1、1论暖通空调变流量水力系统平衡问题【摘要】本文介绍了暖通空调水系统现状、水力平衡概念、全面水力系统的实现、控制方法等几个方面的问题。希望能够给读者一定的借鉴和参考。 【关键词】暖通空调；变流量；水力平衡；控制 中图分类号： U260.4+3 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 随着人们生活水平的不断提高，对品质和节能的要求也在不断提高。伴随着空调系统的大型化发展，变流量水系统在空调中的地位越来越重要。变流量系统的全面平衡问题成为暖通空调的重要问题。 二、暖通空调水系统的现状 空调水系统具有以下特点：空调设备绝大部分时间内在远低于设计负荷情况下运转；空调水系统供回水温差远低于供暖系统的温差，
2、无法进行质调节，流量调节才是合理的做法；由于实际工程夏季冷负荷取值往往过于保守，致使冬夏季空调循环水量差别过大，循环水泵冬季运行极不经济等等。空调水系统设计有定流量系统与变流量系统之分，两种方式均是就负荷侧而言，对于冷源侧，则应根据制冷方式不同具体分析对待。主要关注的是变流量水系统的全面平衡 三、静态和动态水力平衡分析 21、静态水力失调和静态水力平衡 由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比值与设计要求的管道特性阻力数比值不一致, 从而使系统各用户的实际流量与设计要求的流量不一致引起的水力失调,叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的,是系统本身所固有的。通过增设静态
3、水力平衡设备,在水系统初调试时对系统管道特性阻力数比值进行调节, 使其与设计要求的管道特性阻力数比值一致,从而使系统总流量达到设计总流量,同时使各末端设备流量达到设计流量,可以实现静态水力平衡。 2、动态水力失调和动态水力平衡 系统实际运行过程中当某些末端阀门开度改变引起水流量变化时,系统的压力产生波动,其他末端的流量也随之发生改变,偏离末端要求流量,引起水力失调,这种水力失调叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的,它不是系统本身所固有的,是在系统运行过程中产生的。在管道系统中增设动态水力平衡设备, 利用其屏蔽作用使末端设备流量在用户阀门开度改变时互不干扰,可以实现动态水力平衡。 3、
4、全面水力平衡 全面水力平衡就是消除了静态和动态水力失调, 使系统同时达到静态和动态水力平衡。 四、变流量系统的全面水力平衡 随着人们对空气品质要求、节能意识的不断提高以及空调系统的大型化,变流量水力系统在暖通空调工程中占据越来越重要的位置。变流量系统一般既存在静态水力失调,也存在动态水力失调,因此必须采取相应3的水力平衡措施来实现系统的全面平衡。 1、静态水力平衡的实现 通过在相应的部位安装静态水力平衡设备,使系统达到静态水力平衡。实现静态水力平衡的判断依据是:当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置,所有末端设备的温控阀(电、气动阀)均处于全开位置时,系统所有末端设备的流量均达到设计流量。
5、从以上可以看出,实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备,并保证末端设备同时达到设计流量。 但是,末端设备在大部分时间是不需要这么大流量的。因此,系统不但要实现静态水力平衡,还要实现动态水力平衡。 2、动态水力平衡的实现 通过在相应部位安装动态水力平衡设备,使系统达到动态水力平衡。实现动态水力平衡的判断依据是:在系统中各个末端设备的流量达到末端设备实际瞬时负荷要求流量的同时,各个末端设备流量的变化只受设备负荷变化的影响,而不受系统压力波动的影响,即系统中各个末端设备流量的变化不互相干扰。变流量系统的动态水力平衡在保证系统供给和需求水量瞬时一致性(这个功能是由各类调节阀
6、门来实现的)的同时,避免了各末端设备流量变化的相互干扰,从而保证系统高效稳定地将设备在各个时刻所需的流量准确地输送过去。目前在暖通空调变流量系统中常用的兼具动态平衡与调节功能的动态水力平衡设备主要有动态平衡电动二通阀(风机盘管用)、动态平衡电动调节阀(各类空调箱用)等。 五、空调变水量系统全面平衡的控制方法 41、末端定压差控制方法 末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。2、末端变压差控制
7、方法 末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法： （1）控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速。 （2）将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值，使至少一个阀门全开。 3、集中控制方法 在分析末端变压差控制的基础上，摒弃末端定压差或末端
8、变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法，调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制，而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需要的数据收集到控制器后，由控制器5进行处理，然后对阀门的开启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式有更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外关于阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到，就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。 4、末端定压差控制方法 末端定压差控制方法 中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一
9、条曲线，而是一个区间，称之为 “控制带” 。控制带的确存在，而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。 六、变流量系统设计,阀门选用和试运行 1、系统设计问题 变流量与定流量系统设计的不同, 不单单是两通控制阀代替三通控制阀,由于两通控制阀的使用,变流量水系统的工作压力应总高于相应的定流量水系统的压力,而且应该设计成自平衡系统。因此,在系统设计时,必须强调控制阀及其执行机构的重要性,阀体必须是高质量的, 要经得起系统中存在的附加动压和静压。 在工程设计说明中,对安装和系统维护也应提出要求,如传感器控制盘管阀一般总
10、是控制流量。根据阀门运行的最大阀塞行程再设定差压传感器,可以进一步减少水的输送能耗。 62、控制阀的各项性能要求 （1）阀门规格的选定; （2）阀门执行机构规格的选定执行机构要具有能够紧紧关闭、使阀塞处于精确位置的能力。 （3）阀体静态额定能力要求：普通供暖通风空调用阀体的额定压力值一般是 1720 kPa,。 （4）阀体动态额定能力要求：阀体的动态额定能力是指所设计的湿润部件最大流量时的压差。 （5）流量特性要求变流量水系统的阀门、阀孔和阀塞特性,在供暖和制冷盘管的输出流量下,阀杆行程必须近似于线性作用,具有等百分比特性的阀门非常接近于这个要求。 （6）压力升高比要求变流量水系统要设计成自平衡的水力系统。 七、结束语 伴随着科技水平的发展和经济的进步，人们对节能的重视意识会越来越强。变水量空调的应用和退刚，会获得更多的社会效益和经济效益，必将具有更加广阔的发展前景。 参考文献 1王美玲，空调变流量水系统设计技术发展J.暖通空调，2010 2高范并，空调变流量水系统设计技术发展(续)J.暖通空调,2011 3王浩，高层建筑空调与节能M.上海:同济大学出版社,2000
