暖通空調(diào)水力失衡問題研究

摘?要：文章主要分析了暖通空調(diào)水力失調(diào)和平衡的概念與分類，并分別對定流量、變流量水系統(tǒng)的水力平衡做了分析。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào);水力失衡;水力平衡;調(diào)試

一、 水力失調(diào)和水力平衡的概念

（一）水利失調(diào)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的供熱管網(wǎng)是由眾多串并聯(lián)管路以及各熱用戶組成的一個復(fù)雜的相互連通的管道系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中，由于各種原因的影響，往往使得網(wǎng)路的流量分配與各用戶的設(shè)計要求不相符合，各用戶之間的流量要重新分配。熱水供熱系統(tǒng)中，各熱用戶的實際流量與要求流量之間的不一致性稱為熱用戶的水力失調(diào)。

（二）水力平衡水力平衡是針對水力失調(diào)問題而產(chǎn)生的一種調(diào)節(jié)方法，目的是消除水力失調(diào)，達(dá)到節(jié)能降耗。由于水力失調(diào)分為靜態(tài)失調(diào)和動態(tài)失調(diào)。靜態(tài)失調(diào)是由于某些環(huán)路的阻力過小，而環(huán)路的實際流量就將超過設(shè)計流量，但由于總的流量一定，則其他部分就達(dá)不到設(shè)定流量，就會出現(xiàn)冷熱不均;在動態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)某些環(huán)路的水量發(fā)生變化時，會引起系統(tǒng)的壓力分布不均，從而干擾到其他環(huán)路，使得其他環(huán)路本不應(yīng)產(chǎn)生的變化產(chǎn)生。

二、 水力失調(diào)和水力平衡的分類

（一）靜態(tài)水力失調(diào)和靜態(tài)水力平衡

在供熱系統(tǒng)的設(shè)計、施工和材料設(shè)備的選擇方面出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致了用戶實際的管道特性阻力比值與設(shè)計要求的管道特性阻力數(shù)比值不一致，進(jìn)而致使實際流量和設(shè)計流量的不一致，這稱之為靜態(tài)水力失調(diào)。但是如果通過對供熱管道之中設(shè)計靜態(tài)水力平衡設(shè)備，并對整個供熱系統(tǒng)中的管道特性阻力比值進(jìn)行調(diào)整，使其與設(shè)計數(shù)值保持一致，并能在各個末端設(shè)備中達(dá)到設(shè)計要求，流量也能同時達(dá)到設(shè)計要求，這則稱之為靜態(tài)水力平衡。

（二）動態(tài)水力失衡和動態(tài)水力平衡

當(dāng)用戶閥門開度變化引起水流量改變時，其他用戶的流量也隨之發(fā)生改變，偏離設(shè)計要求流量，從而導(dǎo)致的水力失調(diào)，叫作動態(tài)水力失調(diào)。動態(tài)水力失調(diào)是動態(tài)的、變化的，它不是系統(tǒng)本身所固有的，是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的。在出現(xiàn)動態(tài)水力失調(diào)時，可以在管道系統(tǒng)中安裝動態(tài)水力平衡設(shè)備，當(dāng)其他用戶閥門開度發(fā)生變化時，通過動態(tài)水力平衡設(shè)備的屏蔽作用，使自身的流量并不隨之發(fā)生變化，末端設(shè)備流量不互相干擾，各用戶的實際流量與設(shè)計流量趨于一致，此時系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

三、 定流量水系統(tǒng)的水力平衡分析

（一）完全定理流量系統(tǒng)

此系統(tǒng)不含任何動態(tài)閥門，在初調(diào)完成之后閥門開度無須再做任何變動且系統(tǒng)各處的流量始終保持恒定。主要適用于末端設(shè)備無須通過流量來進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。

（二）單管串聯(lián)（帶旁通管）供暖系統(tǒng)

單管串聯(lián)供暖系統(tǒng)包括垂直雙管水平單管串聯(lián)系統(tǒng)以及垂直單管系統(tǒng)等，這種系統(tǒng)主管的流量基本不變，也是屬于定流量系統(tǒng)的一種。這種系統(tǒng)主要存在于靜態(tài)水力失調(diào)中，因此只在相關(guān)部位設(shè)置水力平衡設(shè)備即可。

