本文來源
《熱泵市場》雜誌
本微粉絲群公開課實錄 專家_王樹國
對於很多人來說，膨脹罐、緩衝水箱和蓄能水箱是3個既熟悉又陌生的名詞，熟悉是因為越來越多的空氣能採暖項目或多或少都要裝上這些產品，陌生的是對於他們之間的分歧和選型還是處於一知半解。用還是不用，該怎麼用，很多經銷商尤其是更入行的經銷商更是丈二和尚摸不著頭腦。
一樣的功能，不一樣的稱謂
我們先了解膨脹罐、緩衝水箱、蓄能水箱定義及其性能。
地暖空調系統中的緩衝水箱。康居舒適家何宏展供圖。
何為緩衝水箱?緩衝水箱其實就是串聯在中央空調系統中增加小型系統的水容量，存儲冷量或熱量，有效地解決系統過小所帶來的負荷波動和主機頻繁的啟動問題，從而達到延長設備壽命和節能省電的目的。
北京“煤改電”中分體機的內機+膨脹罐的安裝。伊蕾科斯供圖。
什麼是膨脹罐?其實大家在工程中都看到了膨脹罐，就是一個氣囊加一個碳鋼罐體和法蘭組成。當系統水壓力大於膨脹罐碳鋼罐體與氣囊之間的氮氣壓力時，系統水會在系統壓力的作用下擠入膨脹罐氣囊內。
這樣一是會壓縮罐體與氣囊之間的氮氣，使其體積減小，壓力增大。二是會增加系統整個水的容納空間，使系統壓力減小，直到系統水的壓力和罐體與氣囊之間的氮氣壓力達到新的平衡才停止進水。當系統水壓力小於膨脹罐內氣體壓力時，氣囊內的水會在罐體於氣囊之間的氮氣的壓力作用下擠出，補回到系統，系統水容積減小壓力上升，罐體與氣囊之間的氮氣體積增大壓力下降，直到兩者達到新的平衡，水停止從氣囊擠壓回系統，壓力罐起到調節系統壓力波動的作用。
壓力罐由於氣囊的調節作用，廣泛應用在水系統的小範圍壓力波動控制上。壓力罐應用在熱水和供暖系統上，主要用來消除由於水溫變化導致的壓力波動，避免損害其他的系統控制元件。我們知道，膨脹罐在供水系統中也有應用，可以消除因水閥打開引起的水錘效應，免遭水錘的衝擊，從而達到系統的動態平衡。這個在供水系統中很常見，一般來講膨脹罐的最大工作壓力是八到十公斤，大小從兩升到一兩百升都有。
水是有膨脹的，水在4℃時密度最大，當小於4℃和大於4℃水都會發生膨脹。一噸水從10℃加熱到90℃大概會增加36.5升的體積，如果沒有膨脹罐的存在，水就會把其他的連接件損壞，所以膨脹罐的作用是不可忽視的，尤其在小系統中。
北京基金小鎮空氣能熱泵採暖項目，供暖面積32000㎡，系統採用20臺40匹機，配110噸蓄能水箱。目前該工程已穩定運行3個月。圖由北京“煤改電”專業工程商藍瑜提供。
蓄能水箱，我理解就是為了達到節能的目的，在小型的中央空調中，加大緩衝水箱的儲水量，也就成為了一個蓄能水箱。總體來說，蓄能水箱、膨脹罐和緩衝水箱這三者是沒有本質的區別的。區別僅僅是從字面上的理解，實際用到什麼地方他們三個是有著相同的地方。膨脹罐主要是在小系統裡邊，在我們的大系統中，我認為緩衝水箱和蓄能水箱是完全相同的東西。
緩衝水箱別再糾結
有許多人給我打電話問過，說到底系統用不用裝緩衝水箱?我自己認為緩衝水箱是系統的必需品，不能缺少，因為它對整個系統的作用是至關重要的，下面重點說一下。
第一個，如果不使用緩衝水箱，將導致主機頻繁啟停。由於環路中的循環水量有限，那麼就會引起主機在很短的時間內達到設計溫度，主機就會停止工作，然後又會在很短暫的時間內，水溫達到主機的啟動條件，主機又開始啟動，這樣頻繁的啟動就會大大減少主機的使用壽命和浪費電能。因為主機在啟動時最費電，加上緩衝水箱就相當於系統能量增加了，系統的溫度變化平穩了，主機的啟動次數也自然減少，使用壽命也就大大延長。
尤其在農村的煤改電工程中，我還是建議能適當的加大緩衝水箱，作用相當明顯。原來我在農村裝了一臺機子，裝了一個很小的緩衝水箱，大概五十升，結果耗電驚人，每天耗電達五十度。
我去看現場發現，因為牆體不保溫，末端用的是風盤。風盤一開，系統降溫，主機啟動。因為配的是5p機，一啟動，主機馬上達到設計溫度，馬上停機，這樣頻繁的啟動造成嚴重的浪費電能。後來增加了一個二百升的水箱，平均達到一個多小時啟動一次，極大地降低了費用。我們自己裝的一臺設備也是這樣，一百三十七平方米住宅樓房，裝了一臺5p機，加了緩衝水箱以後基本上一個半小時啟動一次，去年極寒天氣大概每平方米耗電二十五度。
