■霍 剛 ■西華大學(xué)，四川 成都 610039

就熱水采暖與空調(diào)水系統(tǒng)而言，為了更好的保證其能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，確保進(jìn)行合理的分配能到達(dá)設(shè)備的末端和環(huán)路，使所有的建筑與房間都能達(dá)到對(duì)冷熱負(fù)荷的需要，發(fā)揮出采暖與空調(diào)的最佳作用，另外，能夠最大程度的對(duì)能源進(jìn)行充分利用，在對(duì)冷熱水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)和維持完善的水力平衡，這也是采暖和空調(diào)系統(tǒng)成功與否的一個(gè)關(guān)鍵。而目前，由于科技、工程和產(chǎn)業(yè)自身的原因，水力失調(diào)的現(xiàn)象比比皆是。為了更好的保護(hù)水系統(tǒng)的阻力平衡，建設(shè)者盡量采取同程式水管路體系，加強(qiáng)水管干管及主要支管的口徑，以減少比摩阻的辦法得以消除阻力的不均衡，但鑒于其超控環(huán)路間的負(fù)荷及使用、時(shí)間等差別，還是有阻力不均衡的問(wèn)題發(fā)生;而且，在現(xiàn)實(shí)操作中，鑒于條件的影響，設(shè)計(jì)者也會(huì)采取異程式水系統(tǒng)，所以水力平衡更是不可輕視。

1 水力失調(diào)的原因及解決方法

水力失調(diào)分為靜態(tài)失調(diào)和動(dòng)態(tài)失調(diào)兩種。

1．1 靜態(tài)水力失調(diào)

由于系統(tǒng)起初的設(shè)計(jì)、就設(shè)備而言，在對(duì)材料進(jìn)行選擇的時(shí)候，包括最終的安裝與連接時(shí)，所出現(xiàn)的管道阻力會(huì)和設(shè)計(jì)時(shí)的要求產(chǎn)生一定的差異，也就會(huì)導(dǎo)致流量出現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際上的差異性的變化，對(duì)于該系統(tǒng)自身所具備的穩(wěn)態(tài)水力失調(diào)來(lái)講，稱其為靜態(tài)水力失調(diào)，這一點(diǎn)也是暖通系統(tǒng)中導(dǎo)致水力出現(xiàn)失調(diào)的主要原因。通過(guò)在管道結(jié)構(gòu)中添加靜態(tài)平衡閥的方法，對(duì)該結(jié)構(gòu)的阻力實(shí)施調(diào)整，使其和設(shè)計(jì)規(guī)定的阻力相一致，此時(shí)在系統(tǒng)總流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，各末端用戶流量均能達(dá)到設(shè)計(jì)流量，從而消除了靜態(tài)水力失調(diào)產(chǎn)生的冷熱不均現(xiàn)象。

1．2 動(dòng)態(tài)水力平衡

在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中當(dāng)有些使用客戶閥門開度改變招致水流量改變的時(shí)候，因?yàn)橄到y(tǒng)的壓力形成波動(dòng)，其他使用客戶的流量也跟著產(chǎn)生變化，與系統(tǒng)制定的要求流量有偏差，進(jìn)而造成水力失調(diào)，此類在體系運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中形成的失調(diào)稱為動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。通過(guò)動(dòng)態(tài)流量平衡閥的設(shè)置，能夠有效進(jìn)行定流量的控制，準(zhǔn)確保證別的用戶的閥門開度控制，保證流量并不受到其他用戶的動(dòng)作變化，對(duì)于其他的末端流量也是如此，這樣情況下，就能夠有效保證系統(tǒng)中的水力失調(diào)問(wèn)題得到一定消除。

2 靜態(tài)水力平衡閥和動(dòng)態(tài)流量閥的工作機(jī)理與區(qū)別

2．1 靜態(tài)水力平衡閥

靜態(tài)水力平衡閥屬于手動(dòng)調(diào)節(jié)閥范疇。它是通過(guò)改變閥芯與閥座的間隙，來(lái)改變流經(jīng)閥門的阻力，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

它屬于調(diào)節(jié)型閥門，具有數(shù)字鎖定的獨(dú)特功能，選用的是直流型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其較好的等百分比流量的優(yōu)點(diǎn)使得它可以恰當(dāng)?shù)姆峙闪髁?，暖?空調(diào))調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度時(shí)的溫度不均衡的問(wèn)題得以解決。為了保證在管網(wǎng)中流動(dòng)的有效性，可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)流量和壓降的條件來(lái)進(jìn)行一定的控制，這樣無(wú)疑能夠更好保證能源的節(jié)約和液體的平衡。在平衡閥的閥門處裝有開啟與關(guān)閉度的指示燈，設(shè)有開度限定配置和檢驗(yàn)流量的閥，按要求在每個(gè)支路處和住戶接入口安裝好合適標(biāo)準(zhǔn)的閥門，并且事先用專業(yè)儀器調(diào)試檢測(cè)好后設(shè)定，把整個(gè)體系的總水量限制在特定的值內(nèi)，以避免流量大、溫差小的不良情況。

