真空熱水鍋爐在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

Word文檔真空熱水鍋爐在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用！在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，冷熱源的方案選擇由于其關(guān)系到一次投資及運(yùn)行管理費(fèi)用的大小而倍受關(guān)注，對(duì)于采納集中空調(diào)系統(tǒng)的工業(yè)及民用建筑的冷熱源，筆者認(rèn)為采納冷水機(jī)組加燃油（氣）熱水鍋爐不失為是一優(yōu)選的冷熱源方案。夏季采納離心（螺桿）式冷水機(jī)組供應(yīng)7℃~12℃的冷水，冬季使用燃油（氣）熱水鍋爐供應(yīng)50℃~60℃的熱水。而燃油（氣）熱水鍋爐目前采納較多的有承壓熱水鍋爐、常壓熱水鍋爐，真空熱水鍋爐，而真空熱水鍋爐由于其平安性及高效性而被廣闊用戶所重視。

2熱水鍋爐的比較

2.1承壓熱水鍋爐：

承壓熱水鍋爐是在鍋筒內(nèi)裝滿水，通過爐膛直接燃燒加熱形成熱水。由于鍋爐出水溫度較高，一般承壓鍋爐的進(jìn)出水溫為95℃~70℃。而空調(diào)系統(tǒng)的供回水溫為50℃~60℃，這樣系統(tǒng)就需要另設(shè)水水換熱器。這使空調(diào)熱水系統(tǒng)中必需設(shè)有一次水和二次水兩個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，機(jī)房面積較大。

2.2常壓熱水鍋爐：

常壓熱水鍋爐也稱為大型燃油熱水器。是鍋爐燃燒加熱熱媒水，而將換熱盤管浸在熱媒水中。熱媒水升溫后通過水水換熱作用原理加熱盤管中的空調(diào)循環(huán)水。由于鍋筒內(nèi)的熱媒水與大氣相通，至使熱媒水不斷蒸發(fā)，須補(bǔ)充熱媒水，使熱媒水水質(zhì)惡化。水水換熱盤管的表面簡(jiǎn)單結(jié)垢，從而降低換熱效率。為了提高水水換熱效率，配用了內(nèi)部循環(huán)泵強(qiáng)制熱媒水流淌，又增加了運(yùn)行費(fèi)用。

2.3真空熱水鍋爐

真空熱水鍋爐是利用負(fù)壓狀態(tài)下汽水換熱（真空凝聚換熱）而加熱換熱盤管中的空調(diào)循環(huán)水。熱媒水在一密閉空間，處于蒸發(fā)和凝聚的循環(huán)過程因而不會(huì)削減，水質(zhì)不亦較穩(wěn)定。此外，由于汽水換熱使換熱效率較高，而且是在負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行，更平安牢靠。

3真空熱水鍋爐的特點(diǎn)

3.1平安牢靠：由于真空鍋爐始終在負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，所以無膨脹爆炸的危急，使其具有了常壓鍋爐和承壓鍋爐所無法比擬的平安牢靠性能。

3.2使用壽命長(zhǎng)：由于真空鍋爐使用了高純度及特別脫氧處理的熱媒水，使其爐內(nèi)不結(jié)垢，而且爐內(nèi)保持高真空的無氧狀態(tài)，大大降低了爐內(nèi)腐蝕，機(jī)組出廠前一次性充入熱媒水，由于熱媒水是在一密閉的空間內(nèi)重復(fù)蒸發(fā)及冷凝的循環(huán)，所以一般在使用壽命內(nèi)不需要更換，大大便利了使用者，避開了簡(jiǎn)單的鍋爐保養(yǎng)工作，也使真空鍋爐的使用壽命較一般常壓熱水鍋爐長(zhǎng)許多。據(jù)有關(guān)資料顯示，常壓熱水鍋爐一般為8~10年，而真空鍋爐的使用壽命一般在15年以上。

3.3多重的平安愛護(hù)，保證了真空鍋爐運(yùn)行的平安性。

3.4效率高：由于是汽--水換熱，整個(gè)換熱盤管被負(fù)壓飽和蒸汽所包圍，處于濕盤管的工作狀態(tài)，換熱效率大大高于水--水換熱。所以真空鍋爐的體積較小，效率較高，對(duì)于機(jī)房較小的場(chǎng)所更體現(xiàn)了優(yōu)越性。而且由于汽水換熱也使其預(yù)熱時(shí)間較短，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