緩衝水箱第二個好處就是高效除霜，除霜時間短。在嚴冬使用的時候，尤其在-3℃～5℃之間，這時主機結霜很明顯，除霜對室內溫度的影響是個很頭痛的問題。因為機組在反向製冷時需要消耗管道內的熱量，如果水系統的水量少，那麼除霜時間就增大，而且會造成管道內水溫較低，除霜效果不好。如果加裝了緩衝水箱，那麼在除霜的過程中，因為水箱內有一定的溫度，這樣可以在短時間內完成化霜，並且消耗熱量也小，避免了因為主機除霜而造成室內溫度的波動變化，對於穩定系統的終端效果作用是很大的。
緩衝水箱的第三個好處就是能夠保證系統的水流暢通，能完整地完成自動排氣，避免機組報故障。我們知道當水箱放在回水系統時，循環水從水箱上部進入，下部排出，這樣水中的氣體會積存在水箱上部空間，閉式系統內的壓力會自動強制將氣體從上部的排氣閥排出，這樣的話緩衝水箱底部出水口接入水箱的吸水口因為沒有氣體，所以不但能夠保護水泵的葉輪，而且能夠讓系統沒有氣體，保證主機正常工作。如果沒有緩衝水箱，那麼因為氣體的存在會造成主機有時流量開關出現故障和高壓報警等。
緩衝水箱的第四個好處是可以讓系統的排汙更徹底，防止系統阻塞。在我們的系統中有大量的雜質，這些雜質會通過循環慢慢積存到緩衝水箱的底部，經過Y型過濾器的時候，水泵的水質會變好，從而減少Y型過濾器的清洗。
因此說緩衝水箱是一個必需品，如果根據實際情況把緩衝水箱適當地做大，那麼緩衝水箱又起到了蓄能的作用，也就變成了一個蓄能水箱。
蓄能水箱的巧妙利用
在北方，蓄能水箱的作用相當明顯，我現在主要研究的課題就是蓄能水箱的巧妙利用，這裡可以給大家一起分享。
我在許多工程也用到了蓄能水箱，主要用在了幾個方面，一是用於寫字樓和辦公室，因為寫字樓和辦公室有一個最大的特點就是主機晚上停止工作的，白天正常工作。
現在北方大部分的用電地區，國家都開始實施峰谷用電，晚上用電大概在0.27元/度～0.33元/度，最多也超不過0.4元/度，在夏季製冷時就做一個大的蓄能水箱，晚上把水箱蓄冷。因為晚上氣溫低，電費低，蓄能性相當明顯。
我算過一筆賬，應該能比普通的空調節能70%。當冬季取暖時，因為白天的溫度高，在天氣好的時候我們可以把大量的熱量蓄能到緩衝水箱中，也就是我們說的蓄能水箱。等到晚上用時，可以再釋放出來。
當然這裡有一個特別值得說明的是，我們一定要算性價比，比如說北方晚上有時會很冷，雖然電價便宜，但是設備效率低，也未必划算，這個時候還不如用電直接加熱更省錢。
水箱選型設計和安裝
有人要問那麼緩衝水箱到底如何設計?緩衝水箱的大小設計確實很重要，如果選的容積小，起不到蓄能的作用。如果選擇大了，有可能不但不節能，還會增加運營成本。比如剛才提到的辦公樓，如果你選的緩衝水箱太大，主機太小，那麼白天終端工作時，溫度達不到，整體熱量達不到，不但達不到設計的要求，反而主機永遠處於工作狀態，浪費能源。
那麼怎麼計算呢?我覺得有幾個公式，在網上也可以查到，但是最好的方法就是記住一個標準的公式，一噸水提高1℃需要1.12度電，也就是說一噸水降低1℃可以放出1.12千瓦時的熱量，那麼就可以根據需要能理進行計算了。
農村煤改電將是中國未來近十年的一個重要市場，我現在在搞蓄能的實驗，就是在農村做一個大的蓄能池，夏天在製冷時將熱量蓄到蓄能池裡面，到冬季再把熱量取出來，在循環幾年以後，效率會相當的高，大概每平方米採暖季不超過十度電。我認為這個課題很有前途，也很有必要，因為不但可以降低運營成本，並且會帶來巨大的社會效益。我們是做節能的，我一直的理念就是要把節能做到極限，所以蓄能水箱功不可沒。
水箱如何選擇?其實我們的緩衝水箱，根據材質有不鏽鋼水箱、搪瓷鋼板水箱、玻璃鋼水箱和PE水箱，根據我們的工程要求選擇合適的。如果說簡單的算水箱的大小，一平方米取一升就可以。我建議使用304不鏽鋼水箱內膽，不但具有耐腐蝕性，並且保溫效果好。