在管道系統(tǒng)中安裝靜態(tài)水力平衡閥，通過(guò)對(duì)其的調(diào)節(jié)來(lái)改變系統(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值，達(dá)到與設(shè)計(jì)要求一致。系統(tǒng)調(diào)試合格后，不存在靜態(tài)水力失衡問(wèn)題。調(diào)試合格的系統(tǒng)如處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，在總流量減少時(shí)由靜態(tài)平衡閥所調(diào)節(jié)的各分支管道會(huì)自動(dòng)同比減少流量，但各分支管道所設(shè)定的流量比值不變。

2．2 動(dòng)態(tài)流量平衡閥

動(dòng)態(tài)流量平衡閥亦稱作自力式流量控制器。原理上看，在一定的工作差壓范圍內(nèi)，它可以有效地控制住通過(guò)的流量。隨著閥門前后壓強(qiáng)間的差距增加后，經(jīng)過(guò)它的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，仍然可以使流量不增加;相反，當(dāng)壓強(qiáng)差距降低時(shí)，它會(huì)自動(dòng)擴(kuò)大，使流量維持不變。但是，在前后壓強(qiáng)差距小于它正常工作范圍的時(shí)候，因?yàn)樗豢赡苡懈嗟膲侯^作為供給，所以這時(shí)候閥門就是全部打開的，流量就會(huì)低于原定數(shù)值，導(dǎo)致失控。因此，有的公司稱其為最大流量限制器。

根據(jù)動(dòng)態(tài)流量平衡閥閥的形狀外觀上區(qū)分，現(xiàn)階段掌握的主要由三種構(gòu)成樣式(1)對(duì)于具有定流量元件的閥體來(lái)說(shuō)，在節(jié)流內(nèi)部就具有感應(yīng)部分。在前后壓差變化的前提下，截流面積也在不斷發(fā)生變化，其中，通過(guò)有效計(jì)算，能夠得到面積的變化情況。一定要保證在有效的工作范圍內(nèi)進(jìn)行閥門的操作，比如，根據(jù)所提供的auto－flow的曲線，有曲線可以得到，40～400kPa則是滿足需要的有效工作壓力，高于400Kpa閥門全關(guān)，低于20Kpa閥門全開)，能夠保持流量變化在設(shè)定值的±5%范圍內(nèi)。定流量部件在完工送出廠家的時(shí)候，是有定好的流量控制的，并且在按照客戶需求的規(guī)格發(fā)貨后不可以自己隨便更改。(2)某廠家的動(dòng)態(tài)流量電動(dòng)平衡閥，這種形式的平衡閥通過(guò)閥體內(nèi)的導(dǎo)流通道將調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)兩端的壓力分別引致膜片上下端，通過(guò)彈簧力的作用帶動(dòng)閥桿調(diào)節(jié)開度，從而保持平衡狀態(tài)。當(dāng)閥門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)，為按照等百分比曲線(或者直線曲線)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，控制環(huán)境溫度，可以與樓宇自控系統(tǒng)配合，接受多種控制信號(hào)控制。在閥門打開角度一定的前提下，壓差的變化不會(huì)引起閥門通過(guò)流量的改變。這種閥門如果想要確定流量值，可以利用改變彈簧預(yù)緊力的方法，這種方法在規(guī)定的流量變化范圍內(nèi)都可行。(3)與以上兩種形式不同的還有一種國(guó)產(chǎn)雙座閥形式的動(dòng)態(tài)流量平衡閥，結(jié)構(gòu)上可以分作兩部分，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)段來(lái)設(shè)定流量，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)段來(lái)控制流量，這種閥門有較寬的流量設(shè)定范圍，具有很好的穩(wěn)定流量的效果。但是相比而言造價(jià)較高。

