社會建筑業(yè)迅速發(fā)展，高樓林立如雨后春筍般崛起，同時人們對建筑的舒適度要求越來越高，因此建筑內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)是必不可少。如果把建筑比作人的話，那么建筑物內(nèi)的空調(diào)水系統(tǒng)就像人體中有溫度的血液一樣，在建筑內(nèi)不斷流淌，流過空調(diào)系統(tǒng)的每一個設(shè)備，把清爽與溫暖輸送到建筑物的每一個角落，不斷調(diào)節(jié)著建筑的體溫，讓建筑充滿溫暖與生氣，人們可以在里面舒適地工作和生活。
人體的血液是有壓力的，血壓是否平穩(wěn)，預(yù)示著人體是否正常，同樣，空調(diào)水也有壓力，空調(diào)水壓力是否平穩(wěn)也預(yù)示著空調(diào)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。人體血壓有一個相對固定的數(shù)值，或高或低都不正常，那么空調(diào)水的工作壓力是否也有一個相對固定的數(shù)值呢？答案是否定的，在不同的建筑內(nèi)空調(diào)水系統(tǒng)的工作壓力各不相同。
如何確定空調(diào)水系統(tǒng)工作壓力，并維持這個壓力就像維持人體血壓一樣重要。維持空調(diào)水系統(tǒng)一定的壓力主要目的是保持空調(diào)水系統(tǒng)有一定的充滿度，使系統(tǒng)中所有設(shè)備都充滿水，這樣設(shè)備才能正常工作，但是壓力過高就會損壞空調(diào)設(shè)備。因此，設(shè)計(jì)中，我們需要確定空調(diào)水系統(tǒng)的工作壓力，這樣我們設(shè)計(jì)的各個設(shè)備及管件就都可以參考這個壓力選取，施工過程中就可以參考這個工作壓力對管道進(jìn)行壓力試驗(yàn)，以確保系統(tǒng)的密閉性，防止泄漏。
設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力往往難以確定；理論上，系統(tǒng)各處的工作壓力是靜水壓力加上水泵所形成的動力水頭之和，但是某點(diǎn)處的實(shí)際水泵作用動力水頭還需要扣除水泵出口到該點(diǎn)的水頭阻力損失，而且水泵的工作點(diǎn)揚(yáng)程還與管路的實(shí)際管網(wǎng)阻力特性有關(guān)，具體工程應(yīng)用中管網(wǎng)系統(tǒng)中的管道及系統(tǒng)中的各個組件包括設(shè)備、閥門、彎頭、三通等都會對系統(tǒng)的管網(wǎng)特性產(chǎn)生影響，同時系統(tǒng)運(yùn)行中的各種調(diào)節(jié)機(jī)制也會影響管網(wǎng)阻力特性，所以實(shí)際管網(wǎng)阻力特性難以確定，水泵的實(shí)際工作點(diǎn)揚(yáng)程就難以確定，也就導(dǎo)致實(shí)際管網(wǎng)工作壓力難以確定。實(shí)際工程中，系統(tǒng)運(yùn)行存在諸多的不確定性，就造成了系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況的差異，要彌補(bǔ)這個差異就需要設(shè)計(jì)工況有一定的容錯度，我們可以在一定范圍內(nèi)增加設(shè)計(jì)工況各參數(shù)的余量，同時設(shè)置可調(diào)節(jié)裝置等，盡可能保證設(shè)計(jì)工況與實(shí)際運(yùn)行工況相匹配。
我們來分析確定系統(tǒng)的工作壓力：水泵的揚(yáng)程是指水泵能夠揚(yáng)水的高度，又稱壓頭?？杀硎緸榱黧w的壓力能頭、動能頭和位能頭的增加，即：h＝(p2-p1)/ρg＋(v2²-v1²)/2g＋z2-z1，公式中：h為揚(yáng)程（m）；p1，p2為泵進(jìn)出口處液體的壓力（pa）；v1，v2為流體在泵進(jìn)出口處的流速（m/s）；z1，z2為進(jìn)出口高度（m）；ρ為液體密度（kg/m³）；g為重力加速度（m/s²）。
空調(diào)水系統(tǒng)一般都是閉式循環(huán)系統(tǒng)，在一個運(yùn)行穩(wěn)定的閉式系統(tǒng)中，假設(shè)水泵位于系統(tǒng)最低端，水泵進(jìn)出口高度基本相同可以忽略，水泵前后靜水壓力基本相同，同一管路水泵進(jìn)出口流量相同則流速相同，水泵揚(yáng)程即可簡化為h＝(p2-p1)/ρg，因此可簡單認(rèn)為，水泵在出口處形成的壓力可等效為水泵揚(yáng)程h高水柱所形成的壓力，再加上靜水壓力就等于水泵出口處工作壓力。
