暖通空调水系统水力平衡阀应用与调节

陈健

中信建筑设计研究总院有限公司 湖北武汉 430014

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。

这时，系统中所有的水力平衡阀的实际流量均等于设计流量，系统实现水力平衡。但是，由于并联系统的每个分支的管道流程和阀门弯头等配件有差异，造成各并联平衡阀两端的压差不相等。因此，当进行后一个平衡阀的调节时，将会影响到前面已经调节过的平衡阀，产生误差。当这种误差超过工程允许范围时，则需进行再一次的测量和调节。