摘要:随着“北方地区煤改电”和“煤改清洁能源”项目的大面积推广,采用空气源热泵进行家庭独立供暖已经作为一种领先的节能、舒适、清洁、稳定的方式之一。本文对空气源热泵系统中配置的缓冲蓄热水箱含与缓冲蓄热水箱配套的零部件的安装方法和安装要领进行了分析。

  缓冲蓄热水箱作为空气源热泵供暖系统中的重要部件,已经不再是选配配件。《2017年农村地区冬季清洁取暖相关推进工作指导意见》中明确指出:“空气源热泵系统要配套安装不低于60升的储水罐(即缓冲蓄热水箱)”。针对这一指导意见,中国节能协会热泵专委会、中国热泵产业联盟搪瓷储热水箱专委会组织起草了“T/CECA-G0014-2017《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准”。这一标准的出台,为缓冲蓄热水箱在空气源热泵供暖系统中的安装提供了使用和验收依据。

  一、缓冲蓄热水箱的结构类型及安装示例


  两种系统中,图1所展示的是一次循环系统,图2所展示的是二次循环系统。这两种运行系统是北方地区煤改电工程中应用最为普遍的类型方案。两种安装示例中使用的缓冲蓄热水箱采用的是立式结构形式,水箱内胆采用的是搪瓷内胆,具有较强的抗腐蚀能力和承压能力。

  图1中一次循环系统用的缓冲蓄热水箱有两个循环进出接口,图2中两次循环系统用的缓冲蓄热水箱有四个循环进出口,循环进出口规格均为DN32内螺纹,两种循环形式的水箱均标配排气阀和镁棒,均预留排污接口、感温探头接口和补水接口(一般这些管接口的规格为DN20)。

  也有些缓冲蓄热水箱上还预留了泄压阀接口和安装了温度压力表。将这些配置和管接口配件在缓冲蓄热水箱上进行安装可以很大程度上提升安装效率,也减少了管路上安装配件带来的固定麻烦。

  对于缓冲蓄热水箱的选型,建议选用搪瓷水箱。采用搪瓷内胆制作的缓冲蓄热水箱运用在空气源热泵供暖系统中,具有抗腐蚀能力强、承压能力强、保温性能优、缓冲系统压力、稳定系统运行、自动排气等众多优点。

  特别是在北方地区,由于水质差异,北方地区水源中的重金属矿物质含量比较高,也就是我们所说的水质比较硬,很容易积垢,一般不锈钢材质内胆的缓冲蓄热水箱焊缝区域很容易被氧化腐蚀,直接导致水箱的使用寿命远远低于主机系统的运行寿命,增加了更换水箱的机率和售后服务的频次。而搪瓷内胆的缓冲蓄热水箱完全客服了这些缺陷,这也是行业内众多企业选择搪瓷缓冲蓄热水箱的关键因素。

  二、缓冲蓄热水箱的安装调试方法和安装要领

  1.安装调试方法

  a.缓冲蓄热水箱各管接口与管接头的安装:管接头与水箱连接安装一般都采用生料带进行密封,用生料带进行密封安装简单快捷,但用生料带安装也存在缺点,首先是生料带的使用寿命不是太长(一般1~2年就会衰减);其次生料带如果长时间裸露在阳光暴晒或雨水较多的区域就会很容易被破坏,其密封性会受到影响;第三就是安装人员的安装水平和安装习惯不尽相同,其安装密封品质受人为影响因素较大。

  在此,笔者建议,对于我们这类产品的螺纹连接的密封安装宜采用金属管螺纹密封胶比较可靠。金属管螺纹密封胶具有全天候使用、密封性能好、高质量重负荷、耐腐蚀、润滑管道、能导静电、拆卸方便和使用寿命长(金属管道液体密封胶的使用寿命一般都能与产品同寿命)等优点。

  缓冲蓄热水箱与系统连接管材和管路的安装布置:对于连接管材和管路,大部分均选用塑性管材和管件,其选择标准应符合GB/T18991《冷热水系统用热塑性塑料管材和管件》中的4级。对于管材的接装、现场配接以及相关注意事项,GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》第8大条和JGJ142-2012《辐射供暖供冷技术规程》5.4条款中有很明确的规定和参考依据。

