空调膨胀水箱
工程设计
压等情况，着重介绍开式膨胀水箱定压的方法及优点，并结合实际工程加以说明。
关键词：系统定压点；
中图分类号：ＴＵ８３１
二次泵系统；多点定压控制
系统，为了能使系统正常运行，其中任何一点的压力都应高于大气压，即系统内不能产生负压，否则将极大地
e t
影响整个系统运行的稳定性与可靠性。因此，必须对空
. n
调水系统进行定压，以确保系统有良好的压力分布，能
g b
可靠地运行。空调水系统采用的定压方式通常有：开式膨胀水箱定压和闭式气体定压罐定压两种。
n a
开式膨胀水箱不仅结构简单、造价低廉，且对系统
h i
定压的稳定性好，可靠性强、无需控制、无需运行费用，
. c
同时还能兼顾补水、膨胀和放空气的作用，不失为设计
w w
中的首选方案。但它有一定的局限性，即必须设在高于系统最高点的位置。这会在某些工程中给设计带来一
/w
些困难，例如有的项目由许多单体建筑组成，这些单体
:/
共用一个空调系统，且冷水机房又不位于最高单体建
t p
筑内或最高单体建筑将在二期工程中建造等情况。
h t
闭式气体定压罐布置较为灵活，不受位置、高度的
限制，通常可直接放在冷水机房、水泵房内，使系统较为紧凑，便于管理和控制。但其缺点也比较明显，如定压装置需占用机房面积；由于使用补水泵，其可靠性比开式膨胀水箱浮球阀控制稍差，且需消耗一定的电能。因此，这种方法宜在无法设置高位开式膨胀水箱的工程中采用。
本文主要论述常见的开式膨胀水箱的应用情况。
能
源
目前，绝大多数工程中的空调水系统都采用闭式
产生负压，或者说确保系统内压力的最低点仍高于大
气压力（一般约５～除此１０ｋＰａ），此时的压力特指静压。
之外，水泵吸入口也必须保持一定的压力（一般约３０～要找到系统内压力最低点并４０ｋＰａ），以防止产生汽化。
满足其压力要求，首先要了解水系统内的压力分布，以图１所示的典型系统为例，系统内的压力分布见图
２，横坐标值的变
化表示静水高度引起的压力变化
Ｐ１，纵坐标值的变
化表示水泵扬程与管路阻力损失共同引起的压力变化Ｐ２。
由此可见：系统内任一点的静压等于膨胀水箱水面至该点的高差，加上水泵实际扬程（该点位于水泵前无此项），再
Ａ
１
Ｅ
世
０引言
水系统定压的要求是通过特定的措施使系统内不
界—
文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－８４４９（２００７）０５－００４６－０３
中
国
建
Ｐ２
Ｂ
Ｃ
摘要：讨论了工程中的空调水系统定压问题，涉及一次泵系统、二次泵系统、多点同时定
筑
节
（１．上海市卫生建筑设计研究院有限公司，上海２００００３；２．华东建筑设计研究院有限公司，上海２００００２）
能
２
Ｄ
陆仁杰，
１
倪铭文，
１
胡仰耆
２
网
Ｐ１
Ｅ－回水总管最高点
开式膨胀水箱在空调水系统中的
定压控制与工程实践
１水系统定压的要求及系统内压力分布
减去从系统定压点至该点的阻力
图２系统内压力变化图
Ａ－水泵吸入口
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工程设计
损失。由于静水高度增加引起的静压增加远大于其间的阻力损失，因此，系统内压力最低点一般应是回水总立管的最高点Ｅ，只要满足该点为正压，就可满足整个水系统的定压要求。
次泵的压力损失都比较有限，可保证水泵吸入口的压力；若一、二次泵的位置相距很远，则系统定压方式和定压点的选择还需要作进一步的考虑和分析。
以笔者参与设计的某大型综
Ｈ
末端设备末端设备
２系统定压点的选择
２．１一次泵系统
定压点选择在水泵吸入口处Ａ，是一种传统而广泛采用的方式，这样可确保水泵吸入口的压力恒定等于Ｈ。但有时候为了接管方便，在有多台水泵并联运行的工程中，定压点往往直接设在回水总管上或集水器上，这时，从定压点到水泵吸入口会有一段压力损失，但通常不会太大，亦可满足定压要求。另有一种变通的情况，定压点可以选择在系统回水总管的最高点Ｅ，这样做不仅可以大大缩短膨胀水管的长度，而且不用再考虑膨胀管到冷水机房的路径，也不占用管道井中的管位。但有两种情况需要注意：
（１）采用风冷热泵型冷热水机组作为冷热源且水泵放置在屋顶时，定压点宜直接设在水泵的吸入口，即
二次泵
能
冷水机组
网
盈亏管
一次泵
ＡＢ
能源中心等组成。主体建筑综合楼不仅体量大，而且功能十分复杂，包括病房、门诊、急诊、医技、手术部、
ＩＣＵ监护部、职工食堂、厨房以及各种配套辅助用房
能源中心面积十分有限，为此决定将二次泵设在主体
Ｙ形过滤器之后，不然，当过滤器遭一定程度堵塞后，
口不出现负压。
e t
很难确保系统在经过过滤器等压力损失后，水泵吸入
（２）当冷水机房位于高层建筑的地下室时，设计需
. n
g b
要考虑设备、阀门与接口等的承压，一旦超出了它们的水机组而言，更高的承压要求就意味着更高的价格。为
h i
n a
额定承压值，就必须选用承压更高的产品，尤其对于冷了避免这种情况，水泵与冷水机组可以采用吸入式连
６
６
Ｈ
末端设备末端设备
能
源
建筑的地下室内，将冷水机组、锅炉、热交换机组和一
次泵一起设在能源中心，两者通过地沟内敷设的管道相连接，能源中心与二次泵房相距大于３００ｍ，来回将近７００ｍ，带有流量信号返回的盈亏管设在能源中心，系统最高点则位于主体建筑（１０层）的病房楼，如图４所示。
