摘要：在建筑物暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失調(diào)是最常見(jiàn)的問(wèn)題。由于水力失調(diào)導(dǎo)致系統(tǒng)流量分配不合理，熱量不合理，從而引起能量的浪費(fèi)，或者為解決這個(gè)問(wèn)題，提高水泵揚(yáng)程，但仍會(huì)產(chǎn)生熱（冷）不均及更大的電能浪費(fèi)。本文闡述了暖通空調(diào)水系統(tǒng)中選用水力平衡閥的原因，并介紹了水力平衡閥的特性，以及應(yīng)用水力平衡閥對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)的步驟、方法，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的要求、過(guò)程和評(píng)價(jià)。
　　關(guān)鍵詞：空調(diào)，水力平衡，調(diào)節(jié)
　　
　　空調(diào)水系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的合理性不僅決定了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)是否能能夠做到高效節(jié)能，同時(shí)還決定著空調(diào)系統(tǒng)能否正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。空調(diào)水系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展總體理論發(fā)展較完備，但在其可調(diào)性和平衡性方面的研究較少。在實(shí)際工程中常常會(huì)產(chǎn)生水系統(tǒng)調(diào)節(jié)不好和水力失衡的現(xiàn)象。
　　目前關(guān)于空調(diào)節(jié)能的研究，大量的工作主要是針對(duì)高效制冷設(shè)備的研發(fā)與建筑形式及空調(diào)形式的匹配上，而對(duì)水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)優(yōu)化控制和設(shè)計(jì)的重視度不夠，造成良好的設(shè)計(jì)方案卻常常出現(xiàn)水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性差和水力失衡的現(xiàn)象。隨著各種新技術(shù)、新設(shè)備的出現(xiàn)，人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的控制精度要求加大和對(duì)節(jié)能性的更高要求，使得空調(diào)水系統(tǒng)成為了近期空調(diào)技術(shù)研究的重點(diǎn)。為了能達(dá)到系統(tǒng)能量利用的合理性，就需要系統(tǒng)具有良好的可調(diào)性和平衡性，這也是目前水系統(tǒng)所面臨的最大問(wèn)題。
　　一、水力平衡常用方法
　　要保證空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的良好運(yùn)行，首先應(yīng)該滿足系統(tǒng)的水力平衡。目前隨著系統(tǒng)的規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，水力平衡越來(lái)越重要。現(xiàn)在已經(jīng)有眾多的團(tuán)體和學(xué)者就水力平衡問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。
　　1.1定流量系統(tǒng)的水力平衡
　　定流量水系統(tǒng)是中央空調(diào)中常見(jiàn)的水力系統(tǒng)，系統(tǒng)中不含任何動(dòng)態(tài)閥門(mén)，系統(tǒng)在調(diào)試完成后閥門(mén)開(kāi)度一般不再做任何變動(dòng)，在運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)各個(gè)分支環(huán)路的流量基本保持不變。定流量系統(tǒng)主要用于末端設(shè)備無(wú)需通過(guò)流量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，如帶三通調(diào)節(jié)閥的末端設(shè)備、采用三速開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管和采用變風(fēng)量空氣處理機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)。定流量系統(tǒng)只存在靜態(tài)水力失調(diào)，不存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，因此只需在相應(yīng)位置安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備即可。定流量系統(tǒng)常用的水力平衡設(shè)備是節(jié)流孔板，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和靜態(tài)平衡閥，動(dòng)態(tài)流量平衡閥等調(diào)節(jié)元件。
　　當(dāng)末端設(shè)備水量不發(fā)生變化時(shí)，可在各個(gè)環(huán)路的回水管上安裝節(jié)流孔板，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和靜態(tài)平衡閥，動(dòng)態(tài)流量平衡閥。
　　1.2變流量系統(tǒng)的水力平衡
　　為了節(jié)約能源，變流量水系統(tǒng)在空調(diào)工程中的應(yīng)用越來(lái)越多。在變流量系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，各分支環(huán)路的流量是隨著負(fù)荷的變化而變化。由于空調(diào)系統(tǒng)一年中的大部分時(shí)間都在部分負(fù)荷工況下運(yùn)行，系統(tǒng)水流量大部分時(shí)間都低于設(shè)計(jì)流量，因此，變流量系統(tǒng)是高效的、節(jié)能的。但是變流量水系統(tǒng)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)是并聯(lián)環(huán)路之間的禍合性強(qiáng)，水力會(huì)造成相互影響存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。
　　要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡，必須滿足水系統(tǒng)中各個(gè)末端設(shè)備的流量達(dá)到實(shí)際瞬時(shí)負(fù)荷要求流量的同時(shí)，其流量的變化只受設(shè)備負(fù)荷變化的影響，而不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的干擾。變流量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力平衡目的是保證系統(tǒng)供給和需求水量瞬時(shí)一致性(這個(gè)功能是由各類(lèi)調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)的)，避免了各末端設(shè)備流量變化的相互干擾，從而保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定地流量準(zhǔn)確地輸送給各個(gè)末端設(shè)備。
　　二、控制閥的選擇
　　空調(diào)系統(tǒng)冷熱量輸出的調(diào)節(jié)常見(jiàn)的方法是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水進(jìn)行節(jié)流。節(jié)流是通過(guò)各種調(diào)節(jié)閥來(lái)完成的，調(diào)節(jié)閥是管道系統(tǒng)中的一個(gè)元件，同時(shí)又是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。所以在空調(diào)水系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的選擇十分重要。
