暖通空调水力平衡分析（精选5篇）

暖通空调水力平衡分析 第1篇

关键词：暖通,空调,水力平衡

引言

在城市建筑的相关暖通系统中, 通过空调水利系统进行常见问题的分析, 对相关水力平衡情况进行合理的调整, 从而保证暖通的正常空调的系统下完成相关的平衡控制。通过暖通系统进行水力平衡的相关输送冷热计量评估, 防止出现空调水力平衡问题, 造成输送冷热量不准确, 效率低, 直接影响整体暖通空调的能源资源控制管理。采用提高水泵的相关扬程程度, 保证正常的水力平衡, 从而加深水力能源的消耗比例, 保证水暖平衡的正常发展, 实现高效的水力平衡系统控制。

一、水力出现失调问题的原因

水力出现失调是由于暖通空调系统在供热管线路网中有多行、多路网的组网用户, 通过相关的复杂系统实现管道线路的相关连接。在网络分流运行过程中, 由于分流分配问题造成与实际的设计问题不符, 直接影响正常的流量重新分配过程, 通过热力供水完成流量之间的有效分配, 从而对水力失调的各项标准进行设定, 采用公式对水力失调比例进行分析, 从而完成水力监控。水力平衡的调节操控问题是根据水力的平衡程度进行合理的调节, 在实际的控制上需要消耗大量的能量。水力失衡的问题分为静态的和动态的。静态的是由于系统内环境出现环路阻塞, 造成实际的整体水流量降低, 不足以满足整体通过供给量, 长期造成总体流量降低, 产生一定的不平衡, 冷暖不均。在动态环境系统中, 由于水量的回路在相关的环路变化过程中出现压力水平不均的问题, 影响各种环路出现干扰问题, 直接影响其他环路产生各种影响, 在实际的水力平衡路网中对各个用户的流量进行记录, 分析用户流量和实际用量的比例情况, 通过热用户水力稳定状况完成系数统计。

二、造成水力失去平衡的类别

1静态水力失衡问题

按照供热系统进行设置, 对施工材料数据设备进行分析, 设定合理的特定用户管道阻力特性, 保证管道阻力和设计的合理性, 从而实现静态流量设计调节下, 保证供热管理中相关的设计合理性。根据供热管理中合理的特定水力平衡量进行特定管道组织比例分析, 调整供水设计数值, 实现综合性的设备设计要求, 从而保证正常的设计水力平衡要求, 实现整体的暖通空调的水力平衡系统控制。

2动态水力的平衡系统

根据动态水量的平衡程度进行用户开闸比例分析, 设定随时的用户流量监控, 防止出现设计偏离问题, 造成系统水力失调。这样的动态水力调节控制过程是具有一定的变化性的, 不是固定不变的, 是在系统的快速运行中逐步产生的。一旦出现系统的动态水力失调问题, 就需要进行管道设备的相关动态调整, 从而对相关水力平衡设备进行控制, 实现对其他用户开闸比例的变化调整, 防止各个用户在实际的流量变化设计过程出现不平衡性, 造成系统的动态水力失衡。

3定流量的暖通空调水力失衡调节系统

按照水力平衡程度对水力调节系统进行设定, 保证在整体的设计运行中实现基础流量的有效控制, 从而实现对流量的全部定量、部分定量和单独定量控制。全部定量是针对阀门的开度比例进行系统恒定流量分析, 对设备进行设定, 从而完成全部管道定量的系统调节。部分定量是根据管道的串联或并联情况进行分析, 对系统流量中的主要基本信息进行设定, 从而保证定流量的同时完成水力调整, 是有针对想的水力平衡调节设置。末端式的设备通断暖通系统是通过相关的支路连接, 保证相关的定流量系统控制, 一旦发生静态失调问题的时候, 可以采用动态末端的调整完成水动力的设备水利平衡过程。

4变量的水利平衡分析过程

根据暖通空调的相关系统节能要求, 进行变流量的水利系统暖通空调控制, 从而逐步加强变流系统中各项流量的整体符合, 控制其变化过程, 对暖通空调中相关的运行时间进行分析, 从而提高整体空调静态和动态系统的平衡, 保证调节的灵敏性, 实现高效的运行过程控制, 保证合理的节约效果。动态平衡和静态平衡的变化, 实现了变量平衡分析过程, 保证在实际的系统调剂过程中实现了暖通空调的水力平衡控制过程。

