田 雷

(國(guó)核工程有限公司，上海 200233)

暖通空調(diào)水力平衡調(diào)試技術(shù)

田 雷

(國(guó)核工程有限公司，上海 200233)

通過對(duì)水力平衡原理的分析，提出了比例法和補(bǔ)償法兩種平衡調(diào)試方法，介紹了兩種方法的調(diào)試步驟和優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)兩種平衡方法的效率進(jìn)行了對(duì)比，最終得出最佳的平衡調(diào)試方法。

水力平衡，比例法，補(bǔ)償法

暖通空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)是提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)要最大程度的降低運(yùn)行成本。末端設(shè)備的功率取決于水溫度和流量，但即使最精密的控制器也不能完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)末端設(shè)備在設(shè)計(jì)流量下工作，導(dǎo)致舒適度降低，運(yùn)行成本升高，因此要想得到需要的流量，必須進(jìn)行流量的測(cè)量和調(diào)節(jié)，即水力平衡調(diào)試。文中討論暖通空調(diào)水系統(tǒng)的平衡原理和平衡方法，得出最佳的水力平衡調(diào)試方法。

1 水力不平衡的危害

1)系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。假設(shè)水系統(tǒng)各個(gè)末端的阻力相同，各支管管徑相同，則近端支管的水量會(huì)多于遠(yuǎn)端支管的水量，原因是近端支管的資用壓頭大于遠(yuǎn)端支管。系統(tǒng)越大、支管數(shù)越多、干管越長(zhǎng)、干管比摩阻越大，失調(diào)的現(xiàn)象越嚴(yán)重。如果某個(gè)支管阻力過大，會(huì)造成水量的不足。水量分配的不平衡，就會(huì)造成系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)象。2)水力不平衡，會(huì)造成系統(tǒng)水流量過大，從而使水泵運(yùn)行能耗過高。3)水力不平衡，會(huì)造成系統(tǒng)遠(yuǎn)端用戶流量過低，使系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間過長(zhǎng)。

2 水力平衡調(diào)試技術(shù)

水系統(tǒng)水力平衡調(diào)試的實(shí)質(zhì)就是將系統(tǒng)中所有空調(diào)的流量同時(shí)調(diào)至設(shè)計(jì)流量。以下主要闡述如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，使所有的空調(diào)同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量。

2.1 對(duì)水力平衡的基本要求

1)在設(shè)計(jì)工況下所有末端設(shè)備必須都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)流量。2)系統(tǒng)中任何一組末端設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，不能影響其他末端設(shè)備的正常運(yùn)行。3)控制閥兩端的壓差不能有太大的變化，閥權(quán)度要大于0.30，這樣才能進(jìn)行精準(zhǔn)的控制調(diào)節(jié)。

2.2 系統(tǒng)水力平衡的分析

1)并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：如圖1所示的平衡閥V1.1，V1.2和V1.3就構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)，并聯(lián)系統(tǒng)每個(gè)平衡閥的流量與他們的流量系數(shù)成正比，通過調(diào)節(jié)平衡閥的開度改變流量系數(shù)，從而改變流量值。如果通過調(diào)節(jié)使各個(gè)并聯(lián)平衡閥的流量與設(shè)計(jì)流量的比值一定，則通過母管的流量調(diào)節(jié)使其中一個(gè)達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，其余平衡閥也就達(dá)到設(shè)計(jì)流量，這也是比例法的調(diào)試基礎(chǔ)。

2)串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：如圖1所示的平衡閥V1與其余3個(gè)平衡閥就構(gòu)成了串聯(lián)系統(tǒng)，串聯(lián)系統(tǒng)各個(gè)平衡閥的流量一致，通過改變其中一個(gè)平衡閥的流量系數(shù)，就可以改變整個(gè)回路的流量。

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：

首先根據(jù)并聯(lián)水系統(tǒng)的流量分配特點(diǎn)，將平衡閥V1.1，V1.2和V1.3的流量調(diào)節(jié)至與系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的比值一樣，再根據(jù)串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配特點(diǎn)，調(diào)節(jié)平衡閥V1的開度，從而改變整個(gè)回路的流量，當(dāng)平衡閥V1的流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，其余3個(gè)并聯(lián)的平衡閥也同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量。在工程實(shí)際調(diào)試過程中，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)。

2.3 比例法

如圖2所示，該系統(tǒng)是一個(gè)多級(jí)串并聯(lián)系統(tǒng)，包含5組如圖1所示的串并聯(lián)系統(tǒng)，同時(shí)并聯(lián)閥組I又與平衡閥V0構(gòu)成串并聯(lián)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以利用串并聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn)，分層次進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。首先將并聯(lián)閥組1～5中的每個(gè)平衡閥的流量調(diào)節(jié)至與設(shè)計(jì)流量的比值一定，再將并聯(lián)閥組I中的每個(gè)平衡閥的流量調(diào)節(jié)至與設(shè)計(jì)流量的比值一定，最后將母管平衡閥V0的流量調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)流量，這樣每個(gè)平衡閥的流量就會(huì)達(dá)到各自的設(shè)計(jì)流量。這種通過改變平衡閥的流量系數(shù)，使回路終端的流量按相同比例發(fā)生變化的調(diào)試方法即為比例法。其特點(diǎn)是要不斷的進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算，操作較為復(fù)雜，不僅費(fèi)工時(shí)，而且對(duì)工作人員的要求也較高。為了決定哪一根支管或立管可作為平衡工作的開始點(diǎn)，比例法需要一個(gè)較長(zhǎng)的準(zhǔn)備過程。此外，采用比例法時(shí)，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)。