（三）末端設(shè)備帶三通調(diào)節(jié)閥的暖通空調(diào)系統(tǒng)

此系統(tǒng)與單管串聯(lián)系統(tǒng)類似，各分支環(huán)路的流量基本保持不變，屬于定流量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)存在靜態(tài)水力失調(diào)，末端管路上存在一定的動態(tài)水力失調(diào)，只需在相應(yīng)部位增設(shè)水力平衡設(shè)備即可保持水力平衡。

四、 變流量水力平衡分析

（一）實現(xiàn)靜態(tài)的水力平衡的判斷依據(jù)是

當(dāng)系統(tǒng)所有的動態(tài)水力平衡設(shè)備均設(shè)定到設(shè)計參數(shù)位置，所有的末端設(shè)備的溫度控制閥門均處于全開狀態(tài)，系統(tǒng)所有的末端設(shè)備均達(dá)到設(shè)計流量。以上避免了一般的水力失調(diào)系統(tǒng)。一方面，沒有達(dá)到設(shè)計流量，另一方面，已經(jīng)遠(yuǎn)高于設(shè)計流量的問題。它解決了靜態(tài)平衡和系統(tǒng)能力問題，保證了系統(tǒng)能均衡地把足夠的水量送到各個末端設(shè)備。

（二）動態(tài)水力平衡的實現(xiàn)

1. 自力式壓差調(diào)節(jié)器，在分集水器旁通管上安裝壓差調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)分集水器壓差，當(dāng)某一分支環(huán)路流量發(fā)生變化時，在壓差調(diào)節(jié)器的作用下，分集水器壓差保持不變。其余分支環(huán)路的流量并不隨之變化，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)水力平衡。

2. 電動調(diào)節(jié)閥式，從分集水器上采集不同的壓力信號，并輸入壓差變送器中，壓差變送器輸出信號到調(diào)節(jié)器，再同調(diào)節(jié)器上設(shè)定的壓差作對比的同時輸出控制信號到電動調(diào)節(jié)閥改變旁通水量，從而保證了分集水器壓差恒定并與設(shè)計壓差一致。分集水器上任意一分支回路的流量變化都不會對其他回路產(chǎn)生影響，進(jìn)而實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

3. 調(diào)節(jié)水泵式，在分集水器上采集壓力信號，在壓差變送器中輸入壓差，并把信號傳遞給調(diào)節(jié)計，并同調(diào)節(jié)計設(shè)定壓差比較之后發(fā)送控制信號到調(diào)頻器，通過調(diào)頻器輸出調(diào)頻信號到水泵，控制水泵轉(zhuǎn)速改變水流量，使其保證分集水器壓差同設(shè)定壓差一樣，達(dá)到動態(tài)水平衡。

五、 暖通空調(diào)供暖設(shè)計中的一些問題

（一）供暖系統(tǒng)的水力平衡供暖系統(tǒng)的水力工況決定了供暖效果和質(zhì)量，如果沒有進(jìn)行詳細(xì)的水力平衡計算和設(shè)置相應(yīng)的調(diào)控的設(shè)備，會使暖通系統(tǒng)運(yùn)行水力失調(diào)現(xiàn)象發(fā)生，且由于供暖系統(tǒng)先天不足，對供暖系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)節(jié)帶來了巨大的麻煩。因此，做好前期設(shè)計計算工作和后期的運(yùn)行調(diào)試工作尤為重要。

（二）散熱器的選擇

由于目前的散熱器品種多樣，使得設(shè)計人員有了很大的選擇空間，但是也要注意根據(jù)建筑物的功能特性適當(dāng)?shù)倪x用。供暖系統(tǒng)運(yùn)行、保養(yǎng)和水質(zhì)控制等環(huán)節(jié)的提高需要一個過程，所以在選擇散熱器時應(yīng)盡量提高其適應(yīng)客觀條件的能力。

（三）系統(tǒng)的噪聲和振動

在設(shè)計時應(yīng)對系統(tǒng)運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲和振動有預(yù)見性的進(jìn)行避免或是采取有效的防治措施，將噪聲和振動的危害控制在最小范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]陳向群.淺議空調(diào)系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)[J].城市建設(shè)，2010（4）.

作者簡介：杜東朋，男，河北保定人，研究方向：暖通工程。