倍。
2）供暖水系统启动后系统的水体增加，膨胀水量V p > 0 , 即膨胀水箱的水位上升。
因此, 供暖水系统的膨胀水箱的有效容积够用来存蓄膨胀水就行了。
膨胀水箱选型
膨胀水箱选型1. 引言膨胀水箱是一种用于存放热水的装置，广泛应用于供暖系统、太阳能系统、热泵系统等领域。
正确选型膨胀水箱对系统性能和安全起到至关重要的作用。
本文将介绍膨胀水箱的选型原则和常见的选型参数。
2. 选型原则2.1 容量选型膨胀水箱的容量选型应根据系统的热负荷和水循环系统的体积进行确定。
一般情况下，膨胀水箱的容量应满足以下条件：•容量能够满足系统循环水量的0.1%～1%。
对于小型供暖系统，通常容量在50L～100L之间；对于大型供暖系统，通常容量在500L～2000L之间。
•容量能够满足系统的热膨胀需求，一般为系统的10%～20%。
2.2 压力选型膨胀水箱的选型压力应根据系统的最大工作压力来确定。
一般情况下，选用的膨胀水箱的额定压力应大于系统的工作压力，通常选用的额定压力在1MPa～1.6MPa之间。
2.3 材质选型膨胀水箱的材质选型应考虑到介质的稳定性、耐压性和耐腐蚀性。
常见的材质有不锈钢、碳钢和玻璃钢等。
根据介质特性和使用环境选择合适的材质。
3. 选型参数3.1 容积率容积率是指膨胀水箱的有效容积与总容积之比，一般用百分比表示。
容积率的选择应根据系统的热膨胀量和容器形状来确定。
一般情况下，容积率在10%～30%之间。
3.2 额定压力额定压力是指膨胀水箱能够承受的最大压力，一般以兆帕（MPa）为单位。
根据系统的设计压力和安全系数来确定额定压力，一般选用的额定压力为系统设计压力的1.5倍。
3.3 温度参数膨胀水箱的温度参数包括最高温度、最低温度和工作温度范围。
根据系统的工作温度确定膨胀水箱的温度参数，一般情况下，最高温度为系统的最高工作温度加上一定的安全裕度，最低温度为系统的最低工作温度。
3.4 尺寸和重量膨胀水箱的尺寸和重量应根据系统的安装空间和运输条件来确定。
尺寸和重量的选择应满足系统的安装和运输要求，并确保安全稳定。
4. 结论在选型膨胀水箱时，需要根据系统的热负荷、水循环系统的体积、最大工作压力等参数来确定容量、压力和材质。
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一般开 式膨胀 水箱内 的水温 不应超水箱
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 。
公称面积 有效容积 型号 （m³） （m³）
1
0.5
0.61
2
0.5
0.63
3
1
1.15
4
1
1.2
5
2
2.27
6
2
2.06
7
3
3.05
8
3
3.2
9
4
4.32
10
4
4.37
11
5
5.18
12
0.3
0.35
900
700
900
0.3
0.33
800
800
1100
0.5
0.54
900
1000
1100
0.5
0.59
1000
900
1200
0.8
0.83
1000
1200
1200
0.8
0.81
1100
1000
1400
1
1.1
1100
1300
1400
1
1.2
1200
1200
1500
2
2.1
1400
1500
5
5.35
13
14
15
16
方形
外形尺寸（mm）
长
宽
900
900
1200
700
1100
1100
1400
900
1800
1200
1400
1400
2000
1400
1600
1600
2000
1600
1800
1800
2400
1600
2200
1800
圆形
公称容积 有效容积
筒体（mm）
高
（m³） （m³）
内径
高度
900
1500
2
2
1500
1300
1500
3
3.3
1600
1800
1500
3
3.4
1800
1500
4
4.2
1800
1800
4
4.6
2000
1600
5
5.2
1800
2200
5
5.2
2000
1800
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。
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，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 。
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。
水箱容 积计算
当95-70 °C供暖 系统
V=0.031 Vc
当11070°C供 暖系统
V=0.038 Vc
当13070°C供 暖系统
V=0。 043Vc
式中V— —膨胀 水箱的 有效容 积（即 相当于 检查管 到溢流 管之间 高度的 容 积）， L；
Vc—— 系统内 的水容 量，L。
膨胀水 箱选用