  直接与缓冲蓄热水箱对接安装的阀件:特别是在两次系统(图2)中,由于主机和末端是独立运行和控制,在靠近缓冲蓄热水箱循环接口端都会安装一些控制阀门,比如手动闸阀、止回阀或电动阀等等。

  这些阀门一般都在系统主干管上起切断控制作用,对这些阀门类的安装可参照GB50243-2016《通风与空调工程施工质量验收规范》中的9.2.4的规定进行安装和检查。

  b.缓冲蓄热水箱与积水底盘的安装:对于积水装置,在本次北方地区煤改电对此只有部分地区有严格规定,对于积水底盘的安装我认为应该给于高度重视,因为北方地区煤改电的安装绝大多数都是农村地区,每个地区的安装位置、环境以及房屋结构都不一样,因此我们还是建议采用积水盘装置。

  采用积水盘装置有很大的好处:首先积水盘可以作为一个引水渠,任何水管、溢流管和排污管都可以集成在积水盘中集中排向下水道;其次在安装调试和后续的系统保养过程中可能会出现的安装接口部位的漏水可以直接经过积水盘直接排向下水道(参考图1和图2)。

  因此,积水盘避免了像排气阀溢流口、泄压阀溢流口以及排污口等多个溢流管道四处排水的凌乱现象。所以水箱安装在积水盘上是有绝对性好处的。

  积水盘在整个系统中属于安装架的一部分,2017年6月20日发布的T/CECA-G0014-2017《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准4.3.1中明确规定:“水箱安装时使用的安装架和紧固件应能够满足水箱的安装强度要求,安装架和紧固件的承载能力应不低于水箱注满水重量的4倍”。

  水箱和积水盘的安装除强度应符合要求之外,我们建议水箱应固定在积水盘盘面上,其固定强度也应符合要求。水箱与积水盘固定后,积水盘与地面的固定应采用膨胀螺栓的固定方式,这样就保证了整个系统的固定强度和稳定性。

  c.壁挂式缓冲蓄热水箱的安装:受安装区域或条件的限制,部分户型安装缓冲蓄热水箱必须采取壁挂安装方式,在北方地区的农村安装壁挂式缓冲蓄热水箱,对水箱在墙体上的固定尤为重要,如果墙体是钢筋混凝土浇筑的话,只要用两个膨胀螺栓就可以直接安装,但是很多房屋的墙体都达不到水箱注满水后的承载要求,在这种情况下,笔者推荐两种不同墙体的安装方式:
 

空气源热泵采暖系统中缓冲蓄热水箱的安装调试方法和要领

  第一个方式如图3:图示中壁挂式缓冲蓄热水箱是安装在普通砖墙之上,在普通砖墙上的安装必须考虑整个墙面的承重能力。图示中的方法是先用两块厚度大于5mm的钢板镶嵌在正反墙面中,两块钢板上按水箱安装挂具的挂钩中心距开好穿墙螺丝孔,然后用穿墙螺丝将两块钢板固定在墙体上,最后将水箱挂靠在钢板面上。

  这种方法在众多工程案例中广泛应用。 


空气源热泵采暖系统中缓冲蓄热水箱的安装调试方法和要领

  第二个方式如图4:这种安装方法是针对砂灰或土墙等无承重能力的安装区域,这种情况下只能定制安装框架或重新制作符合承载要求的安装面进行安装。因此,针对壁挂式安装的缓冲蓄热水箱,其前提条件就是安装面或安装架的承载能力,同时在安装过程中要考虑水箱安装后的运行稳定性和后续维护保养的便捷。

  d.试验及调试:缓冲蓄热水箱安装后的试验和调试主要是结合整个系统而进行,系统中的任何单独部件或个体都不可以单独运行或检测调试。2017年6月20日发布的T/CECA-G0014-2017《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准5.2.1条款中明确规定:水箱和空气源热泵供暖系统全套结合安装完成后,方可进行试运行操作。

  对于系统安装后的试验和调试,可以参照GB50242《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》标准中8.6条款或JGJ142-2012《辐射供暖供冷技术规程》中5.6条款进行。