水箱的保溫層厚度也特別重要，這點也是我們容易忽略的地方，尤其在北方。實事求是地講，在北方很多廠家或工程商外保溫都是40～50毫米，我覺得南方保溫層40～50毫米比較好，一定要360°全方位保溫。在北方，我做的水箱都是80～100毫米，這樣的話，保溫效果好，整體運行成本就會低，要不然我們的運營成本下不來，也沒有達到節能的效果。
還有一個就是水箱的開孔位置要注意，許多人的開孔位置是有問題的。正確的開孔位置是回水孔距上水箱頂要有200毫米的距離，防止回水向上濺出。下面的出水孔距箱底要有200毫米的距離，這樣的話可以降低水泵抽水時的阻力和防止沉澱物吸入水泵，溫度探頭從水箱底部開始記，在水箱的三分之二處。
還有一點需要特別注意的是水箱底部的剛度一定要好，不要變形。我在青島看見一個保溫水箱，也做保溫了，但是箱底之間沒有做鋼襯，結果一上水以後，在水箱底部的工字鋼溫度很高，證明水箱的熱量大量傳了出來，如果這樣，在冬季會大大地把熱量散發出去，不但談不上節能，而且會很浪費。所以水箱底部的保溫層上下之間一定要有鋼構支撐，防止水箱載水時，保溫層因水的重力變形，影響保溫效果。
水箱清洗或成利潤增加點之一
水箱如何維護?這些雖然不是太難，但是還是需要注意一些細節，因為緩衝水箱是系統的重要組成部分，所以它的運行狀態也關係到系統的運行狀態。簡單注意幾點，第一保持箱體表面整潔，整體完整，因為髒了容易腐蝕;第二膨脹水箱接口處是否有漏水現象，接口處是否有鬆動，連接法蘭的螺栓是否鬆動。這個問題我遇見了好幾次，因為水泵在長期的運行中肯定不可避免的有震動，軟連接和水箱、法蘭這些地方的許多螺栓確實發生了鬆動，一鬆動就會漏水。
另外還要檢查水箱的水位是否準確，水箱內的補水浮球開關是否靈敏可靠，水箱內是否有雜物。補水開關很重要，我建議大家一定要做雙控，因為在我做的系統中也的確發生過幾次這樣的故障，水箱往外溢水。所以我認為把這個東西做好還是相當重要的，要不然往外漏水，又沒有人經常去看，會造成很大的浪費。
最後一點就是水箱的清洗，清洗非常簡單，就是選擇合適的時間，關停所有的主機和水泵，關閉進水閥。打開水箱底部的排汙口閥門，將水箱內的水排幹盡，然後進入水箱內，用鏟子、刷子或者噴槍等工具將水箱沖洗乾淨，如果有水垢，可以用除垢劑浸泡五六個小時進行清除。
一些對水質要求嚴格的項目，我們還要對水箱內部進行殺菌滅藻，打開進水閥，放入適量的清水，沖洗箱體內部，把汙垢從排汙口排淨，必要時可以多衝洗幾次，直到洗乾淨為止。然後關閉排汙閥門，打開進水閥，讓水箱重新裝滿水。
緩衝水箱的清洗其實也相當的重要，在我的系統中已發現了很多的問題，因為北方水質很差，尤其我們的系統有時還帶鑄鐵暖氣片。我在張家口做過兩例，當水循環半年以後，裡邊的水鏽很明顯，因為系統中還增裝了很多的風機盤管，最後水垢把風機盤管的過濾閥全部堵了，造成室內溫度上不去，清洗完以後溫度會迅速上升。
水箱，包括系統水路清洗，應該是我們工程的另一個利潤增加點。根據相關的技術參數，如果我們能把水箱清洗乾淨，把系統內的水保持清潔，那麼我們的設備效率會提高百分之十以上，這是有數據可查的。所以定期地對系統和水箱進行清洗，很有必要給我們的客戶說清楚，這樣的話不但會降低系統的運行成本，讓系統更節能，也可以增加我們的收入，因為水箱清洗以及系統的整體管路清洗收費還是不低的，而且很多客戶很認可，因此我建議大家也可以嘗試一下。
最後總結一下，緩衝水箱、膨脹罐、蓄能水箱其實是一種東西，在大小系統中不同的稱謂，作用都是一樣的，但是我更傾向於把蓄能水箱和緩衝水箱結合在一起，從而達到系統的真正的節能。
我們是做系統節能的，不要指望生產廠家給我們一個很好的優秀方案，在我看來熱泵廠家就是一個造汽車發動機的，不要希望給我們一套完整的汽車系統，這個系統是我們來設計的。而我們工程商存在的價值就是根據客戶的不同需求，不同的環境，包括電價、氣溫、保溫、使用時間等等，設計出各具特色的方案。我認為巧妙利用緩衝水箱，會起到關鍵的作用，如果設計好，可以達到事半功倍的效果。
水箱相關問題答疑
問題1：三個風盤，主機和風盤距離在30內，房間是80平方，門店用。加緩衝水箱後做不做循環泵?
