暖通空調系統水力平衡的探討

張 珂 姚月姣

中交第一航務工程勘察設計院有限公司

暖通空調系統水力平衡的探討

張 珂 姚月姣

中交第一航務工程勘察設計院有限公司

水力平衡對暖通空調系統的正常運行非常重要，實際使用中應盡量避免水力失調。本文闡述了暖通空調水系統產生水力失調的原因和解決辦法，介紹了應用水力平衡閥對系統進行水力平衡調節的分類和方法，旨在促進暖通空調系統水力平衡調節水平的提高，確保暖通空調水系統流量合理分配。

暖通空調水系統；水力平衡；平衡調節

1 引言

隨著社會經濟的快速發展及人們生活水平的不斷提高，暖通空調成為人們生活中的一類重要設備，在四季中能為人們提供更加舒適的溫濕度。在暖通空調水系統中，水力平衡是確保流量在各個區域合理分配的關鍵，但是在暖通空調系統實際使用中，水力失衡卻也是一個常見的問題，不僅給人們的生活帶來極大的不便，而且容易造成電力資源浪費及影響設備的使用壽命。因此，暖通空調系統水力失衡是人們非常重視的一個問題。

2 水力平衡概述

對于建筑的暖通空調系統，如果在運行過程中，因為某一或部分用戶的制冷或制熱需求的改變而使系統網路的流量分配與各熱用戶所要求的流量偏離，造成各用戶的供冷供熱量不符合要求，這種現象就是的水力失調。相對而言，水力平衡就是說在暖通空調制冷或制熱過程中，系統內任何一個用戶制冷制熱需求的改變都不會給系統中其他的用戶制冷制熱帶來影響，即系統水力穩定性強。在空調行業中，通常運用水力穩定系數來衡量暖通空調水力平衡的程度，水力穩定系數用y來表示。y值是暖通系統中熱用戶的規定流量與工況變化后可能達到的最大流量的比值，y值越大，就說明設計越成功，y值過小，用戶的制冷制熱要求就難以得到保證。但是，雖然說r值越大越好，但是過大的話容易造成投資方資金浪費現象，因此，r值是不能無限制過大的。r值為1時，水穩定處于最佳狀態，水力最平衡，其他數值則表示水力失調。

3 水力失調和水力平衡的分類

3.1 靜態水力失調和靜態水力平衡

靜態水力失調是一種暖通空調系統自帶的、穩態的、根本性的失調現象，這種水力失調情況的出現主要是由于系統管道特性阻力數偏離設計要求管道特性阻力數而造成的，而系統管道特性阻力數比是受到設計、施工、設備材料等多因素影響的。靜態水力失調是暖通空調系統中水力失調的重要原因，這種情況下，暖通空調系統中用戶的實際流量與設計要求的流量很難實現一致。目前，針對靜態水力失調現象，通常采用在管道系統中增設平衡設備(水力平衡閥)的方法來解決，水力平衡閥可以有效調節管道系統特性阻力數比值，使其與設計要求管道特性阻力數比值一致，這種情況下，如果系統總流量達到設計流量，各末端設備流量均同時達到設計流量，系統實現靜態水力平衡。

3.2 動態水力失調和動態水力平衡

暖通空調系統中各用戶的流量隨著某一或某些用戶閥門開度的調節而發生改變，使實際流量與設計要求流量不一致，這種動態的、變化的水力失調狀態叫做動態水力失調，它是在系統運行過程中產生的。動態水力失調同樣可以通過水力平衡設備（流量調節器或壓差調節器）的屏蔽作用來避免，平衡設備安裝在管道系統中，通過其調節作用用戶的流量不會受到其他用戶閥門開度變化的影響，而保持實際流量與設計要求流量的一致，也就實現了動態水力平衡。

4 水力失調原因及影響分析

從以上分類分析可知，水力失調分靜態水力失調和動態水力失調兩種，暖通空調系統水力不平衡是水力失調產生的主要原因，水力的不平衡會對系統的正常運行帶來很大影響。1）由于水力失調，系統中出現用戶流量不合理分配現象，對環路流量的獲取造成影響，無法正常運行；2）在滿負荷情況下，由于冷熱源與輸配管路流量不匹配，使得水系統處于大流量、小溫差運行狀態，出現供熱溫度達不到預期值或供冷溫度高度預期值現象；3）降低能量輸配效能，水力失調情況下，水泵往往選型偏大，且運行工作點偏離高效區，難以發揮整體節能運行調控作用；4）系統在大流量小溫差工況下運行，冷熱源出力難以達到額定值，運行機組超負荷運行；5）由于水量達不到設計要求，系統中的自動控制無法正常運作，導致溫控效果差；6）電機在調節閥等相互影響下頻發動作，縮短實用壽命。總之，水力失調給暖通空調系統的整體運作帶來不良影響。