三、暖通空调中的一些水利平衡问题

在暖通供暖过程中, 由于设计的不合理, 造成暖通系统的工作·状态出现一定的影响。暖通系统在合理的供暖过程中保证了暖通供热效果, 保证对供暖设计的不利因素控制, 实现供暖的顺利开展。提高供暖系统的整体水利平衡过程, 按照水力供暖过程进行供暖效果分析, 制定合理的供暖质量控制过程, 从而在合理的供暖预算过程中, 实现合理的系统调节过程, 防止出现一系列的运行失误问题, 造成整体设计工期的延误, 整体暖通运行的工作时间加长, 甚至造成暖通系统的瘫痪问题。根据暖通的型号进行散热器的选择过程, 从众多的散热器品种中完成对散热器的合理配比, 从而加强设计人员的设计操作过程, 保证建筑物可以实现有效的使用过程。在供暖系统中, 通过对水质的合理性控制, 对暖通中的各个环节进行合理的提高, 保证散热器可以很好地实现其主要的运行效果, 保证在各种客观条件下, 实现整体各种散热效果。另外, 对系统的相关噪音进行合理的控制, 防止因为运行的振动比例程度较大, 造成在实际的设计过程中出现各种问题, 合理的有效避免相关问题, 保证有效地措施防治, 在合理的系统噪声控制下完成怒同空调的水力平衡控制检测和管理。

结语

综上所述, 通过对暖通1空调中的水力系统的有效技术要点分析, 在合理的设计过程中完成水利关键阀门的有效性控制, 正确的完成相关系统的逐步调整, 增加水力系统的平衡控制管理过程, 从水力平衡系统中完成暖通的有效空调控制管理, 从而提高暖通空调系统的整体运行过程, 提高水平动力平衡的同时完成了资源的节约, 实现了工程的设计技术规范管理, 保证了系统的动态自动化调节, 防止诸多的重复维修过程。

参考文献

[1] (瑞典) 珀蒂琼著, 杨国荣等译.全面水力平衡暖通空调水力系统设计与应用手册[J].中国建筑工业出版社, 2007, 0901:90-118.

[2]姜湘山.暖通空调设计——专业技能入门与精通[J].机械工业出版社, 2011, 0101:11-99.

暖通空调水力平衡分析 第2篇

摘要：随着社会的发展，暖通空调越来越多的应在了各个领域，与此同时，暖通空调各个方面的性能也越来越受到重视，其中水系统的水力平衡问题越加引起人们的关注。本文简单的介绍了水系统水力平衡的原理以及特性等，并结合实例阐述水力平衡阀对水力平衡调节过程以及结论等。

关键词：水力失调；平衡阀；系统平衡调试

一、前言

在建筑暖通空调水系统中，水力失调是最为常见的问题。水力失调引起系统水流量分配不合理，某些空调区域的空调水流量过剩，某些空调区域的空调水流量不足，从而造成了某些室内空调房间出现过冷或过热的现象，没有达到相应的室内设计温度。不合理的系统输送冷、热，造成能源的浪费；或者为了解决这个问题，一味的提高水泵的压头，依然产生冷、热量的不平衡和造成更大的能源浪费。因此，必须选用相应的调节阀门和采取正确的调节措施，以平衡水系统的流量分配。

二、水力平衡调节概况

尽管一些常见的阀门，如截止阀、球阀等也有一定的调节能力，但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量，所以只是定性调节，具有不准确性，给工程结束后的调试工作带来不便。所以近年来，越来越多的暖通空调工程水系统的关键部件（如集水器），特别是在一些外国设计公司设计项目中，有很多选择水力平衡阀对系统的流量分配进行调节（包括系统安装后的调整和经营管理调整，本文主要阐述了前者，也可以做后者的参考）。

水利平衡阀有两个特点：（1）具有良好的调节功能。优质水利平衡阀的具有直线流量特性，即在两端压差不变情况下，其流量与开度成线性关系；（2）流量实时可测性。通过专用的流量测量仪可以在现场测量通过水力平衡阀的流量。

三、系统水力平衡调节

水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。

1、单个水力平衡阀调节

单个水力平衡阀的调节较为简单，只需连接专用的流量测量仪表，将阀门口径及设计流量输入仪表，根据仪表显示的开度值，旋转水力平衡阀手轮，直至测量流量等于设计流量即可。

2、已有精确计算的水力平衡阀的调节

对于某些水系统，在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算，系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。这时水力平衡阀的调节步骤如下：（1）在设计资料中查出水力平衡阀的设计压降；（2）根据设计图纸，查出（或计算出）水力平衡阀的设计流量；（3）根据设计压降和设计流量以及阀口径，查水力平衡阀压损曲线图，找出这时水力平衡阀所对应的设计开度；（4）旋转水力平衡阀手轮，将其开度旋至设计开度即可。

