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搪瓷水箱在空气源热泵中应用分析

太阳能产业资讯 2020-07-31 16:07:22



山东华 隆太阳能科技有限公司总工程师 / 李英华


摘  要 

近几年空气源热泵采暖行业得到快速发展, 由于不锈钢水箱出现焊缝问题, 贫铬 (Cr) 、 镍 (Ni) 耐腐蚀性能大大降低,特别是在水质含有氯 (Cl-)离子, 腐蚀更严重, 正逐步被搪瓷水箱所替代, 这对搪瓷水箱是利好机遇。下面笔者就搪瓷水箱在热泵采暖系统中的应用与行业同仁作分享。


关键词  搪瓷水箱  空气源热泵  换热  应用


0  前言
搪瓷水箱在空气源热泵中作为冷凝设备, 是热泵中主要四部件(压缩机、 冷凝器、 节流阀、 蒸发器)
之一, 空气源热泵换热储热水箱有两种: 不锈钢水箱和搪瓷水箱, 主要起换热和储热功能。为使空气
源热泵在低温区工作, 防止冷水顶出热水时的冷热水的混合, 这也是搪瓷水箱制作时要考虑的事情。


1  适用范围
搪瓷钢板水箱可广泛应用于宾馆、大厦、 饭店、 科研教学楼、 办公室、 机关、 部队、 花园别墅、 住宅小区、 娱乐场所等公用建筑以及医疗卫生、 食品加工等二次供水场所。对于旧建筑储水箱的改造
或更新极为方便。


2  搪瓷水箱在空气源热泵中应用
2.1 功能
搪瓷水箱就是空气源热泵的冷凝器,其作用是输出热量的换热设备。即把冷媒从蒸发器中吸取的热量及由压缩功而转换的热量一起传给冷却介质 (水) 。热传递是搪瓷水箱的技术核心, 防腐蚀是搪瓷水箱技术的关键。搪瓷水箱在热泵中应用两大功能: (1)热传递——冷凝器; (2)热储存——储热水箱。


2.2 换热方式
换热方式分三种: (1)水循环分舱式; (2)冷媒循环内置盘管式; (3)冷媒循环外置盘管式。储热水箱温度分布(如图 1) : 上部为高温区;中部为中温区; 下部为低温区。水在各种温度下(压力 100kPa 时)的密度 kg/m( 3 如表 1) 。不同水温密度也不同是储热水箱温度阶梯分布的原因, 搪瓷水箱在制作中也必须考虑空气源热泵最好能在低温区安全运行。

      


2.3 搪瓷水箱水循环分舱式——换热分析

为使空气源热泵在低温区工作,防止冷水顶出热水时的冷热水混合,这是搪瓷水箱制作时考虑解决的事情。搪瓷水箱制作较容易,但对空气源热泵主机的制作复杂, 增加了热交换器、 膨胀罐和循环水泵。空气源热泵水循环主机、 水箱、 系统 (如图2) 。



2.4 搪瓷水箱外置盘管换热分析
盘管材质: 铜管—导热好耐腐差; 316 不锈钢管——导热中耐腐好;钢管加搪瓷——导热差耐腐好。各材质的导热系数 (W/m·K) : 铜 -387、 镍铬钢 -16.3、 碳钢 -54、 搪瓷 -0.88~1.26。因盘管不与水接触, 可用铜管, 但外置盘管的换热增加了内胆内部的对流热阻, 对于搪瓷水箱,水箱内胆中增加了搪瓷层, 而搪瓷层属于非金属,热阻更大, 使空气源热泵水箱盘管的换热性能差。


2.5 搪瓷水箱内置盘管换热分析
搪瓷水箱内置盘管换热较好, 但制作较难,制作时应考虑以下问题:
(1)换热面积 (即: 盘管直径与长度) 计算;
(2)盘管怎样进入搪瓷水箱;
(3)盘管位置,保证空气源热泵在水箱低温区工作;
(4)盘管在水箱内怎样固定等。


2.6 空气源热泵工质循环主机、 水箱、 系统(如图 3)



3  安装调试及注意事项
3.1 装配式搪瓷钢板水箱安装调试
可采用混凝土条形梁, 或工字钢;水箱顶部对角设有透气空气过滤装置,规格和数量根据进口尺寸大小由生产厂家确定;水箱内部均使用拉筋;各管口法兰均为 1.0MPa 标准法兰;设计人员在布置水箱位置时, 应参照 GB17051-1997 二次供水设施卫生规范;水箱规格技术参数或方位与实际使用不适合时, 由设计人员按实际需要提出确定。


3.2 组合式搪瓷钢板水箱
生产工艺流程: Q235 碳钢板剪扳机下料——头续模具工件凸圆 (方) 拉伸—剪扳机切齐四边——冲 床 落四 角——二 续 模 具 工 件 翻 边 成型——四角焊接——冲孔——喷砂除锈——搪瓷——烧结——整体组装完毕。


3.3 安装注意事项
(1)水箱的进水管、 出水管及溢流管的管径、位置由设计者决定;(2)水箱四周应有不少于600mm 通道,箱底及箱顶不少于 500mm;(3)安装时箱底四周及箱底标准块之间的连接缝隙要坐落在支座上;(4)注水试验:关闭出水管和泄水管, 打开进水管, 放满为止, 经检测 24 小时不渗水为合格;(5)水箱满水实验, 24 小时无渗漏现象;(6)管道连接处、阀门及相关附件有无渗漏水现象;(7)观察供水系统运转情况是否正常;(8)检查水质消毒系统是否工作正常。

(本文仅代表作者观点, 不代表本刊立场。)

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