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空氣源熱泵采暖系統中緩沖蓄熱水箱的安裝調試方法和要領
摘要：隨著“北方地區煤改電”和“煤改清潔能源”項目的大面積推廣，采用超低溫空氣源熱泵進行家庭獨立供暖已經作為一種領先的節能、舒適、清潔、穩定的方式之一。本文對空氣源熱泵系統中配置的緩沖蓄熱水箱含與緩沖蓄熱水箱配套的零部件的安裝方法和安裝要領進行了分析。
關鍵詞：緩沖蓄熱水箱、搪瓷水箱、安裝要領、結構類型
前言：緩沖蓄熱水箱作為空氣源熱泵供暖系統中的重要部件，已經不再是選配配件。《2017年農村地區冬季清潔取暖相關推進工作指導意見》中明確指出：“空氣源熱泵系統要配套安裝不低于60升的儲水罐(即緩沖蓄熱水箱)”。針對這一指導意見，中國節能協會熱泵專委會、中國熱泵產業聯盟搪瓷儲熱水箱專委會組織起草了“T/CECA-G0014-2017《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準”。這一標準的出臺，為緩沖蓄熱水箱在空氣源熱泵供暖系統中的安裝提供了使用和驗收依據。
一、緩沖蓄熱水箱的結構類型及安裝示例
兩種系統中，圖1所展示的是一次循環系統，圖2所展示的是二次循環系統。這兩種運行系統是北方地區煤改電工程中應用最為普遍的類型方案。兩種安裝示例中使用的緩沖蓄熱水箱采用的是立式結構形式，水箱內膽采用的是搪瓷內膽，具有較強的抗腐蝕能力和承壓能力。
圖1中一次循環系統用的緩沖蓄熱水箱有兩個循環進出接口，圖2中兩次循環系統用的緩沖蓄熱水箱有四個循環進出口，循環進出口規格均為DN32內螺紋，兩種循環形式的水箱均標配排氣閥和鎂棒，均預留排污接口、感溫探頭接口和補水接口(一般這些管接口的規格為DN20)。
也有些緩沖蓄熱水箱上還預留了泄壓閥接口和安裝了溫度壓力表。將這些配置和管接口配件在緩沖蓄熱水箱上進行安裝可以很大程度上提升安裝效率，也減少了管路上安裝配件帶來的固定麻煩。
對于緩沖蓄熱水箱的選型，建議選用搪瓷水箱。采用搪瓷內膽制作的緩沖蓄熱水箱運用在空氣源熱泵供暖系統中，具有抗腐蝕能力強、承壓能力強、保溫性能優、緩沖系統壓力、穩定系統運行、自動排氣等眾多優點。
特別是在北方地區，由于水質差異，北方地區水源中的重金屬礦物質含量比較高，也就是我們所說的水質比較硬，很容易積垢，一般不銹鋼材質內膽的緩沖蓄熱水箱焊縫區域很容易被氧化腐蝕，直接導致水箱的使用壽命遠遠低于主機系統的運行壽命，增加了更換水箱的機率和售后服務的頻次。而搪瓷內膽的緩沖蓄熱水箱完全客服了這些缺陷，這也是行業內眾多企業選擇搪瓷緩沖蓄熱水箱的關鍵因素。
二、緩沖蓄熱水箱的安裝調試方法和安裝要領
1.安裝調試方法
a.緩沖蓄熱水箱各管接口與管接頭的安裝：管接頭與水箱連接安裝一般都采用生料帶進行密封，用生料帶進行密封安裝簡單快捷，但用生料帶安裝也存在缺點，首先是生料帶的使用壽命不是太長(一般1～2年就會衰減);其次生料帶如果長時間裸露在陽光暴曬或雨水較多的區域就會很容易被破壞，其密封性會受到影響;第三就是安裝人員的安裝水平和安裝習慣不盡相同，其安裝密封品質受人為影響因素較大。
在此，筆者建議，對于我們這類產品的螺紋連接的密封安裝宜采用金屬管螺紋密封膠比較可靠。金屬管螺紋密封膠具有全天候使用、密封性能好、高質量重負荷、耐腐蝕、潤滑管道、能導靜電、拆卸方便和使用壽命長(金屬管道液體密封膠的使用壽命一般都能與產品同壽命)等優點。
緩沖蓄熱水箱與系統連接管材和管路的安裝布置：對于連接管材和管路，大部分均選用塑性管材和管件，其選擇標準應符合GB/T18991《冷熱水系統用熱塑性塑料管材和管件》中的4級。對于管材的接裝、現場配接以及相關注意事項，GB50242-2002《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》第8大條和JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術規程》5.4條款中有很明確的規定和參考依據。