3、一般系统水力平衡阀的联调

对于目前绝大部分的暖通空调水系统，其设计只有水力平衡阀的设计流量，而不知道平衡阀前后的压差，而且系统中包含多个水力平衡阀，在调节时这些阀的流量变化会互相干扰。这时要对系统进行调节，使所有的水力平衡阀同时都达到设计流量。

（1）系统水力平衡调节的分析：

①并联水系统流量分配的特点：并联系统各个水力平衡阀的流量与其流量系数KV值成正比（由于管道中水流速度较低，假定各并联支路上平衡阀两端的压差相等），如图1所示，调节阀V1、V2、V3组成的并聯系统，则QV1：QV2：QV3=KV1：KV2：KV3（Q为流量，KV为流量系数）。当调节阀V1、V2、V3调定后，KV1、KV2、KV3保持不变，则调节阀V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不变。如果将调节阀V1、V2、V3流量的比值调至与设计流量的比值一致，则当其中任何一个平衡阀的流量达到设计流量时，其余平衡阀的流量也同时达到设计流量。

②串联水系统流量分配的特点：串联系统中各个平衡阀的流量是相同的，如图1所示，调节阀G1和调节阀V1、V2、V3组成一串联系统，则QG1=QV1+QV2+QV3；

③串并联组合系统流量分配的特点：如图1所示，实际上是一个串并联组合系统。其中平衡阀V1、V2、V3组成一并联系统，平衡阀V1、V2、V3又与平衡阀G1组成一串联系统。根据串并联系统流量分配的特点，实现水力平衡的方式如下：

首先将平衡阀组V1、V2、V3的流量比值调至与设计流量比值一致；再将调节阀G1的流量调至设计流量。这时，平衡阀V1、V2、V3、G1的流量同时达到设计流量，系统实现水力平衡。实际上，所有暖通空调水系统均可分解为多级串并联组合系统。

（2）水力平衡联调的步骤：

如图2所示，该系统为一个二级并联和二级串联的组合系统，（V1～V3、V4～V6、….V16～V18）为一级并联系统，又分别与阀组I（G1、G2…G6）组成一级串联系统；阀组I为二级并联系统，又与系统主阀G组成为二级串联系统。该系统水力平衡联调的具体步骤如下：

①将系统中的断流阀（图中未表示）和水力平衡阀全部调至全开位置，对于其它的动态阀门也将其调至最大位置，例如，对于散热器温控阀必须将温控头卸下或将其设定为最大开度位置；

②对水力平衡阀进行分组及编号：按一级并联阀组1～6、二级并联阀组I、系统主阀G顺序进行，见图2；

③测量水力平衡阀V1～V18的实际流量Q实，并计算出流量比q=Q实/Q设计；

④对每一个并联阀组内的水力平衡阀的流量比进行分析，例如，对一级并联阀组1的水力平衡阀V1～V3的流量比进行分析，假设q1

⑤按步骤④对一级并联阀组2～6分别进行调节，从而使各一级并联阀组内的水力平衡阀的流量比均相等；

⑥测量二级并联阀组I内水力平衡阀G1～G6的实际流量，并计算出流量比Q1～Q6；

⑦对二级并联阀组的流量比进行分析，假设Q1

⑧调节系统主阀G，使G的实际流量等于设计流量。

暖通空调水力平衡分析 第3篇

水力平衡与平衡阀的理念自20世纪60年代在瑞典诞生以来, 得到了快速的发展与完善。20世纪90年代初水力平衡与平衡阀的概念引入中国, 国内的平衡阀市场也逐渐成长起来, 各式的平衡阀涌现出来, 也促使了人们对水力平衡的重视以及水力平衡技术的研究。浙江中控自动化仪表有限公司研发的OPtisys中央空调能源管理控制系统, 其中基于能量平衡的区域动态水力均衡控制技术成功应用于某医院的中央空调系统项目, 节能效果显著。

