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空調(diào)“水力平衡”問(wèn)題及平衡閥的合理應(yīng)用

 發(fā)布時(shí)間:2021-12-08 瀏覽次數(shù):0

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(wèn)題;實(shí)踐表明,空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問(wèn)題很難避免,唯有通過(guò)“調(diào)節(jié)”來(lái)使其恢復(fù)或者保持一種相對(duì)平衡狀態(tài)。鑒于平衡閥良好的調(diào)節(jié)功能,其被越來(lái)越多的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)人員用來(lái)緩解、改進(jìn)空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問(wèn)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)具研究?jī)r(jià)值的課題,逐漸引起同行專(zhuān)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(wèn)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(lèi)平衡閥工作原理的基礎(chǔ)上,就不同種類(lèi)平衡閥的科學(xué)合理應(yīng)用問(wèn)題探索性提出應(yīng)對(duì)策略與改進(jìn)建議。

1 空調(diào)水系統(tǒng)“水力平衡”問(wèn)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(lèi)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?jī)煞N,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(duì)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(wèn)題而專(zhuān)門(mén)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^(guò)冷、過(guò)熱等而反復(fù)的調(diào)節(jié)、調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行,無(wú)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(guò)優(yōu)化、調(diào)節(jié)輸水管網(wǎng)自身各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)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(lái)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(wú)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(wèn)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(lèi)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(wèn)題的平衡閥可以分為三種,它們分別稱(chēng)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(cè)定和閥門(mén)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(guò)程中通過(guò)對(duì)閥門(mén)前后測(cè)量孔壓降的測(cè)量,再參考閥門(mén)開(kāi)度讀數(shù),就可以計(jì)算經(jīng)閥門(mén)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(guò)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(guò)感應(yīng)到的壓差信號(hào)與事先設(shè)定信號(hào)之間的比較來(lái)確定閥門(mén)開(kāi)度,進(jìn)而調(diào)節(jié)閥門(mén)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(lèi)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(wèn)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(shuō)空調(diào)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)水力平衡;與其他種類(lèi)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(須保持在閥門(mén)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(duì)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(zhǎng)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(shuō)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(lái)調(diào)整開(kāi)度進(jìn)而完成流量調(diào)節(jié)的,也就是說(shuō)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(lái)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(duì)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(duì)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(wèn)題,需要在立管或者支管上專(zhuān)門(mén)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(guò)程中,壓差控制閥還可以用來(lái)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(kāi)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(wú)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(kāi)狀態(tài),那么則會(huì)引發(fā)被控末端設(shè)備過(guò)流問(wèn)題。

針對(duì)上述情況,一個(gè)比較簡(jiǎn)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(mén)的開(kāi)度變大,進(jìn)而將流量限制在設(shè)計(jì)值。

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