摘要:在暖通空调水力工程中,合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调,可以极大地改善系统的水力特性,现针对暖通空调水系统工程进行探讨。

关键词:暖通空调水系统工程 平衡调节 设备

在建筑物暖通空调水系统工程中,水力平衡的调节是个重要的课题.水力失调是最常见的问题。由于水力失调导致系统流量分配不合理,某些区域流量过剩,某些区域流量不足,造成某些区域冬天不热、夏天不冷的情况,系统输送冷、热量不合理,从而引起能量的浪费。因此,必须采用相应的调节阀门对系统流量分配进行调节。虽然某些通用阀门如截止阀、球阀等也具有一定的调节能力,但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量,因此这种调节只能说是定性的和不准确的,常常给工程安装完毕后的调试工作和运行管理带来极大的不便。因此近些年来,在越来越多的暖通空调工程水系统的关键部位(如集水器)、特别是在一些国外设计公司设计的工程项目中,均大量地选用水力平衡阀来对系统的流量分配进行调节。

1水力平衡和水力失调的概念
1.1水力平衡是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力,通常用热用户的水力稳定性系数r来表示。r=1/XMAX=QJ/QMAX(QJ:用户的设计要求流量,QMAX:用户出现的最大流量)
1.2在热水供热系统以及空调冷冻水系统中各热(冷)用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值X来衡量,X称水力失调度。X=QS/QJ(QS:用户的实际流量,QJ:用户的设计要求流量)

2定流量系统水力平衡分析定流量水力平衡系统是暖通空调设计中常见的水力系统,在运行过程中系统各处的流量基本保持不变。常用的主要有以下三种形式:
2.1完全定流量系统完全定流量系统是指系统中不含任何动态阀门,系统在初调试完成后阀门开度无须作任何变动,系统各处流量始终保持恒定。完全定流量系统主要适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统,如末端风机盘管采用三速开关调节风速和采用变风量空气处理机组的空调系统以及系统要求较低、只需气候补偿器调节供暖水温即可满足基本需要的供暖系统等。
2.2单管串联(带旁通管)供暖系统单管串联供暖系统包括垂直双管水平单管串联系统以及垂直单管系统等。这种系统主管的流量基本不变,因此是定流量系统。这种系统主要存在静态水力失调,在水平分支管上由于三通或二通温控阀的调节作用而存在一定的动态水力失调。因此只需在相关部位增设相关的水力平衡设备即可使系统保持水力平衡。具体如下:a.在系统机房集水器上安装水力平衡阀。b.在立管回水管上设水力平衡阀。c.在水平分支管上安装流量调节器保证各分支环路流量恒定。
2.3末端设备带三通调节阀的空调系统该系统各分支环路的流量基本不变,是定流量系统。这种系统主要存在静态水力失调,在末端管路上也存在一定的动态水力失调。因此只需在相应部位增加相应的水力平衡设备即可使系统保持水力平衡。具体措施同系统2,只需将措施c的流量调节器安装在末端设备(风机盘管或空气处理机组)水管道即可。

3变流量水力平衡分析变流量系统一般既存在静态水力失调,也存在动态水力失调,因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡。
3.1静态水力平衡的实现通过在相应的部位安装静态水力平衡设备,使系统达到静态水力平衡。实现静态水力平衡的判断依据是:当系统所有动态水力平衡设备均设定到设计参数位置(设计流量或压差),所有末端设备的温度控制阀门(温控阀、电动二通阀和电动调节阀等)均处于全开位置时(这时系统是完全定流量系统,各处流量均不变),系统所有末端设备的流量均达到设计流量。
3.2动态水力平衡的实现通过在相应部位安装动态水力平衡设备,使系统达到动态水力平衡。它包含二方面内容:a.当系统其它环路发生变化时,自身环路关键点压差并不随之发生变化,当自身的动态阀门(如温控阀、电动调节阀)开度不变时,流量保持不变;b.当外界环境负荷变化导致系统自身环路变化时,通过动态水力平衡设备的作用,使关键点压差并不发生变化,此时自身其它并联支路的流量也不发生变化。

4系统水力平衡调节水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。
4.1单个水力平衡阀调节单个水力平衡阀的调节是简单的,只需连接专用的流量测量仪表,将阀门口径及设计流量输入仪表,根据仪表显示的开度值,旋转水力平衡阀手轮,直至测量流量等于设计流量即可。
4.2已有精确计算的水力平衡阀的调节对于某些水系统,在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算,系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。
4.3一般系统水力平衡阀的联调对于目前绝大部分的暖通空调水系统,对系统进行调节,应使所有的水力平衡阀同时达到设计流量。
4.3.1系统水力平衡调节的分析a.并联水系统流量分配的特点:并联系统各个水力平衡阀的流量与其流量系数KV值成正比,如图1所示,调节阀V1、V2、V3组成的并联系统,则QV1:QV2:QV3=KV1:KV2:KV3(Q为流量,KV为流量系数)。当调节阀V1、V2、V3调定后,KV1、KV2、KV3保持不变,则调节阀V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不变。b.串联水系统流量分配的特点:串联系统中各个平衡阀的流量是相同的,如图1所示,调节阀G1和调节阀V1、V2、V3组成一串联系统,则QG1=QV1+QV2+QV3;c.串并联组合系统流量分配的特点:如图1所示,实际上是一个串并联组合系统。其中平衡阀V1、V2、V3组成一并联系统,平衡阀V1、V2、V3又与平衡阀G1组成一串联系统。
4.3.2水力平衡联调的步骤该系统水力平衡联调的具体步骤如下:a.将系统中的断流阀和水力平衡阀全部调至全开位置,对于其它的动态阀门也将其调至最大位置,例如,对于散热器温控阀必须将温控头卸下或将其设定为最大开度位置。b.对水力平衡阀进行分组及编号:按一级并联阀组1~6、二级并联阀组I、系统主阀G顺序进 行,见图2。c.测量水力平衡阀V1~V18的实际流量Q实,并计算出流量比q=Q实/Q设计。d.对每一个并联阀组内的水力平衡阀的流量比进行分析,例如,对一级并联阀组1的水力平衡阀V1~V3的流量比进行分析,假设q1 1~G6的实际流量,并计算出流量比Q1-Q6。g.调节系统主阀G,使G的实际流量等于 设计 流量。

5总结
在暖通空调水力工程中,合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调,可以极大地改善系统的水力特性,使系统接近或达到水力平衡,从而既为系统的正常运行提供了保证,同时又节省了能源,使系统经济高效地运行。