1 水力失调与水力平衡

1.1 概念

在中央空调冷 (热) 水系统中, 各冷 (热) 负荷的实际流量与设计需求流量的不一致性叫做该负荷区域水力失调。

相反, 在中央空调冷 (热) 水系统中, 各冷 (热) 负荷的实际流量与设计需求流量相符, 则该区域水力平衡。

1.2 静态水力失调与静态水力平衡

由于设计、施工及设备材料等原因导致系统管道特性阻力数比值与设计要求管道特性阻力数比值不一致, 从而使系统各区域的实际流量与设计流量不一致, 引起系统的水力失衡叫做静态水力失调。

对于静态水力失调的系统常用的调节方式是在管路系统中增设静态水力平衡设备 (如静态水力平衡阀) 来调节管道特性阻力数比值, 使其与设计的管道特性阻力数比值相一致, 若系统总流量达到设计流量, 各环的各区域流量自然达到设计流量, 静态水力平衡是解决静态平衡系统能力的问题。

1.3 动态水力失调与动态水力平衡

在中央空调系统的实际运行中, 当某些区域的阀门开度改变时, 此区域的水流量发生变化, 系统的压力也随之变化, 这会导致其他区域的水流量也发生变化, 偏离设计所需流量, 因而导致的水力失调叫动态水力失调。

动态水力失衡是系统运行中产生的、随机的, 不是系统本身固有的。对于动态水力失衡系统的调节是在管路系统中增设动态水力平衡调节设备 (如动态平衡阀、流量调节器、压差调节器) , 当其他区域流量发生变化时, 通过动态水力平衡设备的屏蔽作用, 使自身区域的流量不随之发生变化, 各区域的流量互不影响, 此时达到该区域的水力动态平衡。

2 中央空调管路系统

在大型的现代建筑中央空调系统中, 冷冻水 (热水) 多部分是由闭式循环管路系统输配到各个末端的空调用冷 (热) 设备上。由于建筑物结构的复杂性与功能的多样性, 至使空调的水系统往往根据末端负荷的不同分成若干个供冷 (热) 区域, 每个区域由一个供水环路供冷 (热) 。

2.1 同程式管路系统

空调水流经过供、回水干管间每一并联环路中的循环管道路程基本相等。

(1) 竖向干管同程式管路的布置方式如图1所示。

(2) 水平支管同程式管路的布置方式如图2所示。

同程式管路优点:末端换热器阻力基本相等时, 由于并联的各环路管路总长度基本相等, 所以水力稳定性好, 各环路水量分配均衡, 调节十分方便。

2.2 异程式管路系统

空调水流经供、回水干管间每一并联环路中的循环管道路程不相等。

(1) 竖向干管异程式管路的布置方式如图3所示。

(2) 水平支管异程式管路的布置方式如图4所示。

要实现中央空调系统的高效节能运行, 首先要注重静态平衡设计, 即在设计过程中精确计算, 对每个环路 (同程式与异程式) 进行水力平衡计算, 对于压差悬殊的环路采取有效措施, 使得设计工况与实际运行工况接近, 选择合适的流量调节阀实现静态水力平衡, 这也是此系统运行时实现动态水力平衡调节的必要条件。其次 (也是非常重要的) 是设计合理的动态水力平衡设备, 使不同区域的流量间互不干扰, 实现动态平衡。由于中央空调系统的时变性, 中央空调系统是一个动态多变的系统, 只有实现了动态水力平衡才是真正的水力平衡系统, 才能满足中央空调系统准确供冷 (热) 的条件。

但遗憾的是, 系统设计、施工、设备材料及系统运行管理都存在问题。水力失衡的现象在中央空调系统中一直普遍存在, 水力失衡的主要表现有:

1) 各区域空调效果不均衡, 某些区域温度过高, 达不到空调效果;某些区域温度过低, 超过标准, 造成能源浪费。

2) 系统流量分配失衡, 某些区域 (有利环路) 流量过剩, 某些区域 (不利环路) 流量不足, 且无论如何动态调节阀门都无法达到设计要求。

3) 由于空调系统的时滞性, 要满足不利环路区域的用户对空调效果的需求, 空调设备要提前开启, 这样就会大大增加空调系统的能耗。另外水力失衡的系统要比水力平衡的系统达到设定温度的时间久, 所以在无形中增加了系统能耗。

可见水力不平衡直接造成空调舒适性与服务质量的下降, 形成恶性循环, 空调效果达不到要求, 增加开启设备台数, 最终形成“大马拉小车”的现象, 促使空调系统的能耗大幅上升。