水泵位于系統(tǒng)的高度不同，系統(tǒng)的工作壓力就會不同，假設(shè)p為系統(tǒng)某點(diǎn)的壓力，h為揚(yáng)程，hz為從水泵出口到某點(diǎn)的總阻力，h為系統(tǒng)最高點(diǎn)到某點(diǎn)的高度，我們可以簡單認(rèn)為任一點(diǎn)的壓力p＝h-hz＋h。因此，我們可以通過以下三種情況來分析管路工作壓力：
第一種：循環(huán)水泵位于系統(tǒng)最低點(diǎn)，此種情況水泵出口hz最小h最大所以系統(tǒng)最大壓力點(diǎn)位于水泵出口，我們可以把水泵的揚(yáng)程加上系統(tǒng)總高差形成的靜水壓力看作水泵出口點(diǎn)的工作壓力及p＝h＋h。
第二種：循環(huán)水泵位于系統(tǒng)中間位置，隨著水泵（沿水流方向移動）高度的提升，水泵出口壓力在減少，水泵進(jìn)口方向的系統(tǒng)最低點(diǎn)壓力在升高，但始終小于第一種情況中系統(tǒng)最低點(diǎn)的工作壓力。
第三種：循環(huán)水泵位于系統(tǒng)最高點(diǎn)，當(dāng)水泵繼續(xù)沿水流方向移動，隨著水泵高度的繼續(xù)提升，直到達(dá)到系統(tǒng)最高點(diǎn)，水泵出口壓力減到最小，系統(tǒng)最低點(diǎn)壓力升高（為p＝h-hz＋h），由此看出，系統(tǒng)任一點(diǎn)的壓力均小于第一種情況中系統(tǒng)最低點(diǎn)的工作壓力。
因此在一般工程實(shí)際中，我們可以認(rèn)為，系統(tǒng)任一點(diǎn)的壓力均小于水泵揚(yáng)程（在運(yùn)行穩(wěn)定的管路中，水泵的實(shí)際揚(yáng)程與管路阻力相等），加上系統(tǒng)總高差所形成的壓力即系統(tǒng)任一點(diǎn)的壓力p≤h＋h，在此基礎(chǔ)之上，我們再結(jié)合工程的實(shí)際情況，在合理范圍內(nèi)考慮一定的工作壓力的余量，就可以給出一個確定的設(shè)計(jì)工作壓力。但在每個工程中都有其實(shí)際情況的特殊性，我們要根據(jù)不同的情況來作具體的分析和判斷。
工作壓力確定了，我們要維持這個工作壓力的穩(wěn)定，就需要補(bǔ)水定壓系統(tǒng)。顧名思義，補(bǔ)水定壓系統(tǒng)就是通過給系統(tǒng)補(bǔ)水來保證系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，同時也要能吸收系統(tǒng)膨脹的水量?？照{(diào)系統(tǒng)管路上有數(shù)不清的連接點(diǎn)，每一個連接點(diǎn)都可能是一個泄漏點(diǎn)，所以系統(tǒng)運(yùn)行過程中，管路中的水就有可能泄漏減少，管路清理污垢也需要排水，水量減少就會引起系統(tǒng)壓力減少，同時由于空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的波動引起流量及水溫的不斷變化，系統(tǒng)中的水就會不斷地膨脹和收縮，也會引起系統(tǒng)壓力的波動，因此需要不斷地調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的水量，來穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力。膨脹了，我們就需要把多余的水排出去防止超壓；收縮了或水泄漏了引起壓力不足了，我們就需把水補(bǔ)充進(jìn)去。
為了使系統(tǒng)的壓力足夠穩(wěn)定，我們通常需要保持系統(tǒng)最高點(diǎn)，即系統(tǒng)頂點(diǎn)也要有一定的壓力。通常補(bǔ)水定壓的方式有：
高位膨脹水箱加補(bǔ)水泵、氣壓罐加補(bǔ)水泵、變頻水泵加超壓泄水裝置等多種方式。在系統(tǒng)壓力較大的系統(tǒng)中，尤其是壓力接近設(shè)備允許承壓能力的系統(tǒng)中，應(yīng)優(yōu)先選用高位膨脹水箱加定頻補(bǔ)水泵補(bǔ)水，“當(dāng)采用高位膨脹水箱定壓時，應(yīng)通過膨脹水箱直接向系統(tǒng)補(bǔ)水”，因此補(bǔ)水泵的補(bǔ)水管應(yīng)直接接入膨脹水箱，膨脹管接在水泵吸入口，以防系統(tǒng)超壓；氣壓罐定壓，適用于水質(zhì)凈化要求、含氧量要求較高的采暖或空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)，且安裝位置較靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)水、自動排氣、自動泄水和自動過壓保護(hù)等；變頻補(bǔ)水泵定壓的方式運(yùn)行穩(wěn)定，用于規(guī)模較大、耗水量不確定的系統(tǒng)，不適用于中小規(guī)模的采暖或空調(diào)系統(tǒng)。