世
等，因此，在方案设计时就考虑采用二次泵系统。由于
界
—
中
合楼以及传染病中心、医疗保健中心、科研教学中心、
国
合性医院工程为例，整个工程由面积约３０万ｍ２的综
建
筑
节
Ｂ
Ｄ３
Ａ
Ｃ
图３二次泵系统原理图
５５
接，即冷水机组位于水泵之前，而定压点则设在冷水机
w w
组之前，这样冷水机组可不承受水泵施加的压力，因而
. c
/w
有效地降低了它的承压值。但因冷水机组前移至水泵前，低层末端设备的承压值比机组位于水泵后要高些。
能源中心一次泵
二次泵站二次泵
４４
:/
t p
２．２二次泵系统
１２
冷水机组
二次泵
设计中有时会采用二次泵系统的形式。二次泵系统中定压点的选择与一次泵系统相比略有不同，系统图如图３所示。
文中所指的二次泵系统包括冷热源侧的一次泵系统和用户侧的二次泵系统。当系统处于平衡状态时，冷热源侧的一次水流量等于用户侧的二次水流量，ＡＢ之间盈亏管内的水并不流动，也就是说ＡＢ两点的静压力是相等的。若一、二次泵位于同一地点或距离较近时，以Ａ点（或Ｂ点）作为系统的定压点是一个不错的选择，因为从定压点出发，不论是到一次泵还是到二
h t
随着工程规模的增大和对空调节能要求的重视，
图４某工程的二次泵系统原理
这样的工程初看起来似乎更适合用闭式气体定压罐来定压，然而在经过一番讨论和分析后，明确了采用开式膨胀水箱来定压的可能性。膨胀水箱就放在主体建筑１０层病房楼的屋顶，高度大约４５ｍ，从屋顶到二次泵房的水平距离也并不算很远，可以方便地将定压点设在二次泵之前的供水总管上。通过如图４所示的水压图分析可以看出，整个系统包括水泵吸入口都保持了较高的静压，系统的合理定压就可以这样实现了。通过分析还可以知道：
（１）一次泵的扬程仅用来克服能源中心内一次回
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工程设计
以为手术室供冷。这样在不同时间或同一时间最多就有３个独立运行的水系统需要定压。
路（即回路１－２－Ａ－Ｂ－１）的阻力，二次泵的扬程则需要克服用户侧二次回路（即回路Ｃ－３－４－５－６－Ｄ）的阻力加上能源中心到二次泵房来回管路（即回路Ｄ－Ｂ－Ａ－少时，管路阻力也会随之大大降低，反应在水压图上则是阻力曲线变得更平缓，二次泵的扬程也可以减小，这时二次泵变频的节能效果是相当明显的。
（２）一次泵定流量运行，确保了通过冷水机组的水量恒定。当二次水流量等于一次水流量时，盈亏管内流
４
二次泵扬程
Ｈ１
Ｃ）的阻力，由于二次泵采用全变频，当用户侧水量减
Ａ
热泵机组（制冷）
Ｂ
（制热）热泵机组
Ｈ２
４
２
末端设备末端设备
３１
量为零，ＡＢ两
５
点在水压图上是重合的；当
Ｄ
二次泵
２
一次泵扬程
Ｄ
Ａ１
Ｂ
Ｃ３
Ｃ
定压值
时，盈亏管水从Ａ流向Ｂ（参见图４），盈亏管的阻力由一次泵承
ａ）
４
５
二次泵扬程
面对这样的情况，中央冷热源系统已经采用开式膨胀水箱来定压，定压点为Ｃ，那么就可利用这个膨胀和Ｂ。因为膨胀水箱的作用就是定压、膨胀和补水，使的实现。由于３个系统相互独立，各自的系统压力也就
２
一次泵扬程
Ｄ
Ｂ１
Ａ
Ｃ３
６
担，如图５ａ）
所示；当二次
定压值
e t
水流量大于一
ａ）一次泵流量大于二次泵ｂ）一次泵流量小于二次泵
g b
图５某工程水系统回路压力分析
盈亏管水从Ｂ流向Ａ，盈亏管的阻力由二次泵承担，如图５ｂ）所示。当然ＡＢ之间
. n
ｂ）
次水流量时，
n a
（Ａ、Ｂ－盈亏管两端Ｃ－系统定压点Ｄ－回水总管
h i
能
源
用同一个膨胀水箱并不会影响各系统对这三方面要求相互独立，处于同一高度的两个热泵系统的定压点压力恒定为Ｈ１，中央系统的定压点压力恒定为Ｈ２。这样做不仅有效地减少了投资和不必要的消耗，而且完全可以满足各系统各自运行时的定压要求，可以说是既方便又省心。
. c
１－一次泵吸入口３－二次泵吸入口）
３
的压差在正常情况下是很小的，盈亏管的主要作用是
w w
/w
使一二次水流量匹配而非压力调节。
言更方便可靠，在有条件的情况下应首先考虑采用开式膨胀水箱定压。
（２）系统定压的目的是为了使系统中任何一点的压力都高于大气压力一定值，在二次泵系统中也是如此，只是变化更复杂，需作详细分析。
（３）多点同时定压也是工程中经常会碰到的问题，采用一个膨胀水箱进行多点定压是一个值得推荐、切实可行的好办法。
参考文献：
［１］潘云刚．高层民用建筑空调设计［Ｍ］．中国建筑工业出版社，１９９９．［２］ＧＢ５００１９－２００３，采暖通风与空气调节设计规范［Ｓ］．２００３．
首先需要明确的是，一个独立的水系统只能有一在不同时间或同一时间有多个独立运行的水系统都需要定压的情况。
仍以前面提到的某大型综合性医院工程为例，除了设在能源中心的中央冷热源之外，工程还在主体建筑的３层屋顶另设了３台热泵机组，通过阀门切换可以随时供冷供热，以满足洁净手术部等特殊用房的功能要求。如图６所示，夏季中央系统（Ｃ－３－４－Ｄ）供冷时，热泵系统（Ｂ－１－２－Ｂ）可以提供手术室供热；冬季中（Ａ－３－４－Ａ）又可央系统（Ｃ－１－２－Ｄ）供热时，热泵系统
h t
个定压点。这里所说的多点同时定压是指一个工程中，
t p
:/
２．３多点同时定压系统
世
水箱同时再为两个热泵系统来定压，定压点分别为Ａ
结语
（１）在工程实践中，开式膨胀水箱定压系统相对而
界