3 区域动态水力均衡控制技术

区域动态水力均衡控制技术是对中央空调系统水力平衡技术长期探索、研究、实践与总结的产物, 是一种以满足各区域能量需求为目标的新型水力平衡技术, 它能够动态调节与分配各区域的水流量 (能量) 使得每个区域都能获得所需的能量 (冷量或热量) , 是一种更科学、更实用的动态水力平衡实现的方法。区域动态水力均衡控制装置构成如图5所示。

区域动态水力均衡控制, 不同于单个阀门各自为单位的分散局部水力控制, 它是一种基于整个空调水力系统工况的控制, 其主要由计算机、控制软件、动态水力平衡控制器、电动调节阀、温度、压力传感器和热量表等构成。

在中央空调多区域的供冷中, 其中某个区域的冷冻水所供给的冷量Q是否与末端负荷的需求相匹配, 直接反映在环路的回水温度或温差上。当环路的回水温度或温差等于其设定值时, 表明所提供的冷量与末端负荷的需求相匹配, 否则表明所提供的冷量与末端负荷的需求不匹配, 也就说明这个区域的冷量供需不平衡;当多个区域之间的回水温度或温差都不一样时, 则说明多个区域之间存在着冷量不均衡的现象。单个区域的冷量供需不平衡和多个区域之间的冷量分配不平衡都会造成空调冷量输送的极大浪费, 因此控制系统通过中央空调多区域冷热量均衡分配节能控制技术调节单个区域的供需平衡和多个区域之间的冷量平衡可以达到明显的节能效果。

中央空调多区域冷热量均衡分配节能控制, 是以各个环路的回水温度或温差作为被控变量, 根据实际测量的各个环路的回水温度或温差, 计算其与设定温差值的偏差及偏差变化率, 然后通过系统专用控制器调节相应环路供水端的水泵频率 (或台数) , 对相关区域的水流量进行动态调节, 使得各个区域水流量所提供的冷量与末端负荷需求的冷量相匹配, 从而实现回水温度或温差趋于一致, 接近设定温差, 从而保证每个区域的冷量供需平衡和各区域之间冷量的分配平衡, 从而达到极其显著的节能效果。

多区域冷热量平衡控制策略节能分析 (加装静态平衡阀的情况下) 如表1所示。

对于分水器出水三个环路的空调系统, 按管阻差值最大为20%, 假如多环路的设计流量为80 m3/h, 在各环路加装静态平衡阀的情况下分析:从表1可知, 当每个环路的负荷需求为60%时, 实际需求总流量为144 m3/h, 此时为了满足各环路区域末端空调的效果, 必须把最不利环路3的流量加大到48m3/h, 此时最有利环路1的流量已经达到67 m3/h, 环路2的流量也达到了58 m3/h, 这样就会出现29 m3/h的浪费现象, 能量浪费达到了17%, 其他部分负荷的流量变化情况详见表1。

采用区域冷 (热) 量平衡控制策略后, 根据加权平均来计算年节电率:

根据现场实施项目的数据, 中央空调系统一年耗电:1 921 787.4k W·h (冷水主机耗电:1 277 987.4k W·h, 水泵耗电:577 200 k W·h, 风机耗电66 600k W·h) , 约192万元。

所以得出使用了区域动态水力均衡控制技术后可以节能:

1 277 987.4×14.6%=186 586.16, 约19万k W·h。

4 结束语

在倡导绿色节能建筑的今天, 当“低碳”成为建筑健康发展的内生力量时, 节能建筑已不再是绿色建筑部品的简单“堆砌”, 而是更多地凝聚优质“元素”组合的力量, 越发呈显出合理节能、有效控制管理系统, 中控OPtisys中央空调管理控制系统充分考虑了各种建筑类型、末端使用情况、产品性能、设计方案、节能控制策略和高效节能管理方式等因素, 在保证环境舒适度的同时, 最大限度地降低建筑能耗。

摘要：介绍了中央空调系统水力平衡与水力失调的概念及空调管路系统, 针对中央空调系统中水力失调的现状, 提出区域动态水力均衡控制技术在实际中央空调系统项目中达到10%20%的节能率, 节能效果显著的同时也提高了空调系统的舒适性。