  2.安装要领

  a.注意安装位置的选择:《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准4.2条款对安装位置的选择有详细的要求和规定,主要分两部分,一是结合系统要求和用户的环境状况因素;二是要符合环保和市容要求。

  b.缓冲蓄热水箱所有管接口均为标准的圆柱型管螺纹,与之匹配安装的管路接头要严格按规格进行匹配。现在市场上购买的圆柱型管螺纹配件质量比较杂乱,在选用时一定要选择国标要求的圆柱型管螺纹配件,只有这样才能与工厂出场的水箱产品螺纹相吻合。

  有些安装单位为了节约安装成本,一味的追求低价位配件,这类配件的质量一般都不符合国标要求,在安装的时候安装人员只能采用多缠生料带的方式密封,也许初期试运行是看不出来什么,但时候长了管接口密封处很容易就会渗漏,带来了无休止的售后维修隐患。这是一种得不偿失的做法,所以在选择圆柱型管螺纹等此类安装配件的时候一定要选择符合要求的配件。

  c.排水溢流管的保温及引流措施:与缓冲蓄热水箱安装相关联的部件中,有三大部件存在排水或溢流,主要是排气阀溢流口、泄压阀溢流口和排污阀排水装置。这三个部件在使用过程中都会不同程度的产生水或水汽溢流外排现象。排气阀排出的水汽会形成冷凝水排出、泄压阀在水箱内水温高温高压下会自动打开泄压,水箱内的膨胀水流会溢出泄压阀溢流口、排污阀的使用是在系统使用一段时间后,系统内的水源需进行更换时,更换的水源会从排污阀排出。

  这三个部件排出的水或水汽如果处理不当,就会对他人的正常生活和工作产生一定的影响,在冬季低温情况下,溢流的水或水汽会瞬间凝固结冰,一旦堵塞溢流口,排气阀和泄压阀就会失去去功能,对系统的正常运行就会产生很大影响,甚至会导致系统瘫痪,因此,这几个溢流口的保温和引流措施就显得尤为重要。《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准4.2和4.5条款对引流措施和排水引流管道的性能要求都有要求和规定。

  4.5.7规定:与水箱连接安装的管道和阀类部件应采取保温措施,室外部分的保温材料应外覆保护层。这一规定就是明确的要求所有排水溢流管路要全天候畅通。

  对于排水和溢流管路的引流措施,标准中也明确规定不应将污水直接排放到建筑物墙面上和室外路面上。笔者建议,不管是溢流管路还是排污管路,都可以参照本文中图一和图二的方案,将引流管路全部集中在积水盘排放,积水盘下部安装排放管口直接通到下水道或其他利于排放的管道内,这样做,整个系统的安装既符合标准要求,也安全美观。

  三、与缓冲蓄热水箱相关联配套的主要部件的安装要领

  1.排气阀和泄压阀的安装:排气阀和泄压阀虽然在使用过程中所表现的功能不一样,但其安装过程还是相同的。

  《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准4.5.2规定:配套的安全阀应根据产品说明的要求安装,不应随意变更安全阀的安装位置和安装方向。安全阀的排放管应以连续向下的方式安装,避免管内积水,确保与大气相通、排水畅通、安全。在气候寒冷地区,应防止排放管内由于冻结导致堵塞。


  标准5.2.3对安全阀的试运行也规定:手动操作安全阀,确认水箱能够正常泄压。这两个阀件的安装要领标准中规定的很详细,在与水箱管接口的连接固定,还是建议采用液体螺纹胶密封比较妥当。

  2.排污阀的安装:排污阀作为系统中重要的排水装置,他的安装对人们的日常生活、系统污水的排放以及管路布置是否合理等都有一定的影响,因此,排污阀以及与之相关联的管路布置和安装要严格执行《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准4.5.4的规定。

  3.感温探头线的安装:感温探头是系统中用来测量循环水温度的必装部件,系统中安装了缓冲蓄热水箱后,大部分企业已经不再将感温探头安装在管路上,而是直接安装在水箱上。

  水箱上一般都会在中部偏下的位置设置有内孔为8mm左右的盲管装置,安装的时候只要直接将探头插入即可,但在安装的时候要注意感温探头线的牢固固定,一般情况下水箱上的盲管装置都会与PG7防水接头匹配,这种规格的防水接头就是起到固定探头线和密封作用,因此在安装过程中对这个零件的安装不容忽视。