5 暖通空調系統水力調節現狀

為確保暖通空調系統高效能運轉，必須高度重視水力調節工作。解決水力失調問題的根本在于系統流量分配不均情況的解決，目前，最常用的措施就是閥門調節方法，通過調節作用確保系統流量分配的均勻性。在實際應用中，球閥及截止閥是暖通空調系統設計及技術人員進行系統流量分配調節的常用調節裝置。閥門雖然能夠具有一定的調節作用，但是卻不能從根本上解決水力失調問題，同時這種方法在應用上也存在著一些不足及弊端，比如應用后不利于流量的有效測量，調節方法也存在很大的不確定性等等。那么，為了有效彌補閥門調節方法的不足，現階段，設計人員為加強水系統流量分配的均勻性，往往采用在關鍵位置設置水力平衡閥的措施。實踐證明，水力平衡閥在水力調節性能方面還是比較突出的，它不僅具有很好的水力平衡調節作用，而且可以實現系統流量的實時檢測，因此，是一種比較值得推廣應用的方法。

6 暖通空調系統水力平衡調節

6.1 定流量系統和變流量系統

6.1.1定流量系統水力平衡分析

定流量系統指的是通過三通閥來對進入末端設備的熱水流量進行控制的一種水力系統，如果供熱負荷減小，則閥門則會對部分流量進行旁通，以維持系統總流量恒定。主要包括以下幾種：1)完全定流量系統。該系統主要指的是在系統內不存在動態閥門，并且在初步調試系統后，不需要對閥門開度進行變更，且系統中各處流量都維持恒定。該系統往往適用于末端設備無須通過流量來進行調節的系統。2)末端設備帶三通調節閥的空調系統。該系統各分支環路的流量基本不變，系統中主要存在靜態水力失調，在相應部位加設平衡調節閥即可實現系統水力平衡。

6.1 .2變流量系統水力平衡分析

變流量系統中同時存在靜態水力失調和動態水力失調。靜態水力平衡的實現，通過在相應部位安裝靜態水力平衡設備，使系統達到靜態水力平衡。例如在旁通回路上加裝平衡閥，通過調節使得旁通管路的總阻力數等于末端設備的總阻力數。動態水力平衡的實現，通過在末端管路上安裝動態水力平衡設備，使系統達到動態水力平衡。

6.2 系統的水力平衡調節

目前，根據暖通空調水系統水力平衡調節的作用和應用范圍，對系統進行劃分，常用的水力平衡調節有以下幾種：

6.2.1單個水力平衡閥的調節

實際應用中，單個水力平衡閥的調節是非常容易操作的，首先，將其與專用的流量測量儀表進行連接，并在儀表中輸入相應的閥門口徑及設計流量，然后根據儀表所顯示的開度數值，通過水力平衡閥手輪將測量流量旋轉至與設計流量一直即可完成調節。

6.2.2已有精確計算的水力平衡閥調節

對于已有精確計算的水力平衡閥的調節，由于已知系統中每個水力平衡閥流量及分擔的設計壓降，因此，調節包括以下幾個步驟：查出水力平衡閥設計壓降——查出或計算出水力平衡閥設計流量——根據調節閥的流通能力計算出其對應設計開度——將水力平衡閥開度旋轉至設計開度——完成。

6.2.3一般系統水力平衡調節

（1）將系統中的截止閥及平衡閥全部調至全開位置，并將其它動態閥門調至最大位置；

（2）對水力平衡閥進行分組及編號，一般按一級并聯閥組、二級并聯閥組、系統主閥順序進行；

（3）對水力平衡閥的實際流量進行測量，并計算出流量比，同時，將并聯閥組內的流量比進行分析，然后進行合理調節；

（4）按照步驟（3）對一級并聯閥組分別進行調節，使各一級并聯閥組內的水力平衡閥的流量比一致；

（5）對二級并聯閥組內的水力平衡閥的實際流量進行測量，計算流量比；

（6）調節系統主閥，使主閥實際流量與設計流量一致。

7 結語

通過以上論述淺析了水力平衡的目的和實現方法，并對實際項目中如何調試進行了闡述，可以得出結論，在暖通空調水系統中，合理的安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進行系統調節，可以在最大程度上使系統接近或達到水力平衡，確保系統正常、高效地運行。

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