2.4 補(bǔ)償法

如果平衡工作無(wú)需計(jì)算每個(gè)末端裝置、支管和立管的流量比，那么，水力平衡就簡(jiǎn)單多了。以比例法為基礎(chǔ)，可以推導(dǎo)出另一種水力平衡調(diào)試方法，即補(bǔ)償法。如圖1所示，首先將平衡閥V1.1的流量調(diào)至設(shè)計(jì)流量，然后調(diào)節(jié)平衡閥V1.2至設(shè)計(jì)流量，調(diào)節(jié)平衡閥V1.2時(shí)，平衡閥V1.1的流量會(huì)變化，此時(shí)調(diào)節(jié)平衡閥V1，使平衡閥V1.1的流量保持不變。同理，以平衡閥V1.1的流量為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)平衡閥V1.3和V1使平衡閥V1.3達(dá)到設(shè)計(jì)流量。那么，此時(shí)平衡閥V1.1，V1.2，V1.3和V1都達(dá)到設(shè)計(jì)流量，根據(jù)各平衡閥的功能，可將平衡閥V1.1稱為參照閥，平衡閥V1稱為合作閥。

采用平衡閥進(jìn)行水力平衡的步驟如下：

1)對(duì)平衡閥進(jìn)行分組及編號(hào)，見圖2。

2)選擇最遠(yuǎn)端的平衡閥組V1，V1.1，V1.2和V1.3，并將這4個(gè)平衡閥開至50%，其余閥組可以關(guān)閉或部分打開。

3)調(diào)節(jié)平衡閥V1.3至設(shè)計(jì)流量。

4)調(diào)節(jié)平衡閥V1.2至設(shè)計(jì)流量，在此過程中調(diào)節(jié)平衡閥V1，使V1.3的流量不變，同理調(diào)節(jié)平衡閥V1.1至設(shè)計(jì)流量。

5)同理將平衡閥組2～5的平衡閥調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)流量。

6)選擇平衡閥組I中的最遠(yuǎn)平衡閥V1。

7)調(diào)節(jié)平衡閥V1至設(shè)計(jì)流量。

8)調(diào)節(jié)平衡閥V2至設(shè)計(jì)流量，在此過程中調(diào)節(jié)平衡閥V0使V1的流量不變。同理調(diào)節(jié)平衡閥V2～V5至設(shè)計(jì)流量。

9)此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到水力平衡。

補(bǔ)償法與比例法相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)不需要測(cè)定系統(tǒng)中所有的流量以確定從哪里開始平衡，避免了長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行初步“掃描”。

2)可以直接開始平衡立管。因?yàn)樗衅渌⒐芏伎梢员桓綦x，故無(wú)優(yōu)先問題，也可避免水泵過流量。資用壓差ΔP將大于設(shè)計(jì)值，故使所有流量都可以測(cè)量。

3)補(bǔ)償法很大的減少了平衡所需時(shí)間，因?yàn)閷?duì)每個(gè)平衡閥的流量?jī)H需調(diào)節(jié)一次，而且此流量就是正確的。

4)平衡調(diào)節(jié)可以隨著安裝進(jìn)度分階段進(jìn)行，無(wú)需工程竣工后再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新平衡。

3 工程實(shí)例

某工程一、二期項(xiàng)目各有一相同設(shè)計(jì)的辦公樓，采用中央空調(diào)系統(tǒng)，采用模塊化螺桿制冷機(jī)，以冷凍水為冷媒，設(shè)置五個(gè)立管，分五個(gè)區(qū)域供冷凍水。一期項(xiàng)目采用比例法進(jìn)行平衡調(diào)試，二期工程采用補(bǔ)償法進(jìn)行平衡調(diào)試，平衡時(shí)間見表1。

表1 比例法和補(bǔ)償法時(shí)間對(duì)比

由表1可知，比例法平衡時(shí)間為120 h，補(bǔ)償法平衡時(shí)間為73 h。補(bǔ)償法可節(jié)約40%的平衡時(shí)間，能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

通過以上論述和工程實(shí)例，我們可以得出結(jié)論，采用比例法和補(bǔ)償法都能達(dá)到平衡調(diào)試的目的。通過兩種調(diào)試方法的對(duì)比，可以看出補(bǔ)償法所需時(shí)間更短，效率更高。

[1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

Adjusting technology of HVAC hydraulic balance

TIAN Lei

(NationalNuclearEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)

Through analyzing hydraulic balancing principles, the paper puts forward two kinds of balance adjusting methods including ratio method and compensation method, introduces their adjustment procedures and merits and defects, and compares their efficiencies by combining with engineering examples, and finally obtains optimal balance adjusting method.

hydraulic balance, ratio method, compensation method

1009-6825(2014)11-0134-02

2014-01-24

田 雷(1979- )，男，碩士，工程師

TU962

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