3 靜態(tài)水力平衡閥和動(dòng)態(tài)流量平衡閥在系統(tǒng)中的不同作用

靜態(tài)水力平衡閥和動(dòng)態(tài)流量平衡閥主要的不同點(diǎn)為，靜態(tài)水力平衡閥是一次性手動(dòng)調(diào)節(jié)的，不能自動(dòng)地隨系統(tǒng)工況變化而改變阻力系數(shù);動(dòng)態(tài)流量平衡閥則可以不借助外界能源自力地動(dòng)作，根據(jù)系統(tǒng)工況(差壓)變化而改變阻力系數(shù)。對(duì)于水力平衡閥而言，可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，前者的作用對(duì)象主要是阻力，從這一點(diǎn)來(lái)看，主要是起到可調(diào)孔板的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)阻力以及環(huán)路之間的平衡;而后者的主要的作用是對(duì)水量起到鎖定的效果。兩種閥門都可以達(dá)到在調(diào)試工況下(通常是設(shè)計(jì)工況)合理分配各個(gè)環(huán)路水量。但是，在不同于調(diào)試工況的運(yùn)行工況時(shí)應(yīng)用兩種閥門是否能平衡水量?這就需要從不同的變工況種類來(lái)分析。

3．1 定流量系統(tǒng)的靜態(tài)水力平衡

當(dāng)完成初步檢測(cè)調(diào)試之后的流量系統(tǒng)無(wú)需更改設(shè)置，以保證多處流量正常不變。該系統(tǒng)使用最多的是方便終端裝置不需要流量設(shè)置的系統(tǒng)。比方說(shuō)應(yīng)用改變溫度來(lái)改善空調(diào)系統(tǒng)，包括僅限于使用氣候補(bǔ)償器來(lái)改善供熱溫度的系統(tǒng)等使用。系統(tǒng)中無(wú)需安裝動(dòng)態(tài)閥門。

3．2 變流量系統(tǒng)的全面水力平衡

隨著人們對(duì)空調(diào)品質(zhì)要求的提高和節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，變流量水力系統(tǒng)在暖通空調(diào)工程中的位置越來(lái)越重要。變流量系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中各分支環(huán)路的流量隨外界負(fù)荷的變化而變化。因此一年的大部分時(shí)間均處于部分負(fù)荷運(yùn)行工況，管道流量低于設(shè)計(jì)流量。

但是正因?yàn)檫@類動(dòng)態(tài)的運(yùn)作，變流量體系通常會(huì)有動(dòng)態(tài)水力失調(diào)的問(wèn)題，也會(huì)發(fā)生靜態(tài)水力的故障，所以一定要采用必要的水力平衡辦法來(lái)確保系統(tǒng)的全面協(xié)調(diào)。具體來(lái)說(shuō)，不但需要裝配靜態(tài)水力平衡閥，而且還要選用合理的動(dòng)態(tài)流量平衡裝置。

4 工程實(shí)例分析

下圖為某工程暖通空調(diào)變流量水力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)全面平衡的一個(gè)工程實(shí)例。

圖1 工程縮略圖(Engineeringthumbnail)

此工程采用的系統(tǒng)水力平衡措施具有以下特點(diǎn):

(1)通過(guò)安裝靜態(tài)水力平衡閥并初調(diào)試合格，可以使各個(gè)末端設(shè)備流量在閥門全開時(shí)同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量;(2)通過(guò)裝配了靜態(tài)水力平衡閥，可以使主機(jī)需要保持流量恒定的管路一直保持規(guī)定的流量;(3)在配裝上動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥之后，就風(fēng)機(jī)盤管閥門打開的情況而言，能夠保證達(dá)到設(shè)計(jì)流量的要求，同時(shí)可以確保其避免受到系統(tǒng)壓力變化帶來(lái)的影響;(4)通過(guò)安裝動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可以使末端設(shè)備(如空調(diào)箱、新風(fēng)機(jī)組)的流量只受標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)的影響，而不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，末端設(shè)備的流量變化不互相干擾;(5)通過(guò)安裝電動(dòng)壓差旁通系統(tǒng)，讓系統(tǒng)能按照負(fù)荷的撥打那個(gè)要求自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的流量，完成供需總流量的瞬時(shí)一致性。

5 總結(jié)

在關(guān)于系統(tǒng)均衡的問(wèn)題上，大家一般都會(huì)更關(guān)心主機(jī)的環(huán)保，還有在監(jiān)管體系中的節(jié)能，很少關(guān)心水力均衡帶來(lái)的降耗。其實(shí)只有在系統(tǒng)水力平衡的情況下，主機(jī)與控制體系才會(huì)發(fā)揮高效節(jié)能的功能。掌握靜態(tài)水力平衡閥和動(dòng)態(tài)流量平衡閥的功能，合理地應(yīng)用到系統(tǒng)中，會(huì)使系統(tǒng)更高效、合理的運(yùn)行。

［1］付祥釗，流體輸配管網(wǎng)［M］，北京;中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001;68－87．

［2］陸亞俊，暖通空調(diào)(第二版)［M］，北京;中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007;67－80．

［3］陸耀慶，實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)［M］，北京;中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007;1964－2059．

［4］GB 50736－2012，民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］，北京;中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012．