我們以高位膨脹水箱和氣壓罐定壓補(bǔ)水系統(tǒng)為例，來分析下定壓補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，首先，我們要確定補(bǔ)水量vb，暖通設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：“空調(diào)冷水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)補(bǔ)水量（小時流量）可按系統(tǒng)水容量的1%計(jì)算”，“補(bǔ)水泵設(shè)置2臺，補(bǔ)水泵的總小時流量宜為系統(tǒng)水容量的5%～10%”；要確定補(bǔ)水量我們首先要確定系統(tǒng)水容量，但是在實(shí)際工程中，要確定準(zhǔn)確的系統(tǒng)水容量是相當(dāng)困難的，工作量也非常大，因此我們可采用單位水容量來估算系統(tǒng)水容量?？照{(diào)水系統(tǒng)的單位水容量（l/m2）：全空氣系統(tǒng)：0.4～0.55，水-空氣系統(tǒng)：0.7～1.3，當(dāng)我們確定了空調(diào)系統(tǒng)的面積后，就可以估算系統(tǒng)水容量了。
我們還需要確定補(bǔ)水泵的揚(yáng)程。如果是高位膨脹水箱補(bǔ)水定壓，我們確定水箱高度后，就可以確定補(bǔ)水泵的揚(yáng)程了，即揚(yáng)程不小于h＝h+hz+1+1+5（m），h為系統(tǒng)高度，hz為補(bǔ)水泵到補(bǔ)水點(diǎn)的阻力；氣壓罐定壓系統(tǒng)的補(bǔ)水泵揚(yáng)程的確定，可以按規(guī)范：“補(bǔ)水泵的揚(yáng)程，應(yīng)保證補(bǔ)水壓力比補(bǔ)水點(diǎn)的工作壓力高30kpa～50 kpa”，確定補(bǔ)水泵揚(yáng)程為：h＝h＋1＋1＋5（m），設(shè)p4為安全閥開啟壓力（補(bǔ)水點(diǎn)允許工作壓力），膨脹水量流到補(bǔ)水箱時的電磁閥的開啟壓力p3＝0.9p4，補(bǔ)水泵啟動壓力p1＝h＋1＋1，補(bǔ)水泵停泵壓力：p2＝0.9p3。不同水溫時，補(bǔ)水泵的開啟壓力與停泵壓力也不同，我們也應(yīng)計(jì)算確定。
定壓補(bǔ)水系統(tǒng)是依靠膨脹水箱或氣壓罐來調(diào)節(jié)系統(tǒng)水量穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的。高位膨脹水箱定壓補(bǔ)水系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)水容量及系統(tǒng)水溫確定最大膨脹量vp，并根據(jù)水箱調(diào)節(jié)容積vt確定膨脹水箱的容積：v＝vt＋vp；氣壓罐定壓系統(tǒng)中，氣壓罐的最小容積，vmin＝（β×vt）/（1-α），其中α為補(bǔ)水泵啟動壓力p1和停泵壓力p2的設(shè)計(jì)壓力比（kpa）宜取0.65～0.85，α＝（p1＋100）/（p2＋100），β為容積附加系數(shù)，囊式氣壓罐取1.05。
通過上述計(jì)算，我們確定了空調(diào)水系統(tǒng)的工作壓力，確定了補(bǔ)水量選取了補(bǔ)水泵，確定了補(bǔ)水泵的揚(yáng)程及定壓系統(tǒng)的各項(xiàng)壓力參數(shù)，確定了膨脹水箱或氣壓罐的容積，整套補(bǔ)水壓系統(tǒng)設(shè)備就基本確定了。同時，我們應(yīng)仔細(xì)校對各系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)設(shè)備的承壓能力，及補(bǔ)水時和系統(tǒng)調(diào)節(jié)時系統(tǒng)的壓力變化情況，以防止系統(tǒng)超壓或壓力不足。