膨脹罐
膨脹罐，也稱定壓罐、氣壓罐，廣泛應用於空調、太陽能、鍋爐等暖通系統以及供水和消防設備，緩衝系統壓力波動，消除水錘，起到穩壓卸荷的作用。在空調、太陽能、鍋爐、地暖等閉式循環系統中，膨脹罐的作用是在工作介質溫度升高體積膨脹時吸收膨脹罐量，防止系統壓力升高過快，在工作介質溫度降低體積收縮時釋放氣囊內的液體，補充到系統，不讓系統壓力下降過猛，減少安全閥的泄壓次數和自動補水閥的補水次數；在變頻供水，氣壓給水和消防等供水系統上，膨脹罐的主要作用是緩衝水泵啟動和停止以及系統閥門開啟和關閉時產生的水錘衝擊，防止水錘損壞管道以及系統上的元器件，以及在用水低峰期保證水泵足夠的休眠時間，不光節能還能延長水泵的使用壽命。
01
原理
當外界有壓力的水進入膨脹罐氣囊內時，密封在罐內的氮氣被壓縮，根據波義耳氣體定律，氣體受到壓縮後體積變小壓力升高，直到膨脹罐內氣體壓力與水的壓力達到一致時停止進水。當水流失壓力減低時膨脹罐內氣體壓力大於水的壓力，此時氣體膨脹將氣囊內的水擠出補到系統。直到氣體壓力與水的壓力再次達到一致時停止排水。
02
結構
膨脹罐一般由罐體、氣囊、接水口及排氣口四部分組成。
膨脹罐結構
03
配件
閉式膨脹罐一般配備：泄水閥、泄氣閥、壓力表和安全閥等。
04
作用
膨脹罐在系統中的作用可以歸納為兩點：容水作用：系統升溫時，膨脹罐從系統吸納因熱膨脹而多餘的水，系統降溫和滲漏時，向系統補水；定壓作用：膨脹罐與系統相連的點，常作為系統的定壓點或恆壓點，進而可保證系統不倒空、不溢水、不超壓，保護系統正常運行。系統壓力與水量變化的原因有：
- 在製冷與制熱都用同一系統時，水由於製冷或者制熱會引起的體積變化；
- 泵啟停時，管路都會有巨大的壓力變化；
- 系統補水漏水，也會使系統產生水量和壓力的變化。
05
功能系統選型
其中：
v=膨脹罐選型容積（L）e=水加熱膨脹係數，根據系統最高水溫和冷系統水溫的差值計算。在供暖系統中根據慣例選擇0.035這一係數。C=系統總水量（L）Pi=絕對起始壓力（bar）:由膨脹罐安裝位置的系統靜壓+0.3 bar+大氣壓力（1bar）組成。實際上是膨脹罐預充壓力+1 bar.Pf=絕對最終壓力（bar）:由系統動行時最大壓力（即安全閥設定壓力） +大氣壓力（1
bar）組成。實際上是安全閥設定壓力+1 bar。
相對水溫4℃的水加熱膨脹係數（ρ=10000 kg/m³）
示例：計算一個供暖系統所需膨脹罐容積：с=系統容水量=3000LPid =安裝點的靜壓=2 barPsic =安全閥設定壓力=3.5 bar計算演示使用上面的公式：e =0.035（按供暖慣用係數）Pi =Pid+0.3+Patm=2+0.3+1=3.3 barPf =Psic+Patm=3.5+1=4.5 bar因此：V=（0.035×3000）/[1-（3.3/4.5）]=393L所以選擇容積為400L的膨脹罐。速算公式：將系統總水量乘以以下表格中的係數即能迅速得出膨脹罐容積系統每升水的所需膨脹罐容積量（以係數e=0.035計算）
儲水式熱水系統選型
其中：
V =膨脹罐選型容積（L）e =水加熱的膨脹係數。根據儲水箱熱水溫度與注水時冷水溫度的差值計算。Ca=加熱的水量（L）Pin=絕對起始壓力（bar） ：由注水時冷水最大壓力+大氣壓力（1bar）組成。實際上是冷水壓力+1 bar。Pfin=絕對最終壓力（bar） ：由系統運行時最大壓力（即安全閥設定壓力） +大氣壓力（1bar）組成。實際上是安全閥設定壓力+1 bar。
示例：計算一個衛生熱水系統中所需膨脹罐容積：Ca =被加熱水的容積=500LT1 =冷水溫度=10℃T2 =儲熱水箱熱水溫度=55℃Pes =冷水進水最大壓力=3.5 barPsic =安全閥設定壓力=6 bar計算演示：根據水加熱膨脹特係數"e"表查出TI =10℃el= 0.00025T2 = 55℃ e2 =
0.01447因此：e（△T=45℃）=（e2-el）=（0.0144-0.00025）=0.014Pin =Pes+Patm-3.5+1=4.5 barPfin =Psic+Patm=6+1=7 bar運用公式：V
=（0.014x500）/[1-（4.5/7]=19.6L所以選擇容積為24L的膨脹罐。速算公式可使用以下速算公式：V=f×Ca"f"是溫差40℃到50℃，在相應的進水壓力和安全閥設定壓力下的速算係數，圖表如下：
隔膜式定壓罐選型公式
其中：v =定壓罐容積（L）Gpr =設計流量（L/s）Pmin -最低增壓壓力（bar） ，即壓力開關最低壓力開啟值。Pmax-最高增壓壓力（bar） ，即壓力開關最高壓力關閉值。a =每小時水泵最多開啟次數。a=30 ：<3kw功率的水泵a=25 ：3-5kw功率的水泵a=20 ：5-7 kw功率的水泵a=15 ：7-10 kw功率的水泵a=10
：>10 kw功率的水泵
示例：計算一個供水系統定壓罐容積：Gpr=3.4L/sPmin=5barPmax =6bar水泵功率=1.5kW
計算演示：V=[6×（3.4×60]/ 30×[ （6+1）/（6-5）]=285.6L因此選擇容積為300L的定壓罐。
06
安裝
- 膨脹罐應安裝在系統水溫較低的地方，避免高溫水加速氣囊的老化，在熱力系統中如空調、鍋爐、熱泵等一般安裝在系統的回水端，儲熱水箱的冷水入水端；
- 供水系統中膨脹罐安裝在泵的出水口，緩衝泵在起、停時候的水錘；
- 閉式循環系統嚴禁將膨脹罐安裝在循環泵的出口，以免造成水泵的氣蝕，降低水泵的使用壽命；
- 35L及以下的膨脹罐一般可直接連到系統管道上，35L以上的膨脹罐自帶三腳支架，避免膨脹罐在工作時進水和自重對系統管道產生較大的載荷，使用金屬軟管把膨脹罐連接到系統，埋地螺釘固定膨脹罐支腳，保證使用過程中的平穩；
- 膨脹罐附近要安裝安全閥，避免在系統壓力異常的時候損壞膨脹罐和系統其他部件；
- 膨脹罐要安裝在便於檢修的位置，100L及以上的膨脹罐頂部要安裝自動排氣閥，以便及時排出氣囊內工作介質溢出的氣體，提高膨脹罐的使用效率；
- 在太陽能承壓循環系統中膨脹罐一般安裝在水泵的進口附近。
07
注意事項
- 若是膨脹罐是放在特殊場合，應告知供應商，以便有相關的膜體對應使用；
- 膨脹罐的工質介質一般為水或者水和防凍液的混合物（水的比例不得小於50%），其他介質需要打電話諮詢；
- 應嚴格按公式來計算所需膨脹罐的大小，膨脹罐過小會引起安全閥的頻繁起跳和自動補水閥的頻繁補水；
- 膨脹罐的最大工作壓力跟其罐體上標註的預充壓力一一對應，如果因使用需要改變了其預充壓力，最大工作壓力隨之改變，基本遵循以下規律，預充壓力減小，其最大工作壓力隨之減小，具體減小到多少要計算，預充壓力增大其最大工作壓力不變；
- 測試膨脹罐氣囊時建議直接用水壓測試，嚴禁使用鋒利的器件碰觸氣囊；
- 膨脹罐應一年檢查一次其預充壓力，如果發現壓力下降應及時補氣，以免影響其正常使用；
- 罐體標籤上有註明工作溫度和最大工作壓力，嚴禁超出此範圍使用，如果需要，請聯繫廠家；
- 更換膨脹罐前應先把系統關停，或者把膨脹罐和系統隔開，防止系統介質通過膨脹罐接口處泄露，更換的膨脹罐最好跟原膨脹罐體積、耐溫和耐壓一致。