关键词：区域动态水力均衡控制技术,水力平衡,水力失调

参考文献

暖通空调水力平衡分析 第4篇

关键词：水力平衡,水力平衡性,初调节,运行调节

1 水力平衡与水力稳定性的意义

在供暖系统中, 水力失调是最常见的问题, 由于水力失调导致系统流量分配不合理, 某些管道流量过剩, 某些管道流量不足, 系统输送热量不合理, 从而引起能量的浪费。水力平衡是针对水力失调问题而产生的一种调节方法, 目的是消除水力失调, 达到节能降耗。水力平衡的原理也就是克服水力失调的原理。水力稳定性问题主要存在于区域综合供热系统中。由于区域综合供热系统中各用户的用热目的 (如生产工艺用热、生产热水供应和采暖等) 不一样, 当某些用户改变热水流量 (如关闭, 调节等) 时, 常会使其他用户的规定流量随之发生变化, 出现水力失调。在单纯的采暖系统中, 各用户流量改变的可能性小, 水力稳定性问题也就不大, 但就水力工况而言, 任何管网都具有不同程度的水力稳定性问题。水力稳定性与水力平衡有联系也有区别。在计算室内外管网管道直径和各节点压力时, 为了保证各用户或热设备都能得到应有的流量, 必须使各环路的压力损失相等。尽管各用户的设计热水流量不同, 但各串联和并联环路的管径选择应保证各用户能得到设计热水流量, 为此要求采暖系统各并联环路之间达到水力平衡即压力损失平衡, 但由于采暖系统的并联环路较多, 而且管径规格有限, 又不能都装置平衡阀控制, 所以很难达到完全平衡, 只能控制压力损失偏差限度。我国《实用供热空调设计手册》规定计算热水采暖系统各并联环路之间的压力损失差值时, 不应超过表1规定。

2 水力稳定性的计算

计算各用户或各管道流量变化的基本公式:

式中:G为通过任何管段或局部系统的水流量;H为始端作用压头;α为流通率 (或称通导系数) 函数;

式中:S=1/α2为管段或局部系统的水力特性值或阻力数;S和α值是管网构造的特性, 只和管段的管径、长度、管道内壁的绝对粗糙度以及管道局部阻力当量长度的大小有关, 即S取决于管段本身。在阀门开启度不变的情况下, S与α不随流量变化而变化。串联管道的总水力特性值S可利用各串联管段的流量相等和阻力相加的原则求得, 即:

并联管段的总水力特性值S可利用公共节点的压力相等, 总流量为并联管段流量之和的公式求得, 即

并联管段种的各分支管段的流量可用下式计算:

利用以上公式可初步计算各管段节点的水力特性值, 并求出各管段各用户的流量。管网水力稳定性与用户流量可能达到的极限值Gmax有关。当只剩一户运行而其他用户全部关闭时, 热源出口出的作用压差全部作用在这个用户上, 用Hr表示, 由此可得:Gmax=αHr0.5。在正常工况下设计流量Gg=αHy0.5, Hy为用户的设计作用压头, 极限流量与设计流量的比值Xmax为极限失调度。

当Hr/Hy越大时, 极限失调度也越大。

水力稳定性与水力失调度相反, 可用水力稳定系数y值表示:y=Gg/

式中Hw为管网干管在正常工况下的压力损失。从式 (7) 可看出水力稳定性系数y值有两个极限值, 当管网干管压力损失Hw=0时 (即干管直径为无限大) , y=1, 则水力稳定性达到最好的极限, 在运行中任何用户发生流量改变时, 其他用户均不受影响;当Hw=∞时, 即干管直径为无限小时, y=0, 则水力稳定性达到最坏的极限, 在运行中任何用户流量改变时, 其改变的流量将全部转移到这个用户上。显然, 这两种极限值都是不存在的, 实际管网的水力稳定性总是在0和1之间。

Xmax和y是在设计阶段决定的, 运行中实际发生的水力失调度还要看有没有用户发生流量改变, 流量改变的幅度, 以及此用户在管网中的位置等因素。

3 提高水力稳定性的措施

提高水力稳定性的主要方法是相对地减少网路干管的压降, 或相对地增大用户系统的压降。为了减少网络干管的压降, 需要适当增大网络干管的管径, 即在进行网络水力计算时, 选用较小比摩阻R值, 适当地增大靠近热源的网路干管的直径。为了增大用户系统的压降, 可采用水喷射器, 调压板, 安装高阻力小管径阀门等措施。除此之外, 在运行中还应合理地进行网路的初调节和运行调节, 将网路干管上的所有阀门尽量开大, 把剩余的作用压差消耗在用户系统上。

早期的供热系统多是定流量系统, 这种系统受到的扰动比较小, S值相对固定, 都是通过设置高阻力阀门和调整管径达到各环路之间的压力损失差值不超过规定。蝶阀、截止阀因其高阻力并具有一定的调节性被广泛应用于这类系统中。随着人们对供热品质要求和节能意识的不断提高变流量系统在工程中占据越来越重的位置, 可在各用户引入口处安装必要的自动调节装置 (如平衡阀等) , 改变用户系统总阻力系数Sy, 以适应用户变化工况的作用压差, 从而保证流量恒定。