4真空熱水鍋爐的工作原理

4.1真空熱水鍋爐是利用水在不同的壓力下，其沸騰溫度不同的特性進(jìn)行工作的，例如：在一個(gè)大氣壓（1bar）下，水的沸騰溫度為100℃。壓力低于1bar，水的沸點(diǎn)就低于100℃：壓力為0.7bar，沸點(diǎn)為90℃；壓力為0.3bar，沸點(diǎn)為70℃；壓力為0.1ba，沸點(diǎn)為40℃。（詳見圖一）

4.2真空熱水鍋爐內(nèi)部空間通過真空泵抽氣后形成一個(gè)肯定真空度的真空腔，爐膛燃燒后使熱媒水在真空腔中沸騰汽化產(chǎn)生負(fù)壓水蒸汽后，蒸汽在換熱管表面凝聚，將管內(nèi)冷水加熱升溫，管內(nèi)的空調(diào)循環(huán)水經(jīng)空調(diào)循環(huán)泵將加熱的水送至系統(tǒng)的末端裝置。而管外的負(fù)壓水蒸汽則被冷卻凝聚成水滴滴回液面再被加熱重新汽化，從而完成整個(gè)循環(huán)過程。（詳見圖二）

4.3真空熱水鍋爐一般利用出水溫度掌握燃燒器的開啟。當(dāng)空調(diào)供水溫度達(dá)到60℃時(shí)，燃燒器就停止工作。由于真空鍋爐在出廠前，已抽真空并使?fàn)t內(nèi)肯定壓力為5Pa，所以爐膛內(nèi)的水蒸汽始終處于飽和狀態(tài)，只要燃燒器一工作熱媒水馬上就會(huì)蒸發(fā)，從而保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性及掌握的精確度。

真空熱水鍋爐的運(yùn)行關(guān)鍵是爐內(nèi)真空度的保證，鍋爐應(yīng)始終保持爐內(nèi)的真空狀態(tài)。保證爐內(nèi)的真空度，不僅是為保證鍋爐的平安性，使其始終在負(fù)壓下運(yùn)行，且為保證換熱器的換熱效率。一旦在爐內(nèi)進(jìn)入少部分空氣，該部分空氣就會(huì)形成不凝性氣體而附著在換熱器的表面，從而降低換熱效率。此時(shí),可開啟真空泵保證爐內(nèi)的真空度。

4.4真空熱水鍋爐的正常工作溫度低于90℃，工作壓力小于0.7bar(肯定壓力)，屬真空容器，在鍋爐本體設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了多重的平安愛護(hù)裝置：

4.4.1溫度愛護(hù)裝置：設(shè)有高靈敏度的溫度傳感器,與掌握器相連，當(dāng)熱媒水溫度超過設(shè)定溫度(95℃)時(shí)，機(jī)組就自動(dòng)報(bào)警并停止一切輸出。

4.4.2壓力愛護(hù)裝置：設(shè)有高靈敏的真空壓力掌握器，當(dāng)爐內(nèi)壓力高于設(shè)定壓力（1.0bar）時(shí)，機(jī)組就自動(dòng)報(bào)警并停止一切輸出。

4.4.3機(jī)組設(shè)有機(jī)械防爆的溶解栓：當(dāng)機(jī)組在溫度掌握及壓力掌握均失效的狀況下，機(jī)組所設(shè)的低溶點(diǎn)合金的溶解栓，在溫度超過設(shè)定值時(shí)就會(huì)自動(dòng)泄壓，使?fàn)t內(nèi)與大氣相通，從根本上杜絕了機(jī)組爆炸的可能。

4.4.4機(jī)組設(shè)有凹凸水位掌握電極，確保爐內(nèi)的熱媒水量在正常范圍內(nèi)。如超出肯定范圍，機(jī)組就會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示。

5真空熱水鍋爐與常壓熱水鍋爐的價(jià)格及體積比較

由于承壓熱水鍋爐系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以目前冬季空調(diào)供熱采納真空熱水鍋爐與常壓熱水鍋爐居多，二者的價(jià)格體積比較如下：