—
中
于一次水流量
图６多点同时定压系统回路
国
６
二次水流量小
二次泵
建
收稿日期：２００７－０２－０２修回日期：２００７－０４－２５
（下转第１１页）
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筑节
能
网
专题研讨５结语
应用前馈算法人工神经网络来预测夏季空调动态
［５］ＫＡＷＡＳＨＩＭＡＭ．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｂａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｍｏｄｅｗｉｔｈｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅａｎｎｅａｌｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｐｒｅｄｉｃｔｏｒｓｈｏｏｔｏｕｔ（２）：１０９６￣１１０３．［Ｊ］．ＡＳＨＲＡＥＴｒａｎｓ，１９９４，１００
负荷，精度是令人满意的，人工神经网络作为一种工具，在空调动态负荷预测研究中显示出了它的生命力，经实践证明是切实可行的。
参考文献：
［１］李玉云，王永骥．人工神经网络在暖通空调领域的研究发展［Ｊ］．暖通空调，２００１，３１（１）：３８￣４１．
［６］ＫＡＷＡＳＨＩＭＡＭ，ＣＨＡＲＬＥＳＥＤＯＲＧＡＮ．Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｌｏａｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｂｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｆｏｒａｎｉｃｅ－ｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡＳＨＲＡＥ（１）：１１６９￣１１７８．Ｔｒａｎｓ，１９９６，１０２
ｒａｄｉａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆＨＶＡＣｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｔｈｏｌｏｇｙｆｏｒｏｐｔｉｍａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｈｅａｔｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡＳＨＲＡＥＴｒａｎｓ，１９９５，
［２］ＭＩＳＴＲＹＳＩＳＳＮＡＩＲ．ＮｏｎｌｉｎｅａｒＨＶＡＣｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｕｓｕｉｎｇｎｅｕｒａｌ（１）：７７５￣７８４．ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＡＳＨＲＡＥＴｒａｎｓ，１９９３，９９
（５）：７１￣７５．［３］谭良才．空调负荷的神经计算［Ｊ］．暖通空调，１９９７，２７
［８］ＫＡＷＡＳＨＩＭＡＭＣＥＤＯＲＧＡＮ，ＪＷＭＩＴＣＨＥＬＬ．Ｈｏｕｒｌｙｔｈｅｒｍａｌｌｏａｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔ２４ｈｏｕｒｓｂｙＡＲＩＭＡ，ＥＷＡ，ＬＲ，ａｎｄａｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌ（１）：１８６￣２００．ｎｅｕｒａｌｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＡＳＨＲＡＥＴｒａｎｓ，１９９５，１０１
［４］ＸＩＮＹＡＯ，ＳＥＮＩＯＲＭＥＭＢＥＲＩＥＥＥ，ＹＯＮＧＬＩＵ．ＡＮｅｗｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｖｏｌｖｉｎｇＡｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎ（３）．ＮｅｕａｌＮｅｔｏｒｋｓ，１９９７，８
国
建
中
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄＡＮＮｔｏＰｒｅｄｉｃｔＣｏｏｌｉｎｇＬｏａｄ
ＷＡＮＧＨａｉ－ｔａｏ，
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ）
作者简介：王海涛（１９７１－），男，安徽淮南人，讲师，研究方向：暖通空调。
（上接第４８页）
t p
ＣｏｎｓｔａｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｉｎＡｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＷａｔｅｒＳｙｓｔｅｍ
ｗｉｔｈＯｐｅｎｔｙｐｅＥｘｐａｎｓｉｏｎＴａｎｋａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒａｃｔｉｃｅ
ＬＵＲｅｎ－ｊｉｅ，
１
:/
/w
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. c
h i
n a
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄｏｆａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓａｎｏｎｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌｗｉｔｈｄｙｎａｍｉｃａｎｄｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｃｙ．Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗａｙｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｐｒｅｄｉｃｔｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄｔｏａｎｉｃｅｔｙａｎｄｃｅｌｅｒｉｔｙ．ＴｈｅＡＮＮ（ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ）ｈａｓａｂｉｌｉｔｙｏｆａｗｆｕｌｌｙｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｏｌｅｒａｎｃｅ．Ｆｏｒｆｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ，ＢＰａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｍｏｎｇｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒＨｅｓｓｅｍａｔｒｉｘｔｏｔｒａｉｎｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄｓａｒｅｉｎｇｏｏｄｈａｒｍｏｎｙｗｉｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｏｎｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｂａｃｋ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；Ｈｅｓｓｅｍａｔｒｉｘ
g b
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能
源
世
ＧＵＯＥｒ－ｂａｏ
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ＮＩＭｉｎｇ－ｗｅｎ，
１
界—
ＨＵＹａｎｇ－ｑｉ
２
（１．ＳｈａｎｇｈａｉＨｅａｌｔｈＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００００３，Ｃｈｉｎａ；
２．ＥａｓｔＣｈｉｎａＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｉｓｓｕｅｓａｂｏｕｔｃｏｎｓｔａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｉｎｇｌｅｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｉｍａｒｙ－ｓｅｃｏｎｄａｒｙｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔｓｃｏｎｓｔａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｅｓｓｕｒｅｗｉｔｈａｎｏｐｅｎｔｙｐｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｔａｎｋａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｂａｓｅｄｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｐｏｉｎｔ；ｐｒｉｍａｒｙ－ｓｅｃｏｎｄａｒｙｐｕｍｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；
ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔｓｃｏｎｓｔａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ
作者简介：陆仁杰（１９８１－），男，上海人，本科，从事暖通空调设计。
Ｎｏ．５／２００７总第１１７期第２８
卷１１
筑
节
（１）：２６￣３６．１０１
收稿日期：２００７－０２－２８修回日期：２００７－０６－１５
能
网
［７］ＣＨＥＮＴＩＮＧ－ＹＡＯ，ＡＫＡＴＨＩＥＮＩＴＩＳ．Ａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｏｌａｒ