暖通空調(diào)水系統(tǒng)水力平衡閥應(yīng)用與調(diào)節(jié)

陳健

中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司 湖北武漢 430014

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，暖通空調(diào)越來越多的應(yīng)在了各個(gè)領(lǐng)域，與此同時(shí)，暖通空調(diào)各個(gè)方面的性能也越來越受到重視，其中水系統(tǒng)的水力平衡問題越加引起人們的關(guān)注。本文簡(jiǎn)單的介紹了水系統(tǒng)水力平衡的原理以及特性等，并結(jié)合實(shí)例闡述水力平衡閥對(duì)水力平衡調(diào)節(jié)過程以及結(jié)論等。

關(guān)鍵詞：水力失調(diào)；平衡閥；系統(tǒng)平衡調(diào)試

一、前言

在建筑暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失調(diào)是最為常見的問題。水力失調(diào)引起系統(tǒng)水流量分配不合理，某些空調(diào)區(qū)域的空調(diào)水流量過剩，某些空調(diào)區(qū)域的空調(diào)水流量不足，從而造成了某些室內(nèi)空調(diào)房間出現(xiàn)過冷或過熱的現(xiàn)象，沒有達(dá)到相應(yīng)的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度。不合理的系統(tǒng)輸送冷、熱，造成能源的浪費(fèi)；或者為了解決這個(gè)問題，一味的提高水泵的壓頭，依然產(chǎn)生冷、熱量的不平衡和造成更大的能源浪費(fèi)。因此，必須選用相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥門和采取正確的調(diào)節(jié)措施，以平衡水系統(tǒng)的流量分配。

二、水力平衡調(diào)節(jié)概況

盡管一些常見的閥門，如截止閥、球閥等也有一定的調(diào)節(jié)能力，但由于其調(diào)節(jié)性能不好以及無法對(duì)調(diào)節(jié)后的流量進(jìn)行測(cè)量，所以只是定性調(diào)節(jié)，具有不準(zhǔn)確性，給工程結(jié)束后的調(diào)試工作帶來不便。所以近年來，越來越多的暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)的關(guān)鍵部件（如集水器），特別是在一些外國設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，有很多選擇水力平衡閥對(duì)系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)節(jié)（包括系統(tǒng)安裝后的調(diào)整和經(jīng)營管理調(diào)整，本文主要闡述了前者，也可以做后者的參考）。

水利平衡閥有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）具有良好的調(diào)節(jié)功能。優(yōu)質(zhì)水利平衡閥的具有直線流量特性，即在兩端壓差不變情況下，其流量與開度成線性關(guān)系；（2）流量實(shí)時(shí)可測(cè)性。通過專用的流量測(cè)量?jī)x可以在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量通過水力平衡閥的流量。

三、系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)

水系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是將系統(tǒng)中所有水力平衡閥的測(cè)量流量同時(shí)調(diào)至設(shè)計(jì)流量。

1、單個(gè)水力平衡閥調(diào)節(jié)

單個(gè)水力平衡閥的調(diào)節(jié)較為簡(jiǎn)單，只需連接專用的流量測(cè)量?jī)x表，將閥門口徑及設(shè)計(jì)流量輸入儀表，根據(jù)儀表顯示的開度值，旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，直至測(cè)量流量等于設(shè)計(jì)流量即可。

2、已有精確計(jì)算的水力平衡閥的調(diào)節(jié)

對(duì)于某些水系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了精確的水力平衡計(jì)算，系統(tǒng)中每個(gè)水力平衡閥的流量和所分擔(dān)的設(shè)計(jì)壓降是已知的。這時(shí)水力平衡閥的調(diào)節(jié)步驟如下：（1）在設(shè)計(jì)資料中查出水力平衡閥的設(shè)計(jì)壓降；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，查出（或計(jì)算出）水力平衡閥的設(shè)計(jì)流量；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)壓降和設(shè)計(jì)流量以及閥口徑，查水力平衡閥壓損曲線圖，找出這時(shí)水力平衡閥所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)開度；（4）旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，將其開度旋至設(shè)計(jì)開度即可。

3、一般系統(tǒng)水力平衡閥的聯(lián)調(diào)

對(duì)于目前絕大部分的暖通空調(diào)水系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)只有水力平衡閥的設(shè)計(jì)流量，而不知道平衡閥前后的壓差，而且系統(tǒng)中包含多個(gè)水力平衡閥，在調(diào)節(jié)時(shí)這些閥的流量變化會(huì)互相干擾。這時(shí)要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使所有的水力平衡閥同時(shí)都達(dá)到設(shè)計(jì)流量。

（1）系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的分析：

①并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：并聯(lián)系統(tǒng)各個(gè)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(diào)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(dāng)調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3調(diào)定后，KV1、KV2、KV3保持不變，則調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不變。如果將調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3流量的比值調(diào)至與設(shè)計(jì)流量的比值一致，則當(dāng)其中任何一個(gè)平衡閥的流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，其余平衡閥的流量也同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量。

②串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：串聯(lián)系統(tǒng)中各個(gè)平衡閥的流量是相同的，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥G1和調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成一串聯(lián)系統(tǒng)，則QG1=QV1+QV2+QV3；

③串并聯(lián)組合系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：如圖1所示，實(shí)際上是一個(gè)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(diǎn)，實(shí)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(diào)至與設(shè)計(jì)流量比值一致；再將調(diào)節(jié)閥G1的流量調(diào)至設(shè)計(jì)流量。這時(shí)，平衡閥V1、V2、V3、G1的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡。實(shí)際上，所有暖通空調(diào)水系統(tǒng)均可分解為多級(jí)串并聯(lián)組合系統(tǒng)。

（2）水力平衡聯(lián)調(diào)的步驟：

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

①將系統(tǒng)中的斷流閥（圖中未表示）和水力平衡閥全部調(diào)至全開位置，對(duì)于其它的動(dòng)態(tài)閥門也將其調(diào)至最大位置，例如，對(duì)于散熱器溫控閥必須將溫控頭卸下或?qū)⑵湓O(shè)定為最大開度位置；

②對(duì)水力平衡閥進(jìn)行分組及編號(hào)：按一級(jí)并聯(lián)閥組1～6、二級(jí)并聯(lián)閥組I、系統(tǒng)主閥G順序進(jìn)行，見圖2；

③測(cè)量水力平衡閥V1～V18的實(shí)際流量Q實(shí)，并計(jì)算出流量比q=Q實(shí)/Q設(shè)計(jì)；

④對(duì)每一個(gè)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比進(jìn)行分析，例如，對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組1的水力平衡閥V1～V3的流量比進(jìn)行分析，假設(shè)q1

⑤按步驟④對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組2～6分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使各一級(jí)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等；

⑥測(cè)量二級(jí)并聯(lián)閥組I內(nèi)水力平衡閥G1～G6的實(shí)際流量，并計(jì)算出流量比Q1～Q6；

⑦對(duì)二級(jí)并聯(lián)閥組的流量比進(jìn)行分析，假設(shè)Q1

⑧調(diào)節(jié)系統(tǒng)主閥G，使G的實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量。

這時(shí)，系統(tǒng)中所有的水力平衡閥的實(shí)際流量均等于設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡。但是，由于并聯(lián)系統(tǒng)的每個(gè)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(dāng)進(jìn)行后一個(gè)平衡閥的調(diào)節(jié)時(shí)，將會(huì)影響到前面已經(jīng)調(diào)節(jié)過的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當(dāng)這種誤差超過工程允許范圍時(shí)，則需進(jìn)行再一次的測(cè)量和調(diào)節(jié)。