暖通空調(diào)水系統(tǒng)水力平衡閥應(yīng)用與調(diào)節(jié)

　　本文闡述了暖通空調(diào)水系統(tǒng)中選用水力平衡閥的原理，并介紹了水力平衡閥的特性，以及應(yīng)用水力平衡閥對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)的步驟、方法，結(jié)合工程實(shí)例詳細(xì)闡述了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的要求、過(guò)程和結(jié)論。

1、概述

　　在建筑物暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失調(diào)是最常見(jiàn)的問(wèn)題。由于水力失調(diào)導(dǎo)致系統(tǒng)流量分配不合理，某些區(qū)域流量過(guò)剩，某些區(qū)域流量不足，造成某些區(qū)域冬天不熱、夏天不冷的情況，系統(tǒng)輸送冷、熱量不合理，從而引起能量的浪費(fèi)，或者為解決這個(gè)問(wèn)題，提高水泵揚(yáng)程，但仍會(huì)產(chǎn)生熱(冷)不均及更大的電能浪費(fèi)。因此，必須采用相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥門(mén)對(duì)系統(tǒng)流量分配進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　雖然某些通用閥門(mén)如截止閥、球閥等也具有一定的調(diào)節(jié)能力，但由于其調(diào)節(jié)性能不好以及無(wú)法對(duì)調(diào)節(jié)后的流量進(jìn)行測(cè)量，因此這種調(diào)節(jié)只能說(shuō)是定性的和不準(zhǔn)確的，常常給工程安裝完畢后的調(diào)試工作和運(yùn)行管理帶來(lái)極大的不便。因此近些年來(lái)，在越來(lái)越多的暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)的關(guān)鍵部位(如集水器)、特別是在一些國(guó)外設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目中，均大量地選用水力平衡閥來(lái)對(duì)系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)節(jié)(包括系統(tǒng)安裝完后的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行管理調(diào)節(jié)，本文主要闡述的是前者，也可作后者的參考)。

　　水力平衡閥有兩個(gè)特性：

　　a.具有良好的調(diào)節(jié)特性。一般質(zhì)量較好的水力平衡閥都具有直線流量特性，即在閥二端壓差不變時(shí)，其流量與開(kāi)度成線性關(guān)系;b.流量實(shí)時(shí)可測(cè)性。通過(guò)專(zhuān)用的流量測(cè)量?jī)x表可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流過(guò)水力平衡閥的流量進(jìn)行實(shí)測(cè)。

2、系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)

　　水系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是將系統(tǒng)中所有水力平衡閥的測(cè)量流量同時(shí)調(diào)至設(shè)計(jì)流量。

2.1、單個(gè)水力平衡閥調(diào)節(jié)：

　　單個(gè)水力平衡閥的調(diào)節(jié)是簡(jiǎn)單的，只需連接專(zhuān)用的流量測(cè)量?jī)x表，將閥門(mén)口徑及設(shè)計(jì)流量輸入儀表，根據(jù)儀表顯示的開(kāi)度值，旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，直至測(cè)量流量等于設(shè)計(jì)流量即可。

2.2、已有精確計(jì)算的水力平衡閥的調(diào)節(jié)：

　　對(duì)于某些水系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了精確的水力平衡計(jì)算，系統(tǒng)中每個(gè)水力平衡閥的流量和所分擔(dān)的設(shè)計(jì)壓降是已知的。這時(shí)水力平衡閥的調(diào)節(jié)步驟如下：a.在設(shè)計(jì)資料中查出水力平衡閥的設(shè)計(jì)壓降;b.根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，查出(或計(jì)算出)水力平衡閥的設(shè)計(jì)流量;c.根據(jù)設(shè)計(jì)壓降和設(shè)計(jì)流量以及閥口徑，查水力平衡閥壓損列線圖，找出這時(shí)水力平衡閥所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)開(kāi)度;d.旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，將其開(kāi)度旋至設(shè)計(jì)開(kāi)度即可。

2.3、一般系統(tǒng)水力平衡閥的聯(lián)調(diào)：

　　對(duì)于目前絕大部分的暖通空調(diào)水系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)只有水力平衡閥的設(shè)計(jì)流量，而不知道壓差，而且系統(tǒng)中包含多個(gè)水力平衡閥，在調(diào)節(jié)時(shí)這些閥的流量變化會(huì)互相干擾。這時(shí)如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使所有的水力平衡閥同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量呢?

2.3.1、系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的分析：

　�、俨⒙�(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：并聯(lián)系統(tǒng)各個(gè)水力平衡閥的流量與其流量系數(shù)KV值成正比(由于管道中水流速度較低，假定各并聯(lián)支路上平衡閥兩端的壓差相等)，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成的并聯(lián)系統(tǒng)，則QV1：QV2：QV3=KV1：KV2：KV3(Q為流量，KV為流量系數(shù))。當(dāng)調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3調(diào)定后，KV1、KV2、KV3保持不變，則調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不變。如果將調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3流量的比值調(diào)至與設(shè)計(jì)流量的比值一致，則當(dāng)其中任何一個(gè)平衡閥的流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，其余平衡閥的流量也同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量。②串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：串聯(lián)系統(tǒng)中各個(gè)平衡閥的流量是相同的，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥G1和調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成一串聯(lián)系統(tǒng)，則QG1=QV1+QV2+QV3;③串并聯(lián)組合系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：如圖1所示，實(shí)際上是一個(gè)串并聯(lián)組合系統(tǒng)。其中平衡閥V1、V2、V3組成一并聯(lián)系統(tǒng)，平衡閥V1、V2、V3又與平衡閥G1組成一串聯(lián)系統(tǒng)。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：首先將平衡閥組V1、V2、V3的流量比值調(diào)至與設(shè)計(jì)流量比值一致;再將調(diào)節(jié)閥G1的流量調(diào)至設(shè)計(jì)流量。這時(shí)，平衡閥V1、V2、V3、G1的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡。實(shí)際上，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)。