答：可以加也可以不加，主要看用於製冷還是制熱，關鍵是用法。如果門店用來製冷，建議獨立用最好，晚上蓄好能，白天用就;如果用於制熱，加不加都可以。加不加循環泵目的只有一個，就是更節能。
問題2：承壓水箱和非承壓水箱究竟有何區別?分別使用什麼情況?
答：承壓水箱是封閉式的，箱體可以承載壓力。非承壓水箱箱體是開放的，和大氣想通，沒有壓力。承壓水箱在系統運用中，因為用於回水迴路中，壓力損失少，泵的損耗少，主要用於小系統。
非承壓水箱主要是做蓄能用，蓄能效果很明顯。相當於兩個系統，水泵和水箱之間的循環，還有水箱和末端的循環。
問題3：兩聯供系統需要加水箱麼?5P機多大水箱夠?
答：肯定要加，關鍵是加多大的水箱。這個與兩聯供製冷和取暖所達到的效果有關係。5P一般會帶100平方左右，如果單從降低費用的角度來說，我覺得水箱配到300L～500L最好。
問題4：河南一個2400平米的辦公樓冷暖系統，設計思路就是想利用夜間的谷時電價做一個大的能量儲存，6臺20P主機，要多大的緩衝水箱?如何設計最節能?
答：關鍵看你主要是用來採暖還是製冷。6臺20P帶2400平米，大概算出來是100瓦/平米，真要做節能的話，100噸的水箱最佳。
如果在系統製冷時，用谷電製冷效果明顯，因為晚上谷電便宜，要比系統白天製冷時要降低70%的費用，很容易算出來。
當緩衝水箱作為蓄能的功能出現時，選型時完全可以按主機運行6～8小時來算，可以確保節能達到最好的效果。
問題5：河北有一3650平米的辦公樓，高3.8米，室內的風機盤管系統，冬季採暖保持10℃左右，熱泵系統需要配置多大主機和水箱?
答：3650平米的樓，大概需要提供220KW的熱量，20P主機6臺最好。緩衝水箱建議20噸以上。這個項目根據我的經驗，我認為直接給熱風效果會更好，而不是經過風盤的轉換，這樣一轉換效率就降低了。
說實話，我認為每個工程不同的環境、不同的要求、不同的使用的方法，所涉及的系統是截然不同的，就給出幾個參數，這樣設計其實是有點不負責任的，具體設計還是要看項目具體情況。
因為節能建築的不同，主機每天工作時間長短不同，也就覺得晚上蓄能大小不同，所以單純給建築面積和室內溫度，而沒有建築的圍護結構情況，在設計是有缺陷的，也是值商榷的。任何一個工程，我認為真的要根據具體項目的具體參數來真正設計一個特定的方案，才真正具有典型性，不能照搬，否則效果往往不好。
問題6：我現在用的是兩臺5p超低溫冷暖機供地暖，水箱和主機之間用了一個循環泵，想請教一下該如何接線?
答：就把水箱放到回水處就可以，主機直接供水，沒什麼問題。緩衝水箱的作用是降低主機的啟動頻率，延長使用壽命，增加小系統中的水量。如果是地暖，無非是水箱稍微做小點，其他末端要做大些而已。
版權：首發於《熱泵市場》雜誌2月刊。根據河北大德公司技術總監王樹國在本微的微信群群公開課整理。王總針對“緩衝水箱、膨脹罐、蓄能水箱”，全面系統地闡述了三者的區別，根據自己多年的實踐經驗強調緩衝水箱在空氣能採暖系統中的作用，重點介紹緩衝水箱的選型、安裝、保養的方法。特此致謝。
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