田 雷

(國核工程有限公司，上海 200233)

暖通空調(diào)水力平衡調(diào)試技術

田 雷

(國核工程有限公司，上海 200233)

通過對水力平衡原理的分析，提出了比例法和補償法兩種平衡調(diào)試方法，介紹了兩種方法的調(diào)試步驟和優(yōu)缺點，并結(jié)合工程實例對兩種平衡方法的效率進行了對比，最終得出最佳的平衡調(diào)試方法。

水力平衡，比例法，補償法

暖通空調(diào)系統(tǒng)的任務是提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，同時要最大程度的降低運行成本。末端設備的功率取決于水溫度和流量，但即使最精密的控制器也不能完全實現(xiàn)系統(tǒng)末端設備在設計流量下工作，導致舒適度降低，運行成本升高，因此要想得到需要的流量，必須進行流量的測量和調(diào)節(jié)，即水力平衡調(diào)試。文中討論暖通空調(diào)水系統(tǒng)的平衡原理和平衡方法，得出最佳的水力平衡調(diào)試方法。

1 水力不平衡的危害

1)系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。假設水系統(tǒng)各個末端的阻力相同，各支管管徑相同，則近端支管的水量會多于遠端支管的水量，原因是近端支管的資用壓頭大于遠端支管。系統(tǒng)越大、支管數(shù)越多、干管越長、干管比摩阻越大，失調(diào)的現(xiàn)象越嚴重。如果某個支管阻力過大，會造成水量的不足。水量分配的不平衡，就會造成系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。2)水力不平衡，會造成系統(tǒng)水流量過大，從而使水泵運行能耗過高。3)水力不平衡，會造成系統(tǒng)遠端用戶流量過低，使系統(tǒng)穩(wěn)定時間過長。

2 水力平衡調(diào)試技術

水系統(tǒng)水力平衡調(diào)試的實質(zhì)就是將系統(tǒng)中所有空調(diào)的流量同時調(diào)至設計流量。以下主要闡述如何對系統(tǒng)進行調(diào)試，使所有的空調(diào)同時達到設計流量。

2.1 對水力平衡的基本要求

1)在設計工況下所有末端設備必須都能夠達到設計流量。2)系統(tǒng)中任何一組末端設備進行調(diào)節(jié)時，不能影響其他末端設備的正常運行。3)控制閥兩端的壓差不能有太大的變化，閥權(quán)度要大于0.30，這樣才能進行精準的控制調(diào)節(jié)。

2.2 系統(tǒng)水力平衡的分析

1)并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點：如圖1所示的平衡閥V1.1，V1.2和V1.3就構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)，并聯(lián)系統(tǒng)每個平衡閥的流量與他們的流量系數(shù)成正比，通過調(diào)節(jié)平衡閥的開度改變流量系數(shù)，從而改變流量值。如果通過調(diào)節(jié)使各個并聯(lián)平衡閥的流量與設計流量的比值一定，則通過母管的流量調(diào)節(jié)使其中一個達到設計流量時，其余平衡閥也就達到設計流量，這也是比例法的調(diào)試基礎。

2)串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點：如圖1所示的平衡閥V1與其余3個平衡閥就構(gòu)成了串聯(lián)系統(tǒng)，串聯(lián)系統(tǒng)各個平衡閥的流量一致，通過改變其中一個平衡閥的流量系數(shù)，就可以改變整個回路的流量。

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：

首先根據(jù)并聯(lián)水系統(tǒng)的流量分配特點，將平衡閥V1.1，V1.2和V1.3的流量調(diào)節(jié)至與系統(tǒng)設計流量的比值一樣，再根據(jù)串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配特點，調(diào)節(jié)平衡閥V1的開度，從而改變整個回路的流量，當平衡閥V1的流量達到設計流量時，其余3個并聯(lián)的平衡閥也同時達到設計流量。在工程實際調(diào)試過程中，所有暖通空調(diào)水系統(tǒng)均可分解為多級串并聯(lián)組合系統(tǒng)。

2.3 比例法

如圖2所示，該系統(tǒng)是一個多級串并聯(lián)系統(tǒng)，包含5組如圖1所示的串并聯(lián)系統(tǒng)，同時并聯(lián)閥組I又與平衡閥V0構(gòu)成串并聯(lián)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以利用串并聯(lián)系統(tǒng)的特點，分層次進行流量調(diào)節(jié)。首先將并聯(lián)閥組1～5中的每個平衡閥的流量調(diào)節(jié)至與設計流量的比值一定，再將并聯(lián)閥組I中的每個平衡閥的流量調(diào)節(jié)至與設計流量的比值一定，最后將母管平衡閥V0的流量調(diào)節(jié)至設計流量，這樣每個平衡閥的流量就會達到各自的設計流量。這種通過改變平衡閥的流量系數(shù)，使回路終端的流量按相同比例發(fā)生變化的調(diào)試方法即為比例法。其特點是要不斷的進行測試和計算，操作較為復雜，不僅費工時，而且對工作人員的要求也較高。為了決定哪一根支管或立管可作為平衡工作的開始點，比例法需要一個較長的準備過程。此外，采用比例法時，當進行后一個平衡閥的調(diào)節(jié)時，將會影響到前面已經(jīng)調(diào)節(jié)過的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當這種誤差超過工程允許范圍時，則需進行再一次的測量和調(diào)節(jié)。