直接與緩沖蓄熱水箱對接安裝的閥件：特別是在兩次系統(圖2)中，由于主機和末端是獨立運行和控制，在靠近緩沖蓄熱水箱循環接口端都會安裝一些控制閥門，比如手動閘閥、止回閥或電動閥等等。
這些閥門一般都在系統主干管上起切斷控制作用，對這些閥門類的安裝可參照GB50243-2016《通風與空調工程施工質量驗收規范》中的9.2.4的規定進行安裝和檢查。
b.緩沖蓄熱水箱與積水底盤的安裝：對于積水裝置，在本次北方地區煤改電對此只有部分地區有嚴格規定，對于積水底盤的安裝我認為應該給于高度重視，因為北方地區煤改電的安裝絕大多數都是農村地區，每個地區的安裝位置、環境以及房屋結構都不一樣，因此我們還是建議采用積水盤裝置。
采用積水盤裝置有很大的好處：首先積水盤可以作為一個引水渠，任何水管、溢流管和排污管都可以集成在積水盤中集中排向下水道;其次在安裝調試和后續的系統保養過程中可能會出現的安裝接口部位的漏水可以直接經過積水盤直接排向下水道(參考圖1和圖2)。
因此，積水盤避免了像排氣閥溢流口、泄壓閥溢流口以及排污口等多個溢流管道四處排水的凌亂現象。所以水箱安裝在積水盤上是有絕對性好處的。
積水盤在整個系統中屬于安裝架的一部分，2017年6月20日發布的T/CECA-G0014-2017《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準4.3.1中明確規定：“水箱安裝時使用的安裝架和緊固件應能夠滿足水箱的安裝強度要求，安裝架和緊固件的承載能力應不低于水箱注滿水重量的4倍”。
水箱和積水盤的安裝除強度應符合要求之外，我們建議水箱應固定在積水盤盤面上，其固定強度也應符合要求。水箱與積水盤固定后，積水盤與地面的固定應采用膨脹螺栓的固定方式，這樣就保證了整個系統的固定強度和穩定性。
c.壁掛式緩沖蓄熱水箱的安裝：受安裝區域或條件的限制，部分戶型安裝緩沖蓄熱水箱必須采取壁掛安裝方式，在北方地區的農村安裝壁掛式緩沖蓄熱水箱，對水箱在墻體上的固定尤為重要，如果墻體是鋼筋混凝土澆筑的話，只要用兩個膨脹螺栓就可以直接安裝，但是很多房屋的墻體都達不到水箱注滿水后的承載要求，在這種情況下，筆者推薦兩種不同墻體的安裝方式：
第一個方式如圖3：圖示中壁掛式緩沖蓄熱水箱是安裝在普通磚墻之上，在普通磚墻上的安裝必須考慮整個墻面的承重能力。圖示中的方法是先用兩塊厚度大于5mm的鋼板鑲嵌在正反墻面中，兩塊鋼板上按水箱安裝掛具的掛鉤中心距開好穿墻螺絲孔，然后用穿墻螺絲將兩塊鋼板固定在墻體上，最后將水箱掛靠在鋼板面上。
這種方法在眾多工程案例中廣泛應用。
第二個方式如圖4：這種安裝方法是針對砂灰或土墻等無承重能力的安裝區域，這種情況下只能定制安裝框架或重新制作符合承載要求的安裝面進行安裝。因此，針對壁掛式安裝的緩沖蓄熱水箱，其前提條件就是安裝面或安裝架的承載能力，同時在安裝過程中要考慮水箱安裝后的運行穩定性和后續維護保養的便捷。
d.試驗及調試：緩沖蓄熱水箱安裝后的試驗和調試主要是結合整個系統而進行，系統中的任何單獨部件或個體都不可以單獨運行或檢測調試。2017年6月20日發布的T/CECA-G0014-2017《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準5.2.1條款中明確規定：水箱和空氣源熱泵供暖系統全套結合安裝完成后，方可進行試運行操作。
對于系統安裝后的試驗和調試，可以參照GB50242《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》標準中8.6條款或JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術規程》中5.6條款進行。
2.安裝要領