圖1 系統(tǒng)示意圖

2.3.2、水力平衡聯(lián)調(diào)的步驟：

　　如圖2所示，該系統(tǒng)為一個(gè)二級(jí)并聯(lián)和二級(jí)串聯(lián)的組合系統(tǒng)，(V1～V3、V4～V6、…V16～V18)為一級(jí)并聯(lián)系統(tǒng)，又分別與閥組I(G1、G2…G6)組成一級(jí)串聯(lián)系統(tǒng);閥組I為二級(jí)并聯(lián)系統(tǒng)，又與系統(tǒng)主閥G組成為二級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)。該系統(tǒng)水力平衡聯(lián)調(diào)的具體步驟如下：①將系統(tǒng)中的斷流閥(圖中未表示)和水力平衡閥全部調(diào)至全開(kāi)位置，對(duì)于其它的動(dòng)態(tài)閥門(mén)也將其調(diào)至最大位置，例如，對(duì)于散熱器溫控閥必須將溫控頭卸下或?qū)⑵湓O(shè)定為最大開(kāi)度位置;②對(duì)水力平衡閥進(jìn)行分組及編號(hào)：按一級(jí)并聯(lián)閥組1~6、二級(jí)并聯(lián)閥組I、系統(tǒng)主閥G順序進(jìn)行，見(jiàn)圖2;③測(cè)量水力平衡閥V1~V18的實(shí)際流量Q實(shí)，并計(jì)算出流量比q=Q實(shí)/Q設(shè)計(jì);④對(duì)每一個(gè)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比進(jìn)行分析，例如，對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組1的水力平衡閥V1~V3的流量比進(jìn)行分析，假設(shè)q1<q2<q3，則取水力平衡閥V1為基準(zhǔn)閥，先調(diào)節(jié)V2，使q1=q2，再調(diào)節(jié)V3，使q1=q3，則q1=q2=q3;⑤按步驟④對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組2～6分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使各一級(jí)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等;⑥測(cè)量二級(jí)并聯(lián)閥組I內(nèi)水力平衡閥G1~G6的實(shí)際流量，并計(jì)算出流量比Q1-Q6;⑦對(duì)二級(jí)并聯(lián)閥組的流量比Q1~Q6進(jìn)行分析，假設(shè)Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Q6，將水力平衡閥G1設(shè)為基準(zhǔn)閥，對(duì)G2～G6依次進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至調(diào)至Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6，即二級(jí)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等;⑧調(diào)節(jié)系統(tǒng)主閥G，使G的實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量。這時(shí)，系統(tǒng)中所有的水力平衡閥的實(shí)際流量均等于設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡。但是，由于并聯(lián)系統(tǒng)的每個(gè)分支的管道流程和閥門(mén)彎頭等配件有差異，造成各并聯(lián)平衡閥兩端的壓差不相等。因此，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(guò)的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當(dāng)這種誤差超過(guò)工程允許范圍時(shí)(如實(shí)例中的5%)，則需進(jìn)行再一次的測(cè)量和調(diào)節(jié)。

圖2 串并聯(lián)系統(tǒng)示意圖

3、水力平衡調(diào)試實(shí)例

圖3 調(diào)試實(shí)例系統(tǒng)示意圖

　　以下是哈市愛(ài)建住宅小區(qū)某住宅樓供暖系統(tǒng)水力平衡調(diào)試實(shí)例。(見(jiàn)圖3)該住宅樓共30層，其中1至17層為低區(qū)供暖，18至30層為高區(qū)供暖，以高區(qū)供暖為例。高區(qū)共有8根立管，分別為I、II、III、IV—VIII，立管I從18層到30層的水力平衡閥分別為V18、V19、V20……V30。具體調(diào)試步驟如下：①對(duì)立管I并聯(lián)閥組V1～V3進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié);②按步驟①對(duì)高區(qū)其余立管II、III、IV……VI-II閥組分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使每一立管并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等;對(duì)立管閥組G1-G8進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié);③調(diào)節(jié)系統(tǒng)主閥G，使它的實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量。這時(shí)，高區(qū)系統(tǒng)水力平衡初調(diào)完畢。④對(duì)高區(qū)的調(diào)試結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)：a.對(duì)立管I并聯(lián)閥組進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)的校驗(yàn)。b.對(duì)立管閥組進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)的校驗(yàn)。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)以上論述及工程調(diào)試實(shí)例，我們可以得出結(jié)論，在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，合理地安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，可以極大地改善系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或達(dá)到水力平衡，從而既為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保證，同時(shí)又節(jié)省了能源，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行。