  在《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准4.5.9条款中就有对该装置的详细规定:连接在水箱上的感温探头线或其他信号线应安装防水接头,应采取有效的措施防止松动或轻易拉动。

  四、带辅助电加热结构类型缓冲蓄热水箱安装要领

  为预防北方地区极寒天气和系统故障情况下的特殊情况,北方地区煤改电使用的缓冲蓄热水箱大部分都安装了辅助电加热系统,为了保证使用电加热器有足够的制热能力,也就是在主机系统一旦故障或因极寒冷天气停机的情况下不影响末端的使用舒适性,电加热的功率普遍都在3000W左右。家庭里安装这么大功率的热水加热装置,电气安全显得尤为重要。

  根据刚发布的《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准涉及电气部分的相关内容,笔者就以下几方面要领和同仁分享:

  1.本标准引用了GB4706.32《家用和类似用途电气的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求(IEC60335-2-40)》,缓冲蓄热水箱在安装过程中涉及电气类的部分都必须遵照这个标准执行。

  2.标准中4.1.1规定:水箱的安装人员应经过专业培训并获得相应资质,方可从事安装工作。缓冲蓄热水箱涉及电加热器部分的安装已经属于特殊安装作业,安装人员必须具备电工资质。

  3.标准中4.4.5对安装前的电气检查准备也做了详细规定,要求对配置电辅助加热器的水箱安装应检查水箱的电气连接线是否松动、检查3C认证和警示标志是否清晰无误、检查用户电线电表和漏电保护器的容量能否满足待装水箱的要求、检查用户电源的接地和插座是否符合安装要求等等。检查这些事项都必须是具备专业资质的电气安装人员才能够进行的。

  4.缓冲蓄热水箱的电加热器窗口部位需具备可靠的防水措施。北方地区煤改电使用的缓冲蓄热水箱有一部分会安装在室外,如果电气窗口没有良好的防水措施,一旦有水渗透进入电气连接线路区域,就会造成漏电、断电甚至整个电气线路烧毁,严重的会产生触电伤人事故。

  5.电加热器的高温保护措施:对于电器部分的双极高温保护,GB4706.32标准中有严格的强制性规定。本文针对水箱在北方地区煤改电安装过程中的实际情况,将标准的配置方法给于介绍:电加热器的高温保护装置由“自动复位温控器+手动复位温控器+连接线路”组成,其中自动复位温控器温度建议在50℃~65℃之间选择,手动复位温控器建议在65℃~85℃(不宜超过90℃)之间选择,连接线路建议选用绝缘层效果较好的3芯线,线体横截面积选用2.5㎡。这样的组合能够满足使用要求也符合3C标准。

  6.合理运用标准赋予的权力,标准中4.4.6规定:对不能满足待装水箱安装要求的,安装人员应明确告知用户并要求整改;对不能整改的,应拒绝安装。这既是标准赋予的权力,也是告诫安装和验收人员应该遵循的准则。因此,我们对缓冲蓄热水箱的制造和安装过程必须严格按照既定的标准来操作和执行。

  五、总结

  综上所述,缓冲蓄热水箱的安装调试过程存在着诸多方法和要领,特别是安装调试方法,还需要我们这个行业的精英不断的去挖掘和总结经验,但不管我们采取什么样的方法来进行制造和安装,我们都不能够轻易突破相关联的标准所赋予的权限。

  就2017年6月20日发布的T/CECA-G0014-2017《空气源热泵供暖系统缓冲蓄热水箱安装规范》团体标准来说,就是在缓冲蓄热水箱的安装缺乏国家和行业的标准、市场上对该产品的安装方法和验收规则不统一,造成供暖系统的工程市场不规范的情况下编制的。

空气源热泵采暖系统中缓冲蓄热水箱的安装调试方法和要领

  我们有理由相信,有了这样的标准,缓冲蓄热水箱在安装制造过程中就有了指导方向,同时也对一些不规范行为进行约束;既引导了企业规范化安装,保证产品性能和质量,更能促进空气源热泵采暖行业的健康发展。