以上體積比較均直接按樣本計(jì)算，均不包含燃燒器部分。

從以上表格可以看出，真空熱水鍋爐在體積上要小于常壓熱水鍋爐30%以上，價(jià)格基本持平，在大容量鍋爐上，真空熱水鍋爐還略有優(yōu)勢(shì)。常壓熱水鍋爐的價(jià)格較高可能是由于該鍋爐的內(nèi)置式換熱器面積大于真空熱水鍋爐，且需設(shè)置內(nèi)部循環(huán)泵的緣由。

6國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局對(duì)熱水鍋爐的使用要求

由于真空鍋爐特有的工作原理，使其具有了廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。

依據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局在2021年5月所發(fā)的《國(guó)質(zhì)檢鍋函（2021）288號(hào)》文件，其中第六條明確規(guī)定了真空相變鍋爐的有關(guān)管理方法："真空相變鍋爐因其介質(zhì)流通的壓力低于大氣壓，因而不會(huì)發(fā)生爆炸事故。制造企業(yè)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)制造真空鍋爐，并且擔(dān)當(dāng)告知用戶（含鍋爐安裝者）平安使用，保證使用時(shí)鍋爐系統(tǒng)始終處于真空狀態(tài)的法律責(zé)任。真空相變鍋爐的安裝單位對(duì)安裝質(zhì)量符合制造企業(yè)規(guī)定的安裝要求負(fù)責(zé)。符合上述要求的真空相變鍋爐安裝后不必由質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督行政部門鍋爐壓力容器平安監(jiān)察機(jī)構(gòu)進(jìn)行確認(rèn)，也不必辦理使用登記注冊(cè)手續(xù)。'

與此同時(shí)，對(duì)于承壓及常壓熱水鍋爐，技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督部門仍有登記注冊(cè)及年檢的要求。由于真空熱水鍋爐不屬于壓力容器，使用真空熱水鍋爐可以免除登記注冊(cè)及每年的年檢，且其操作人員亦無必要持有鍋爐工上崗證，這對(duì)于業(yè)主來說無疑是很便利及經(jīng)濟(jì)的，這也使真空熱水鍋爐的使用更為寬闊了。

7使用實(shí)例分析

蘇州福記好世界飯店位于新區(qū)獅山路，該建筑物原設(shè)計(jì)為商場(chǎng)，總建筑面積約15000平方米。1995年初完成施工圖設(shè)計(jì)，1996年竣工。依據(jù)蘇州地區(qū)的特點(diǎn)，對(duì)于一般商場(chǎng)設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮夏季空調(diào)，沒有考慮冬季采暖。冷凍機(jī)房設(shè)于一層輔房?jī)?nèi)，設(shè)計(jì)選用了一臺(tái)1750KW的離心式冷水機(jī)組及二臺(tái)465KW的多機(jī)頭往復(fù)式冷水機(jī)組。末端設(shè)備采納了吊裝式空調(diào)器配新風(fēng)機(jī)組的處理方案。

在1999年末，"福記'進(jìn)駐新區(qū)，將該建筑物租賃十年，改作餐飲業(yè)。筆者作為原設(shè)計(jì)者參加了該改造工程的設(shè)計(jì)工作。改為飯店后在末端的處理上就將包廂內(nèi)改為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)，大堂內(nèi)保留原有的吊裝機(jī)組加新風(fēng)的處理方案。

由于飯店在冬季需要供暖，對(duì)冬季熱源的方案，曾多次與業(yè)主爭(zhēng)論，本著一次投資與運(yùn)行費(fèi)用均要節(jié)省，且運(yùn)行管理要簡(jiǎn)潔，不需專業(yè)鍋爐工人的原則，最終選用了兩臺(tái)930KW的真空熱水鍋爐。

設(shè)計(jì)時(shí)在底層隔出一鍋爐房，有直接對(duì)外的門及窗戶。鍋爐房與底層其它房間用磚墻隔開。鍋爐房?jī)?nèi)設(shè)兩臺(tái)930KW的燃油真空熱水鍋爐，熱水循環(huán)泵三臺(tái)，二用一備。（空調(diào)水管道流程可詳見圖三）

