空調(diào)“水力平衡”問題及平衡閥的合理應(yīng)用

保證空調(diào)水系統(tǒng)的“水力平衡”是空調(diào)系統(tǒng)正常、效率高運(yùn)行的基礎(chǔ)，是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)人員工作中重點(diǎn)關(guān)注的問題；實(shí)踐表明，空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問題很難避免，唯有通過“調(diào)節(jié)”來使其恢復(fù)或者保持一種相對平衡狀態(tài)。鑒于平衡閥良好的調(diào)節(jié)功能，其被越來越多的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)人員用來緩解、改進(jìn)空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問題，相應(yīng)如何保證平衡閥應(yīng)用的科學(xué)性、合理性，也成為一個(gè)具有研究價(jià)值的課題，逐漸引起同行專家、學(xué)者們的關(guān)注。本著為了解決空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”平衡問題、加快平衡閥的合理應(yīng)用的目標(biāo)與原則，筆者結(jié)合工作實(shí)際，在總結(jié)闡釋空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”及不同種類平衡閥工作原理的基礎(chǔ)上，就不同種類平衡閥的科學(xué)合理應(yīng)用問題探索性提出應(yīng)對策略與改進(jìn)建議。

1 空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問題概述

1.1 空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”的重要性

空調(diào)水系統(tǒng)，是以水為介質(zhì)，傳輸冷水機(jī)組制冷量或者熱源供熱量至末端設(shè)備，進(jìn)而與空氣進(jìn)行熱量交換類型空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分；空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理與否，直接關(guān)系到空調(diào)系統(tǒng)各部分及整體工作的效果和運(yùn)行效率的發(fā)揮。就空調(diào)水系統(tǒng)形式而方，可以分為定流量和變流量兩種，不論是哪一種形式的空調(diào)水系統(tǒng)，其都涉及到“水力平衡”，從而滿足不利環(huán)路的水力需求。在任何一個(gè)相對大型的空調(diào)系統(tǒng)中，都需要結(jié)合相關(guān)運(yùn)行管理要求，以不同功能區(qū)域、運(yùn)行時(shí)間等為依據(jù)，將空調(diào)水系統(tǒng)劃分成不同的分路，這些分路相互之間要設(shè)法維持一種“水力平衡”狀態(tài)，不致出現(xiàn)為了緩解某一分路的流量不足問題而專門提高水泵的輸送能力。維持空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”之所以重要，是因?yàn)橐粋€(gè)“水力平衡”、功能完善的空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)能夠很好的維持效率高運(yùn)行狀態(tài)，不致因?yàn)榫植窟^冷、過熱等而反復(fù)的調(diào)節(jié)、調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行，無形中增加運(yùn)行成本。

1.2 平衡閥的空調(diào)“水力平衡”緩解作用

關(guān)于空調(diào)水系統(tǒng)的“水力平衡”，一般都是通過優(yōu)化、調(diào)節(jié)輸水管網(wǎng)自身各項(xiàng)指標(biāo)來達(dá)到“水力平衡”目的，在空調(diào)水系統(tǒng)中設(shè)置平衡閥來人為增加部分空調(diào)水系統(tǒng)支路的阻力，從而使其與不利環(huán)路達(dá)到一種平衡狀態(tài)。如果采用的空調(diào)水系統(tǒng)是“變流量”形式的，不利環(huán)路的不確定性增強(qiáng)，這時(shí)如果在管路中設(shè)置平衡閥，則會(huì)無形中增大整個(gè)空調(diào)水系統(tǒng)管網(wǎng)的壓差，相應(yīng)則需要增加水泵的輸送功率，也就增加了系統(tǒng)的初期投資。就空調(diào)水系統(tǒng)中平衡閥的應(yīng)用而言，其只能作為解決“水力平衡”問題的一種輔助水段，保證管網(wǎng)自身水力平衡才是重要的。