为了提高热水网的水力稳定性, 保证供暖系统的正常运行, 减少无效能量损失, 并便于系统初调节和运行调节, 在热水供暖系统设计中, 必须在节省造价的同时, 尽量提高系统的水力稳定性。

4 结论

热水供暖系统的室内外管网都具有一定程度的水力稳定性, 水力稳定性的好坏, 表现在运行中某些用户的流量改变时, 其它用户的流量随之而变化的程度。提高用户的压力损失可以调高水力稳定性, 但必须看到这首先要有利于水力平衡。达到水力平衡的管网, 在运行中由于某些用户的流量改变, 还会产生水力失调, 这种失调是后天性的, 往往是暂时的。从这点看, 水力平衡和水力稳定性又有共同性和相似性, 但必须看到两者的差别。不能将水力平衡问题说成是水力稳定性问题, 也不能将增加热用户系统的作用压头与提高水力稳定性片面地等同起来。如果认为在网路不进行阻力平衡, 投运后不进行初调整的情况下, 只要将网路与用户的计算压力损失比控制在一定范围内, 就不会产生严重的水力失调和压力失调是错误的。

在设计和安装阶段, 如果水力平衡做得不好, 则会造成水力失调。这种失调是先天性的, 其影响是至始至终的, 所以必须重视水力平衡和初调整工作。设计人员应按照工程实际、系统形式、特点、正确计算水力平衡, 而作为设计人员不能因为加设了高阻力水力阀门而忽略了水力平衡计算这个基本工作。尽管水力平衡比较繁琐, 我们仍然应该在设计中踏实地做好这一工作。

参考文献

[1]陆耀庆等, 实用供热空调设计手册 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

暖通空调水力平衡分析 第5篇

水力失调是暖通空调中较为常见的问题, 解决这个问题需要采取相应的措施改善系统流量分流的不均衡, 可以实行调节阀门的办法。在现在的市场上, 某些通用的阀门具有一定的调节能力, 例如应用广泛的球阀、截止阀等。然而, 由于这些通用的部件的调节性能不太好, 而且也无法对调节后的系统流量进行检测和测量。所以, 这种调节在某些方面较为固定, 也存在不准确性。甚至会在工程安装完后对后期的调试工作和运行管理带来一定麻烦。由于众多因素的影响, 近年来, 对暖通空调工程水系统的关键位置, 在设计的工程中选择适合使用的水力平衡阀, 一般采用自力式流量控制阀或自力式压差调节阀来调节系统的流量分配情况。

2 系统水力平衡调节

暖通空调的水系统平衡调节其实质是通过系统的水力平衡阀来测量流量的分配, 同时, 将系统流量可以按设计或实际需要设定。而对于水力平衡阀的利用, 是根据其良好的调节特性和对流量的实时可测性成为首选。系统水力平衡调节根据其自身的作用和应用的范围, 可分为单个水力平衡阀、已有精确计算的水力平衡阀和一般系统水力平衡阀。

2.1 系统水力平衡的分类

对其划分的分析来看, 单个水力平衡阀基于其简单的调节相对应用广泛。将专用的流量测量仪表与单个水力平衡阀相连接, 把相应的设计流量和阀门口径同时输入仪表中, 再根据仪表的开度值的显示, 来旋转调节水力平衡阀, 使测量流量和设计流量相吻合就行了。

然而, 对于一些在设计时就进行测算的系统, 水力平衡的计算已经较为精确了, 而且在设计中已经将系统的每个水力平衡阀的流量和分担的压力降已经事先告知了。然后就可以直接根据调节步骤来进行, 首先需要查明水力平衡阀的设计压降, 而这个数据可以在设计资料中获得。然后, 在设计图纸中计算出水力平衡阀的设计流量, 再根据阀门口径以及设计的流量和压降对照水力平衡阀的压损列线图, 找出设计好的开度, 转动水力平衡阀的手轮, 达到标准即可。

2.2 一般系统水力平衡阀的联调

对于一般系统水力平衡阀, 由于其系统中包含多个水力平衡阀, 而且设计的时候只知道设计流量, 不知道压差, 所以很多的暖通空调水系统在调节时, 多个阀门之间的流量变化会相互干扰, 所以一般系统水力平衡阀之间采用了并联、串联或是串并联同时使用的系统流量分配结构。

