耦合罐概念来自于地暖系统中使用的一个水力部件,称呼还很多,如水力分离器、水力平衡器、均压分配器、混水罐、耦合罐、去耦罐等,不同称呼其实都标示了其在供暖水系统中的功能和作用。
耦合罐的基本构造,在一个长筒状容器上开口,一侧从锅炉侧接入一次水回路,另一侧向用户末端接出一个或多个二次水回路,顶部设置排气阀用于气水分离,底部设置排污阀用于杂质分离。与之配套的是,每个二次水回路上分别设置水泵用于二次侧的水循环。
耦合罐将水系统划分为一次侧和二次侧,一次侧为锅炉含水泵至耦合罐的一次水循环,二次侧为耦合罐至用户末端各回路的二次水循环,两侧水循环互不干扰,水力工况分离,因此称为水力分离器。
耦合罐在一次侧和二次侧之间创造了一个压损近乎为零的区域,使得一次侧接入和二次侧接出的各回路循环互不干扰,避免了其中某个回路流量变化而影响其他回路的耦合现象,因此称为耦合罐或去耦罐。
耦合罐中,一次水和二次水在此混合,各回路水流量不同且有变化,虽然水力分离各循环互不干扰,但在耦合罐内会因流量变化而产生混水导致水温变化,因此又称为混水罐或混水缸。
当一次侧水流量等于二次侧水流量时,一次侧水全部直接用于二次侧水传热,耦合罐内无旁流,此时耦合罐的作用等同于分集水器。
当一次侧水流量大于二次侧水流量时,多出的一次侧供水在耦合罐内旁流,与二次侧回水混合为一次侧回水,提高了一次侧回水温度,可以降低锅炉侧的加热荷载,到设定温度时还会停止锅炉工作,从而实现节能降耗。
当一次侧水流量小于二次侧水流量时,多出的二次侧回水在耦合罐内旁流,与一次侧供水混合为二次侧供水,既实现了二次侧水的流量放大,也降低了二次侧水的供水温度,同时二次侧的独立水泵还可保证远程区域的水流量需求,尤其适合于将高温锅炉水应用到低温地暖系统中。
一般锅炉水都是适用于散热器采暖,相对于地暖系统,水温高,供回水温差大而流量小,壁挂炉内置水泵也扬程低,满足不了大面积远程区域的压力要求。通过加装耦合罐和二次泵,不仅可以降低二次侧水温、提高二次侧流量和扬程,也避免了二次泵对壁挂炉及内置水泵的干扰和冲击,对于集中供暖则避免了对外网和其他楼层的水力影响。
与采用三通阀或四通阀的混水中心相比,混水罐不受阀门内径的限制,可以用于更大的混水系统;混水泵不仅仅按混水中心配置和控制,可以更多地结合末端需求考虑;相对地,混水罐的水温精度不足,需要另外结合二通阀或混水中心以提高混水精度。
对于接有多个二次水回路的系统,一次侧和二次侧在耦合罐中水力分离无水泵串联的相互干扰,二次水各回路在耦合罐中均压混合无水泵并联的相互干扰,各回路按各自水泵调配水流量,保证水流量平衡,此时可称为水力平衡器、均压分配器或分压混水罐。
总的说来,耦合器将系统划分为一次侧定流量运行和二次侧变流量运行,前者保证了锅炉侧的安全运行流量,后者提高了用户侧末端设备的运行效率,同时在整体上也有利于系统的稳定运行和节能降耗。
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