a.注意安裝位置的選擇：《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準4.2條款對安裝位置的選擇有詳細的要求和規定，主要分兩部分，一是結合系統要求和用戶的環境狀況因素;二是要符合環保和市容要求。
b.緩沖蓄熱水箱所有管接口均為標準的圓柱型管螺紋，與之匹配安裝的管路接頭要嚴格按規格進行匹配。現在市場上購買的圓柱型管螺紋配件質量比較雜亂，在選用時一定要選擇國標要求的圓柱型管螺紋配件，只有這樣才能與工廠出場的水箱產品螺紋相吻合。
有些安裝單位為了節約安裝成本，一味的追求低價位配件，這類配件的質量一般都不符合國標要求，在安裝的時候安裝人員只能采用多纏生料帶的方式密封，也許初期試運行是看不出來什么，但時候長了管接口密封處很容易就會滲漏，帶來了無休止的售后維修隱患。這是一種得不償失的做法，所以在選擇圓柱型管螺紋等此類安裝配件的時候一定要選擇符合要求的配件。
c.排水溢流管的保溫及引流措施：與緩沖蓄熱水箱安裝相關聯的部件中，有三大部件存在排水或溢流，主要是排氣閥溢流口、泄壓閥溢流口和排污閥排水裝置。這三個部件在使用過程中都會不同程度的產生水或水汽溢流外排現象。排氣閥排出的水汽會形成冷凝水排出、泄壓閥在水箱內水溫高溫高壓下會自動打開泄壓，水箱內的膨脹水流會溢出泄壓閥溢流口、排污閥的使用是在系統使用一段時間后，系統內的水源需進行更換時，更換的水源會從排污閥排出。
這三個部件排出的水或水汽如果處理不當，就會對他人的正常生活和工作產生一定的影響，在冬季低溫情況下，溢流的水或水汽會瞬間凝固結冰，一旦堵塞溢流口，排氣閥和泄壓閥就會失去去功能，對系統的正常運行就會產生很大影響，甚至會導致系統癱瘓，因此，這幾個溢流口的保溫和引流措施就顯得尤為重要。《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準4.2和4.5條款對引流措施和排水引流管道的性能要求都有要求和規定。
4.5.7規定：與水箱連接安裝的管道和閥類部件應采取保溫措施，室外部分的保溫材料應外覆保護層。這一規定就是明確的要求所有排水溢流管路要全天候暢通。
對于排水和溢流管路的引流措施，標準中也明確規定不應將污水直接排放到建筑物墻面上和室外路面上。筆者建議，不管是溢流管路還是排污管路，都可以參照本文中圖一和圖二的方案，將引流管路全部集中在積水盤排放，積水盤下部安裝排放管口直接通到下水道或其他利于排放的管道內，這樣做，整個系統的安裝既符合標準要求，也安全美觀。
三、與緩沖蓄熱水箱相關聯配套的主要部件的安裝要領
1.排氣閥和泄壓閥的安裝：排氣閥和泄壓閥雖然在使用過程中所表現的功能不一樣，但其安裝過程還是相同的。
《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準4.5.2規定：配套的安全閥應根據產品說明的要求安裝，不應隨意變更安全閥的安裝位置和安裝方向。安全閥的排放管應以連續向下的方式安裝，避免管內積水，確保與大氣相通、排水暢通、安全。在氣候寒冷地區，應防止排放管內由于凍結導致堵塞。
標準5.2.3對安全閥的試運行也規定：手動操作安全閥，確認水箱能夠正常泄壓。這兩個閥件的安裝要領標準中規定的很詳細，在與水箱管接口的連接固定，還是建議采用液體螺紋膠密封比較妥當。
2.排污閥的安裝：排污閥作為系統中重要的排水裝置，他的安裝對人們的日常生活、系統污水的排放以及管路布置是否合理等都有一定的影響，因此，排污閥以及與之相關聯的管路布置和安裝要嚴格執行《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準4.5.4的規定。
3.感溫探頭線的安裝：感溫探頭是系統中用來測量循環水溫度的必裝部件，系統中安裝了緩沖蓄熱水箱后，大部分企業已經不再將感溫探頭安裝在管路上，而是直接安裝在水箱上。
水箱上一般都會在中部偏下的位置設置有內孔為8mm左右的盲管裝置，安裝的時候只要直接將探頭插入即可，但在安裝的時候要注意感溫探頭線的牢固固定，一般情況下水箱上的盲管裝置都會與PG7防水接頭匹配，這種規格的防水接頭就是起到固定探頭線和密封作用，因此在安裝過程中對這個零件的安裝不容忽視。