　　當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性也會(huì)發(fā)生變化。在壓力變化中要保證調(diào)節(jié)閥的可靠性就必須可慮調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度。調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度定義為調(diào)節(jié)閥在全開(kāi)時(shí)閥門(mén)上壓差與系統(tǒng)總壓差的比值，如圖1所示。
　　                                                
　                                                               　圖1：作用于控制閥的壓差變化
　　當(dāng)控制閥全開(kāi)時(shí)，壓差ΔPmin等于總的資用壓差減去末端裝置、管路及其附件的壓力降。當(dāng)控制閥關(guān)閉時(shí)，由于流量為零，其他組件上沒(méi)有壓力降，資用壓差ΔPmax就全部作用在控制閥上。其中的ΔPmin是指當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)獲得設(shè)計(jì)流量的壓差。當(dāng)閥門(mén)接近關(guān)閉時(shí)，此時(shí)閥門(mén)兩端的壓差就會(huì)增大造成閥門(mén)特性的偏離。偏離的程度取決于閥權(quán)度。同時(shí)應(yīng)該注意的是系統(tǒng)壓力變化時(shí)，ΔPmin和ΔPmax會(huì)以相同的比例同時(shí)改變，閥權(quán)度SV保持恒定。閥權(quán)度只是和控制閥的初始選擇有關(guān)。
　　控制閥的作用是在水力回路中產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)充壓力降，以限制水量使之達(dá)到需要值。控制閥的選擇是要使設(shè)計(jì)工況下工作的閥門(mén)在施加的壓差下，能夠提供所需的流量。
　　當(dāng)控制閥選擇過(guò)大時(shí)，控制閥不得不經(jīng)常在接近關(guān)閉的位置工作，導(dǎo)致控制不穩(wěn)定。在系統(tǒng)啟動(dòng)階段，閥門(mén)選擇過(guò)大的回路就會(huì)發(fā)生流量超過(guò)設(shè)計(jì)流量，而其他裝置則欠流量。
　　在控制閥的選擇過(guò)程中，關(guān)鍵是估計(jì)閥門(mén)兩端的壓差。實(shí)際中閥門(mén)產(chǎn)生的壓降應(yīng)等于資用總壓差減去它所控制的回路的壓力降，這些壓力降均按設(shè)計(jì)流量估算。在現(xiàn)實(shí)的閥門(mén)選擇中，一般要求所選調(diào)節(jié)閥的通常小于管道口徑，主要是因?yàn)榭趶叫】梢蕴岣哒{(diào)節(jié)精度也可以節(jié)省投資。
　　三、系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)
　　中央空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)是以最低的成本(運(yùn)行費(fèi)用)為用戶(hù)提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。其中由于水系統(tǒng)的單位能耗輸送冷熱量能力大而作為目前大型空調(diào)工程中常采用的遠(yuǎn)距離輸送冷熱量的主要手段。據(jù)目前的統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，存在著普遍的水力失調(diào)問(wèn)題。所以由必要對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)的水力平衡性進(jìn)行分析。
　　對(duì)于目前絕大部分的暖通空調(diào)水系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)使所有的水力平衡閥同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量。系統(tǒng)水力平衡聯(lián)調(diào)的具體步驟如下：
　　1）將系統(tǒng)中的斷流閥和水力平衡閥全部調(diào)至全開(kāi)位置，對(duì)于其它的動(dòng)態(tài)閥門(mén)也將其調(diào)至最大位置，例如，對(duì)于散熱器溫控閥必須將溫控頭卸下或?qū)⑵湓O(shè)定為最大開(kāi)度位置；
　　2）對(duì)水力平衡閥進(jìn)行分組及編號(hào)：按一級(jí)并聯(lián)閥組1~6、二級(jí)并聯(lián)閥組I、系統(tǒng)主閥G順序進(jìn)行，見(jiàn)圖2；
　　                                    
　　                                                                                 圖2串并聯(lián)系統(tǒng)示意圖
　　3）測(cè)量水力平衡閥V1~V18的實(shí)際流量Q實(shí)，并計(jì)算出流量比q=Q實(shí)/Q設(shè)計(jì)；
　　4）對(duì)每一個(gè)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比進(jìn)行分析，例如，對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組1的水力平衡閥V1~V3的流量比進(jìn)行分析，假設(shè)q1<q2<q3，則取水力平衡閥V1為基準(zhǔn)閥，先調(diào)節(jié)V2，使q1=q2，再調(diào)節(jié)V3，使q1=q3，則q1=q2=q3；
　　5）按步驟4）對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組2~6分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使各一級(jí)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等；
　　6）測(cè)量二級(jí)并聯(lián)閥組I內(nèi)水力平衡閥G1~G6的實(shí)際流量，并計(jì)算出流量比Q1-Q6；
　　7）調(diào)節(jié)系統(tǒng)主閥G，使G的實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量。
　　在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)工程投資和系統(tǒng)的精度要求合理地選用水力平衡設(shè)備，合理地安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，可以極大地改善系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或達(dá)到水力平衡，從而既為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保證，同時(shí)又節(jié)省了能源，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行。
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　空調(diào)水系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的合理性不僅決定了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)是否能能夠做到高效節(jié)能，同時(shí)還決定著空調(diào)系統(tǒng)能否正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。良好的系統(tǒng)根基在于良好的設(shè)計(jì)，所以構(gòu)建一個(gè)合理而優(yōu)良的空調(diào)水系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的。基于空調(diào)水系統(tǒng)在建筑節(jié)能中的巨大潛力，為了更加經(jīng)濟(jì)高效地完成流體輸配任務(wù)，以及解決空調(diào)水系統(tǒng)常見(jiàn)的平衡性和調(diào)控性差的現(xiàn)象。
　　
　　
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