2 空調(diào)水系統(tǒng)“平衡閥”種類及相應(yīng)工作原理

用于緩解、改進(jìn)空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問題的平衡閥可以分為三種，它們分別稱為靜態(tài)平衡閥、動(dòng)態(tài)流量平衡閥和壓差控制閥。就靜態(tài)平衡閥而言，其采用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，同時(shí)具有流量測定和閥門調(diào)節(jié)功能；從工作原理角度，該平衡閥的主要構(gòu)成是可變流量的孔板，且?guī)в嘘P(guān)斷功能，工作過程中通過對閥門前后測量孔壓降的測量，再參考“閥門開度”讀數(shù)，就可以計(jì)算經(jīng)閥門調(diào)節(jié)后管道系統(tǒng)的水流量及變化情況。就動(dòng)態(tài)流量平衡閥而言，其能夠?qū)崿F(xiàn)閥體前后定壓差范圍內(nèi)自動(dòng)保持管道系統(tǒng)水流量的穩(wěn)定不變；這主要是緣于閥芯筒體上的曲線節(jié)流孔口加工設(shè)計(jì)，其在閥前后壓降和閥芯控制彈簧共同作用下，通過改變節(jié)流孔大小實(shí)現(xiàn)壓差范圍內(nèi)管道系統(tǒng)水流量穩(wěn)定不變的目標(biāo)。就壓差控制閥而言，其閥體具有感應(yīng)壓差變化的功能，通過感應(yīng)到的壓差信號與事先設(shè)定信號之間的比較來確定閥門開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)閥門將壓差維持在設(shè)定值范圍內(nèi)；壓差控制閥在設(shè)計(jì)上采用了彈簧-隔膜組合方法，在三種類型平衡閥中是設(shè)計(jì)比較科學(xué)、效率比較高的一種。

3 “平衡閥”在空調(diào)水系統(tǒng)中的科學(xué)合理應(yīng)用

3.1 靜態(tài)平衡閥在空調(diào)水系統(tǒng)中的科學(xué)合理應(yīng)用

如果空調(diào)水系統(tǒng)是變流量形式，那么靜態(tài)平衡閥的應(yīng)用只能用于空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問題的初步調(diào)節(jié)。靜態(tài)平衡閥在空調(diào)水系統(tǒng)中的作用不是時(shí)刻保證系統(tǒng)中某單個(gè)管道的流量值不變，其作用主要體現(xiàn)在空調(diào)水系統(tǒng)初次調(diào)試時(shí)保證與維持系統(tǒng)各個(gè)管路的流量比值符合設(shè)計(jì)流量比值；即空調(diào)系統(tǒng)初調(diào)時(shí)，如果水系統(tǒng)的總流量等于設(shè)計(jì)值，而空調(diào)水系統(tǒng)各個(gè)末端設(shè)備及管道流量也同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，那么我們說空調(diào)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“靜態(tài)水力平衡”；與其他種類平衡閥相比，靜態(tài)平衡閥更多的應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)初調(diào)。