由于餐飲業(yè)的特別性，為削減運(yùn)行費(fèi)用，空調(diào)一般為間隙運(yùn)行。即客人來了才開，客人走了就關(guān)。"福記'是在每天的中午和晚上各開兩個(gè)小時(shí)。據(jù)操作工人反映一般在鍋爐開機(jī)30分鐘內(nèi)，就可達(dá)到空調(diào)供水溫度，（筆者認(rèn)為，假如在鍋爐工作時(shí)，將空調(diào)末端關(guān)閉，僅運(yùn)行空調(diào)水系統(tǒng)，將會(huì)大大降低預(yù)熱時(shí)間。）一般鍋爐開機(jī)后就毋須專人看管，操作工人也是隔一小時(shí)來觀看一次，工人戲稱為"傻瓜鍋爐'。在鍋爐停機(jī)后，工人反映空調(diào)系統(tǒng)還可連續(xù)運(yùn)行30分鐘，此時(shí)系統(tǒng)水溫約降至30℃左右。

自99年12月至今，兩臺(tái)真空熱水鍋爐已運(yùn)行了五個(gè)冬季。據(jù)操作工人介紹，沒有發(fā)生任何故障，運(yùn)行始終很正常，平常也不需要什么保養(yǎng)，感到操作特別簡(jiǎn)便。由于真空熱水鍋爐燃油和廚房燃油合用一個(gè)貯油罐，所以無法精確地計(jì)算出真空熱水鍋爐的耗油量。

8問題爭(zhēng)論

真空熱水鍋爐由于采納負(fù)壓蒸汽間接加熱，所以換熱器可以承受系統(tǒng)較高的水壓力，所以真空熱水鍋爐可廣泛應(yīng)用于大中型的空調(diào)項(xiàng)目作為冬季熱源，在改造項(xiàng)目中更具有肯定的優(yōu)勢(shì)。由于不需要經(jīng)技術(shù)監(jiān)督局的審核及專業(yè)的鍋爐操作工，給業(yè)主的使用及管理上帶來許多的便利。

8.1消防設(shè)計(jì)上的認(rèn)可

目前消防建審部門對(duì)承壓熱水鍋爐、常壓熱水鍋爐和真空熱水鍋爐沒有由于其工作壓力不同和工作原理的不同而區(qū)分對(duì)待，依舊是一視同仁。對(duì)此我認(rèn)為，由于真空熱水鍋爐工作原理的特別性，其本體就類似于一個(gè)換熱器、空氣處理機(jī)或冷凍機(jī)組內(nèi)的蒸發(fā)盤管，僅需對(duì)其燃料輸送系統(tǒng)（貯油罐、日用油箱、輸油管道系統(tǒng)或燃?xì)廨斔凸艿老到y(tǒng)）根據(jù)消防設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，而對(duì)于真空熱水鍋爐所在機(jī)房的位置，機(jī)房的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)予適當(dāng)放寬現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

8.2同時(shí)供應(yīng)空調(diào)熱水與熱水供應(yīng)

目前真空熱水鍋爐的有關(guān)資料均表示如再加上一組換熱盤管就可以同時(shí)供應(yīng)空調(diào)供熱及熱水供應(yīng)。但由于空調(diào)是連續(xù)運(yùn)行，是一較為穩(wěn)定的負(fù)荷，而熱水供應(yīng)是間斷性供應(yīng)，是一變化較大的負(fù)荷。為滿意熱水供應(yīng)的運(yùn)行，一般在空調(diào)循環(huán)水管上采納旁通的方法解決，當(dāng)然應(yīng)設(shè)置肯定的掌握裝置，從而使空調(diào)循環(huán)水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

8.3使用地域的限制

由于真空鍋爐始終在負(fù)壓下運(yùn)行，其出水溫度一般低于90℃，這使在北方地區(qū)采納自然對(duì)流采暖工程的應(yīng)用上受到了一些限制。

8.4真空鍋爐是否存在正壓使用的狀況

在海拔很高的地區(qū)，由于當(dāng)?shù)氐臍鈮狠^低。(西藏拉薩冬季大氣壓力為0.68bar，四川甘孜冬季大氣壓力為0.67bar)此時(shí)，真空鍋爐是否會(huì)消失爐內(nèi)壓力大于爐外壓力，而使真空鍋爐在正壓下運(yùn)行的狀況。制造商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)是否考慮到了這個(gè)問題？

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