在《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準4.5.9條款中就有對該裝置的詳細規定：連接在水箱上的感溫探頭線或其他信號線應安裝防水接頭，應采取有效的措施防止松動或輕易拉動。
四、帶輔助電加熱結構類型緩沖蓄熱水箱安裝要領
為預防北方地區極寒天氣和系統故障情況下的特殊情況，北方地區煤改電使用的緩沖蓄熱水箱大部分都安裝了輔助電加熱系統，為了保證使用電加熱器有足夠的制熱能力，也就是在主機系統一旦故障或因極寒冷天氣停機的情況下不影響末端的使用舒適性，電加熱的功率普遍都在3000W左右。家庭里安裝這么大功率的熱水加熱裝置，電氣安全顯得尤為重要。
根據剛發布的《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準涉及電氣部分的相關內容，筆者就以下幾方面要領和同仁分享：
1.本標準引用了GB4706.32《家用和類似用途電氣的安全熱泵、空調器和除濕機的特殊要求(IEC60335-2-40)》，緩沖蓄熱水箱在安裝過程中涉及電氣類的部分都必須遵照這個標準執行。
2.標準中4.1.1規定：水箱的安裝人員應經過專業培訓并獲得相應資質，方可從事安裝工作。緩沖蓄熱水箱涉及電加熱器部分的安裝已經屬于特殊安裝作業，安裝人員必須具備電工資質。
3.標準中4.4.5對安裝前的電氣檢查準備也做了詳細規定，要求對配置電輔助加熱器的水箱安裝應檢查水箱的電氣連接線是否松動、檢查3C認證和警示標志是否清晰無誤、檢查用戶電線電表和漏電保護器的容量能否滿足待裝水箱的要求、檢查用戶電源的接地和插座是否符合安裝要求等等。檢查這些事項都必須是具備專業資質的電氣安裝人員才能夠進行的。
4.緩沖蓄熱水箱的電加熱器窗口部位需具備可靠的防水措施。北方地區煤改電使用的緩沖蓄熱水箱有一部分會安裝在室外，如果電氣窗口沒有良好的防水措施，一旦有水滲透進入電氣連接線路區域，就會造成漏電、斷電甚至整個電氣線路燒毀，嚴重的會產生觸電傷人事故。
5.電加熱器的高溫保護措施：對于電器部分的雙極高溫保護，GB4706.32標準中有嚴格的強制性規定。本文針對水箱在北方地區煤改電安裝過程中的實際情況，將標準的配置方法給于介紹：電加熱器的高溫保護裝置由“自動復位溫控器+手動復位溫控器+連接線路”組成，其中自動復位溫控器溫度建議在50℃～65℃之間選擇，手動復位溫控器建議在65℃～85℃(不宜超過90℃)之間選擇，連接線路建議選用絕緣層效果較好的3芯線，線體橫截面積選用2.5㎡。這樣的組合能夠滿足使用要求也符合3C標準。
6.合理運用標準賦予的權力，標準中4.4.6規定：對不能滿足待裝水箱安裝要求的，安裝人員應明確告知用戶并要求整改;對不能整改的，應拒絕安裝。這既是標準賦予的權力，也是告誡安裝和驗收人員應該遵循的準則。因此，我們對緩沖蓄熱水箱的制造和安裝過程必須嚴格按照既定的標準來操作和執行。
五、總結
綜上所述，緩沖蓄熱水箱的安裝調試過程存在著諸多方法和要領，特別是安裝調試方法，還需要我們這個行業的精英不斷的去挖掘和總結經驗，但不管我們采取什么樣的方法來進行制造和安裝，我們都不能夠輕易突破相關聯的標準所賦予的權限。
就2017年6月20日發布的T/CECA-G0014-2017《空氣源熱泵供暖系統緩沖蓄熱水箱安裝規范》團體標準來說，就是在緩沖蓄熱水箱的安裝缺乏國家和行業的標準、市場上對該產品的安裝方法和驗收規則不統一，造成供暖系統的工程市場不規范的情況下編制的。
我們有理由相信，有了這樣的標準，緩沖蓄熱水箱在安裝制造過程中就有了指導方向，同時也對一些不規范行為進行約束;既引導了企業規范化安裝，保證產品性能和質量，更能促進空氣源熱泵采暖行業的健康發展。
本文中的內容既是對緩沖蓄熱水箱安裝調試方法的介紹，也是對相關標準的解讀，如有誤區，敬請各位專家指正。