暖通空調水系統(tǒng)水力平衡調節(jié)

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簡介： 本文闡述了暖通空調水系統(tǒng)中選用水力平衡閥的原因，并介紹了水力平衡閥的特性，以及應用水力平衡閥對水系統(tǒng)進行水力平衡調節(jié)的步驟、方法，特別是結合工程實例詳細闡述了系統(tǒng)聯(lián)調的要求、過程和評價。

　　關鍵字：水力失調 水力平衡閥 系統(tǒng)平衡調試

　　1、引言

　　在建筑物暖通空調水系統(tǒng)中，水力失調是最常見的問題。由于水力失調導致系統(tǒng)流量分配不合理，某些區(qū)域流量過剩，某些區(qū)域流量不足，造成某些區(qū)域冬天不熱、夏天不冷的情況，系統(tǒng)輸送冷、熱量不合理，從而引起能量的浪費，或者為解決這個問題，提高水泵揚程，但仍會產生熱（冷）不均及更大的電能浪費。因此，必須采用相應的調節(jié)閥門對系統(tǒng)流量分配進行調節(jié)。

　　雖然某些通用閥門如截止閥、球閥等也具有一定的調節(jié)能力，但由于其調節(jié)性能不好以及無法對調節(jié)后的流量進行測量，因此這種調節(jié)只能說是定性的和不準確的，常常給工程安裝完畢后的調試工作和運行管理帶來極大的不便。因此近些年來，在越來越多的暖通空調工程水系統(tǒng)的關鍵部位（如集水器）、特別是在一些國外設計公司設計的工程項目中，均大量地選用水力平衡閥來對系統(tǒng)的流量分配進行調節(jié)（包括系統(tǒng)安裝完后的初調節(jié)和運行管理調節(jié)，本文主要闡述的是前者，也可作后者的參考）。

　　水力平衡閥有兩個特性：

　?、拧⒕哂辛己玫恼{節(jié)特性。一般質量較好的水力平衡閥都具有直線流量特性，即在閥二端壓差不變時，其流量與開度成線性關系；

　?、啤⒘髁繉崟r可測性。通過專用的流量測量儀表可以在現(xiàn)場對流過水力平衡閥的流量進行實測。

　　2、系統(tǒng)水力平衡調節(jié)

　　水系統(tǒng)水力平衡調節(jié)的實質就是將系統(tǒng)中所有水力平衡閥的測量流量同時調至設計流量。

　　2.1 單個水力平衡閥調節(jié)

　　單個水力平衡閥的調節(jié)是簡單的，只需連接專用的流量測量儀表，將閥門口徑及設計流量輸入儀表，根據(jù)儀表顯示的開度值，旋轉水力平衡閥手輪，直至測量流量等于設計流量即可。

　　2.2 已有精確計算的水力平衡閥的調節(jié)

　　對于某些水系統(tǒng)，在設計時已對系統(tǒng)進行了精確的水力平衡計算，系統(tǒng)中每個水力平衡閥的流量和所分擔的設計壓降是已知的。這時水力平衡閥的調節(jié)步驟如下：⑴、在設計資料中查出水力平衡閥的設計壓降；⑵、根據(jù)設計圖紙，查出（或計算出）水力平衡閥的設計流量；⑶、根據(jù)設計壓降和設計流量以及閥口徑，查水力平衡閥壓損列線圖，找出這時水力平衡閥所對應的設計開度；⑷、旋轉水力平衡閥手輪，將其開度旋至設計開度即可。

　　2.3 一般系統(tǒng)水力平衡閥的聯(lián)調

　　對于目前絕大部分的暖通空調水系統(tǒng)，其設計只有水力平衡閥的設計流量，而不知道壓差，而且系統(tǒng)中包含多個水力平衡閥，在調節(jié)時這些閥的流量變化會互相干擾。這時如何對系統(tǒng)進行調節(jié)，使所有的水力平衡閥同時達到設計流量呢？

　　2.3.1 系統(tǒng)水力平衡調節(jié)的分析：

　?、?并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點：并聯(lián)系統(tǒng)各個水力平衡閥的流量與其流量系數(shù)KV值成正比（由于管道中水流速度較低，假定各并聯(lián)支路上平衡閥兩端的壓差相等），如圖1所示，調節(jié)閥V1、V2、V3組成的并聯(lián)系統(tǒng)，則QV1 ：QV2 ：QV3= KV1 ：KV2 ：KV3（Q為流量，KV為流量系數(shù)）。當調節(jié)閥V1、V2、V3調定后，KV1、KV2 、KV3保持不變，則調節(jié)閥V1、V2、V3的流量QV1 、QV2 、QV3的比值保持不變。如果將調節(jié)閥V1、V2、V3流量的比值調至與設計流量的比值一致，則當其中任何一個平衡閥的流量達到設計流量時，其余平衡閥的流量也同時達到設計流量。

　　② 串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點： 串聯(lián)系統(tǒng)中各個平衡閥的流量是相同的，調節(jié)閥G1和調節(jié)閥V1、V2、V3組成一串聯(lián)系統(tǒng)，則

　　QG1= QV1 +QV2 +QV3；

　?、?串并聯(lián)組合系統(tǒng)流量分配的特點：實際上是一個串并聯(lián)組合系統(tǒng)。其中平衡閥V1、V2、V3組成一并聯(lián)系統(tǒng)，平衡閥V1、V2、V3又與平衡閥G1組成一串聯(lián)系統(tǒng)。

　　根據(jù)串并聯(lián)系統(tǒng)流量分配的特點，實現(xiàn)水力平衡的方式如下：

　　首先將平衡閥組V1、V2、V3的流量比值調至與設計流量比值一致；再將調節(jié)閥G1的流量調至設計流量。這時，平衡閥V1、V2、V3、G1的流量同時達到設計流量，系統(tǒng)實現(xiàn)水力平衡。

　　實際上，所有暖通空調水系統(tǒng)均可分解為多級串并聯(lián)組合系統(tǒng)。

　　2.3.2 水力平衡聯(lián)調的步驟：

　　如圖2所示，該系統(tǒng)為一個二級并聯(lián)和二級串聯(lián)的組合系統(tǒng)，（V1－V3、V4－V6、…。V16－V18）為一級并聯(lián)系統(tǒng)，又分別與閥組I（G1、G2…G6）組成一級串聯(lián)系統(tǒng)；閥組I為二級并聯(lián)系統(tǒng)，又與系統(tǒng)主閥G組成為二級串聯(lián)系統(tǒng)。該系統(tǒng)水力平衡聯(lián)調的具體步驟如下：

　?、?將系統(tǒng)中的斷流閥（圖中未表示）和水力平衡閥全部調至全開位置，對于其它的動態(tài)閥門也將其調至最大位置，例如，對于散熱器溫控閥必須將溫控頭卸下或將其設定為最大開度位置；

　?、?對水力平衡閥進行分組及編號：按一級并聯(lián)閥組1－6、二級并聯(lián)閥組I、系統(tǒng)主閥G順序進行；

　　③ 測量水力平衡閥V1－V18的實際流量Q實；

　?、?對每一個并聯(lián)閥組內的水力平衡閥的流量比進行分析，例如，對一級并聯(lián)閥組1的水力平衡閥V1~V3的流量比進行分析，假設q1<q2<q3，則取水力平衡閥V1為基準閥，先調節(jié)V2，使q1=q2，再調節(jié)V3，使q1=q3，則q1=q2=q3；

　?、?按步驟④對一級并聯(lián)閥組2~6分別進行調節(jié)，從而使各一級并聯(lián)閥組內的水力平衡閥的流量比均相等；

　?、?測量二級并聯(lián)閥組I內水力平衡閥G1－G6的實際流量，并計算出流量比Q1-Q6；

　?、?對二級并聯(lián)閥組的流量比Q1－Q6進行分析，假設Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Q6，將水力平衡閥G1設為基準閥，對G2~G6依次進行調節(jié)，直至調至Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6，即二級并聯(lián)閥組內的水力平衡閥的流量比均相等；

　?、?調節(jié)系統(tǒng)主閥G，使G的實際流量等于設計流量。

　　這時，系統(tǒng)中所有的水力平衡閥的實際流量均等于設計流量，系統(tǒng)實現(xiàn)水力平衡。但是，由于并聯(lián)系統(tǒng)的每個分支的管道流程和閥門彎頭等配件有差異，造成各并聯(lián)平衡閥兩端的壓差不相等。因此，當進行后一個平衡閥的調節(jié)時，將會影響到前面已經調節(jié)過的平衡閥，產生誤差。當這種誤差超過工程允許范圍時（如實例中的5%），則需進行再一次的測量和調節(jié)。

　　3、水力平衡調試實例：以下是北京市御景家園住宅小區(qū)某住宅樓供暖系統(tǒng)水力平衡調試實例。

　　該住宅樓共30層，其中1至17層為低區(qū)供暖，18至30層為高區(qū)供暖，以高區(qū)供暖為例。高區(qū)共有8根立管，分別為I、II、III、IV——VIII，立管I從18層到30層的水力平衡閥分別為V18、V19、V20……。V30.具體調試步驟如下：

　?、?對立管I并聯(lián)閥組V1－V3進行水力 平衡調節(jié)：

　?、?按步驟①對高區(qū)其余立管II、III、IV……VIII閥組分別進行調節(jié)，從而使每一立管并聯(lián)閥組內的水力平衡閥的流量比均相等；

　　對立管閥組G1-G8進行水力平衡調節(jié)：

　?、?調節(jié)系統(tǒng)主閥G，使它的實際流量等于設計流量。這時，高區(qū)系統(tǒng)水力平衡初調完畢。

　　⑤ 對高區(qū)的調試結果進行校驗：

　　a、對立管I并聯(lián)閥組進行水力平衡調節(jié)的校驗：

　　b、對立管閥組進行水力平衡調節(jié)的校驗：

　　4、結語：通過以上論述及工程調試實例，我們可以得出結論，在暖通空調水系統(tǒng)中，合理地安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進行系統(tǒng)聯(lián)調，可以極大地改善系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或達到水力平衡，從而既為系統(tǒng)的正常運行提供了保證，同時又節(jié)省了能源，使系統(tǒng)經濟高效地運行。