在并联水系统流量分配中, 各个水力平衡阀的流量分配的标准与流量的系数KV值成正比的。调节阀的并联系统由V1、V2、V3三部分组成。在调节过程中, 将三个调节阀的流量比值和设计流量保持一致, 只要三个之中的任何一个平衡阀的流量达到设计流量的标准, 另外两个平衡阀的流量就会同时达到标准的设计流量。因此, 在串联的系统中, 各个平衡阀的流量是相同的。由于综合的串、并联系统的操作和应用更为广泛, 几乎所有的暖通空调水系统也都可以分解为多个串、并联组合系统。

值得关注的是, 当系统中全部的水利平衡阀的设计流量跟实际流量同等时, 系统才可以发挥水力平衡的作用。但是, 由于各种不同系统中, 每个分支处的管道流程和阀门、弯头等配件存在差异, 所以会导致各并联平衡阀的两个端点的压差不相等。所以, 为了防止对最后一个平衡阀的调整而影响到整体平衡阀的准确性, 产生不必要的误差, 应该将误差的允许范围降到最小值, 从而应进行多次的测量和调节。

3 现有水力平衡调节方法的局限性

水力平衡可分为动态水力平衡和静态水力平衡两类。静态的水力平衡的形成, 是在稳定的流量状态下, 各分支环路的设计流量与其实际流量基本持平的情况。然而, 在变动的流量状态下, 如果分支环路的所需流量和实际流量基本相等, 就 是实现了动态水力平衡。对于静态水力平衡, 可以较好地解决系统能力和静态平衡的问题, 在一定情况下可以确保系统输送的流量较为均衡地到达各环路末端。这样可以避免实际流量的分配不均。

3.1 常用的水力平衡的调节方法

在供热系统中, 水力失调是导致用户冷热不均、能源消耗过高的很重要原因。在水力失调的状态下, 正常的水力平衡遭到破坏, 系统无法按照设计当初的条件运行。靠近热源的用户, 由于供、回水的压差大, 供水量会超过设计流量;而较远端的用户由于供、回水压差较小, 供水量明显不足。要解决这个问题, 可以采取在环路中部的位置增加适当的阻力, 减轻水泵两端的流量不平衡造成的负担, 使流向各个环路的水流量基本平衡。这个过程就是实现了水力平衡调节的基本原理。所以, 对于水力平衡调节的实质就是通过改变系统内部的阻力消除系统富裕压力, 从而增大有力环路的阻力。

静态水力平衡是定流量系统, 其水力失衡的调节较为简单, 在相关部位安装静态水力平衡设备就可以了。在定流量系统中, 水力平衡因其简单的操作也在一定程度上造成了很大的能量浪费的弊端。由于现今各种外在环境的变化, 供热的负荷加大。如果用户长时间地保持最大限度的恒定水流量的输送, 会导致大量的能量的浪费, 系统的经济性也随之变差。

3.2 动态水力平衡调节方法的局限性

因为现有的动态水力平衡方法具有一定的局限性, 所以尽管暖通空调处于大范围应用的状态, 但依然存在水力平衡的问题。近年来, 现代建筑的内部功能不仅多样化, 而且较为复杂, 对暖通空调的运行也产生了影响。而动态水力平衡的变流量系统的环路之间也存在水力耦合的缺陷, 所以其平衡的作用是有限的。同时, 动态水力平衡方法也只是局部的水力控制, 无法对全系统的水力状况进行调节。所以在不破坏暖通空调供热质量的情况下, 造成了一定的能量浪费。

总而言之, 暖通空调系统是动态多变的。由于暖通空调的自身系统的负荷不断改变, 也会影响不同环路的水流量的需求随之改变。这是水力失调的常见问题, 虽然我们不能立竿见影解决全部问题, 因为解决问题不可能仅仅靠一种模式。但我们要因地制宜, 有的放矢地逐步改善和提高供热系统的运行和管理水平;还要加强水力平衡调节的技术研究, 合理用能, 降低能耗, 实现水力平衡, 更好的促进暖通空调的应用。

摘要：随着经济的发展, 社会水平的提高, 人们越来越注重家居环境的优化。暖通空调系统作为现代家居建设的重要设施之一, 有着很重要的地位。本文通过对暖通空调水系统的水力平衡技术和系统水力平衡调节的分析, 指出了其中的局限因素, 从而有效地提高暖通空调系统的经济实用性。