2.4 補償法

如果平衡工作無需計算每個末端裝置、支管和立管的流量比，那么，水力平衡就簡單多了。以比例法為基礎，可以推導出另一種水力平衡調(diào)試方法，即補償法。如圖1所示，首先將平衡閥V1.1的流量調(diào)至設計流量，然后調(diào)節(jié)平衡閥V1.2至設計流量，調(diào)節(jié)平衡閥V1.2時，平衡閥V1.1的流量會變化，此時調(diào)節(jié)平衡閥V1，使平衡閥V1.1的流量保持不變。同理，以平衡閥V1.1的流量為基準，調(diào)節(jié)平衡閥V1.3和V1使平衡閥V1.3達到設計流量。那么，此時平衡閥V1.1，V1.2，V1.3和V1都達到設計流量，根據(jù)各平衡閥的功能，可將平衡閥V1.1稱為參照閥，平衡閥V1稱為合作閥。

采用平衡閥進行水力平衡的步驟如下：

1)對平衡閥進行分組及編號，見圖2。

2)選擇最遠端的平衡閥組V1，V1.1，V1.2和V1.3，并將這4個平衡閥開至50%，其余閥組可以關閉或部分打開。

3)調(diào)節(jié)平衡閥V1.3至設計流量。

4)調(diào)節(jié)平衡閥V1.2至設計流量，在此過程中調(diào)節(jié)平衡閥V1，使V1.3的流量不變，同理調(diào)節(jié)平衡閥V1.1至設計流量。

5)同理將平衡閥組2～5的平衡閥調(diào)節(jié)至設計流量。

6)選擇平衡閥組I中的最遠平衡閥V1。

7)調(diào)節(jié)平衡閥V1至設計流量。

8)調(diào)節(jié)平衡閥V2至設計流量，在此過程中調(diào)節(jié)平衡閥V0使V1的流量不變。同理調(diào)節(jié)平衡閥V2～V5至設計流量。

9)此時整個系統(tǒng)達到水力平衡。

補償法與比例法相比，有如下優(yōu)點：

1)不需要測定系統(tǒng)中所有的流量以確定從哪里開始平衡，避免了長時間進行初步“掃描”。

2)可以直接開始平衡立管。因為所有其他立管都可以被隔離，故無優(yōu)先問題，也可避免水泵過流量。資用壓差ΔP將大于設計值，故使所有流量都可以測量。

3)補償法很大的減少了平衡所需時間，因為對每個平衡閥的流量僅需調(diào)節(jié)一次，而且此流量就是正確的。

4)平衡調(diào)節(jié)可以隨著安裝進度分階段進行，無需工程竣工后再對整個系統(tǒng)進行重新平衡。

3 工程實例

某工程一、二期項目各有一相同設計的辦公樓，采用中央空調(diào)系統(tǒng)，采用模塊化螺桿制冷機，以冷凍水為冷媒，設置五個立管，分五個區(qū)域供冷凍水。一期項目采用比例法進行平衡調(diào)試，二期工程采用補償法進行平衡調(diào)試，平衡時間見表1。

表1 比例法和補償法時間對比

由表1可知，比例法平衡時間為120 h，補償法平衡時間為73 h。補償法可節(jié)約40%的平衡時間，能取得較好的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

通過以上論述和工程實例，我們可以得出結(jié)論，采用比例法和補償法都能達到平衡調(diào)試的目的。通過兩種調(diào)試方法的對比，可以看出補償法所需時間更短，效率更高。

[1]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

Adjusting technology of HVAC hydraulic balance

TIAN Lei

(NationalNuclearEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)

Through analyzing hydraulic balancing principles, the paper puts forward two kinds of balance adjusting methods including ratio method and compensation method, introduces their adjustment procedures and merits and defects, and compares their efficiencies by combining with engineering examples, and finally obtains optimal balance adjusting method.

hydraulic balance, ratio method, compensation method

1009-6825(2014)11-0134-02

2014-01-24

田 雷(1979- )，男，碩士，工程師

TU962

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