3.2 動(dòng)態(tài)流量平衡閥在空調(diào)水系統(tǒng)中的科學(xué)合理應(yīng)用

動(dòng)態(tài)流量平衡閥的工作原理決定其更適合應(yīng)用于空調(diào)水系統(tǒng)中需保持恒定水流量的管路。只需要在空調(diào)水系統(tǒng)中某一個(gè)需要恒定流量設(shè)備的分支管路上安裝動(dòng)態(tài)流量平衡閥，就可以保證該設(shè)備始終運(yùn)行在設(shè)計(jì)流量狀態(tài)下，這即是動(dòng)態(tài)流量平衡閥的奇妙功用所在；既使并聯(lián)的外網(wǎng)管道由于流量變動(dòng)而造成壓力變化△Ｐ（△Ｐ須保持在閥門設(shè)定范圍），安裝該平衡閥的設(shè)備流量也不會(huì)發(fā)生變化。由此我們可以根據(jù)需要將動(dòng)態(tài)流量平衡閥安裝在冷凍機(jī)房冷熱源設(shè)備上；這主要是因?yàn)閯?dòng)態(tài)流量平衡閥，一方面可以始終保證機(jī)組運(yùn)行在額定狀態(tài)下，保證流量始終穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，對機(jī)組有很好的保護(hù)作用，另一方面則可以保證機(jī)組的運(yùn)行效率，使其較長時(shí)間的處于一種效率高運(yùn)行狀態(tài)，還就是可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的水溫正常。如果壓差△Ｐ處于平衡閥的設(shè)定范圍內(nèi)，那么不論壓力是增大還是減小，流量都不會(huì)發(fā)生變化；如果壓差△Ｐ超出平衡閥的設(shè)定范圍外，隨著壓力的增大流量也會(huì)隨著增大。關(guān)于動(dòng)態(tài)流量平衡閥的應(yīng)用，切忌不能與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組合使用，特別是將二者嘗試用于穩(wěn)定空調(diào)水系統(tǒng)末端設(shè)備流量，可以肯定的說這一目標(biāo)不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛糜诳照{(diào)水系統(tǒng)末端設(shè)備支路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥基本都是依據(jù)室溫變化來調(diào)整開度進(jìn)而完成流量調(diào)節(jié)的，也就是說流量是不斷的變化的，而動(dòng)態(tài)流量平衡閥作用恰恰是保持流量的恒定、穩(wěn)定。

3.3 壓差控制閥在空調(diào)水系統(tǒng)中的科學(xué)合理應(yīng)用

就壓差控制閥作用可以概括為兩點(diǎn)，一是被控環(huán)路出現(xiàn)外擾和內(nèi)擾時(shí)，保證被控環(huán)路壓差的穩(wěn)定不變，所謂外擾是指來自于網(wǎng)路的壓力波動(dòng)，而內(nèi)擾則是指內(nèi)部管路阻力的改變；二是保證各環(huán)路之間調(diào)節(jié)不相互干擾，對其中一個(gè)環(huán)路進(jìn)行調(diào)節(jié)不會(huì)引起其它環(huán)路流量的變化。一般相對大型、中型空調(diào)系統(tǒng)都采用分區(qū)分環(huán)路設(shè)計(jì)，一方面在進(jìn)行具體工程設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)于循環(huán)水泵的選型都是以不利環(huán)路的阻力為依據(jù)的，這就使得水泵近端支路往往要承受更高的揚(yáng)程，而末端支路的壓差控制閥也要因此承受更大的壓差；另一方面空調(diào)水系統(tǒng)中各環(huán)路之間、各層支路之間的壓差值可能有很大的不同，該種情況下為了避免發(fā)生“水力平衡”失調(diào)問題，需要在立管或者支管上專門安裝壓差控制閥，從而保證立管或者支管壓差始終處于一個(gè)穩(wěn)定、合適范圍內(nèi)，由于各環(huán)路調(diào)節(jié)是互不干擾的，因此可以分別進(jìn)行平衡。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，壓差控制閥還可以用來彌補(bǔ)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的不足，即壓差控制閥可以與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可配合使用，達(dá)到優(yōu)化各自功能的目的。

一般情況下，我們選擇使用的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥尺寸都是偏大的，這也造成了電動(dòng)閥大多數(shù)時(shí)間是工作在較小開度下的，此時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差會(huì)不斷變化，導(dǎo)致不能穩(wěn)定控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，重要的是無法保證電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性，而且電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的噪聲也會(huì)隨著壓差增大而增大；如果電動(dòng)調(diào)節(jié)閥處于“全開”狀態(tài)，那么則會(huì)引發(fā)被控末端設(shè)備過流問題。

針對上述情況，一個(gè)比較簡單的解決方法是在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上串聯(lián)一個(gè)靜態(tài)平衡閥，這樣可以在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥發(fā)揮作用之前消耗一部分壓差，使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度變大，進(jìn)而將流量限制在設(shè)計(jì)值。

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