暖通空调系统水力平衡的探讨

张 珂 姚月姣

中交第一航务工程勘察设计院有限公司

暖通空调系统水力平衡的探讨

张 珂 姚月姣

中交第一航务工程勘察设计院有限公司

水力平衡对暖通空调系统的正常运行非常重要，实际使用中应尽量避免水力失调。本文阐述了暖通空调水系统产生水力失调的原因和解决办法，介绍了应用水力平衡阀对系统进行水力平衡调节的分类和方法，旨在促进暖通空调系统水力平衡调节水平的提高，确保暖通空调水系统流量合理分配。

暖通空调水系统；水力平衡；平衡调节

1 引言

随着社会经济的快速发展及人们生活水平的不断提高，暖通空调成为人们生活中的一类重要设备，在四季中能为人们提供更加舒适的温湿度。在暖通空调水系统中，水力平衡是确保流量在各个区域合理分配的关键，但是在暖通空调系统实际使用中，水力失衡却也是一个常见的问题，不仅给人们的生活带来极大的不便，而且容易造成电力资源浪费及影响设备的使用寿命。因此，暖通空调系统水力失衡是人们非常重视的一个问题。

2 水力平衡概述

对于建筑的暖通空调系统，如果在运行过程中，因为某一或部分用户的制冷或制热需求的改变而使系统网路的流量分配与各热用户所要求的流量偏离，造成各用户的供冷供热量不符合要求，这种现象就是的水力失调。相对而言，水力平衡就是说在暖通空调制冷或制热过程中，系统内任何一个用户制冷制热需求的改变都不会给系统中其他的用户制冷制热带来影响，即系统水力稳定性强。在空调行业中，通常运用水力稳定系数来衡量暖通空调水力平衡的程度，水力稳定系数用y来表示。y值是暖通系统中热用户的规定流量与工况变化后可能达到的最大流量的比值，y值越大，就说明设计越成功，y值过小，用户的制冷制热要求就难以得到保证。但是，虽然说r值越大越好，但是过大的话容易造成投资方资金浪费现象，因此，r值是不能无限制过大的。r值为1时，水稳定处于最佳状态，水力最平衡，其他数值则表示水力失调。

3 水力失调和水力平衡的分类

3.1 静态水力失调和静态水力平衡

静态水力失调是一种暖通空调系统自带的、稳态的、根本性的失调现象，这种水力失调情况的出现主要是由于系统管道特性阻力数偏离设计要求管道特性阻力数而造成的，而系统管道特性阻力数比是受到设计、施工、设备材料等多因素影响的。静态水力失调是暖通空调系统中水力失调的重要原因，这种情况下，暖通空调系统中用户的实际流量与设计要求的流量很难实现一致。目前，针对静态水力失调现象，通常采用在管道系统中增设平衡设备(水力平衡阀)的方法来解决，水力平衡阀可以有效调节管道系统特性阻力数比值，使其与设计要求管道特性阻力数比值一致，这种情况下，如果系统总流量达到设计流量，各末端设备流量均同时达到设计流量，系统实现静态水力平衡。

3.2 动态水力失调和动态水力平衡

暖通空调系统中各用户的流量随着某一或某些用户阀门开度的调节而发生改变，使实际流量与设计要求流量不一致，这种动态的、变化的水力失调状态叫做动态水力失调，它是在系统运行过程中产生的。动态水力失调同样可以通过水力平衡设备（流量调节器或压差调节器）的屏蔽作用来避免，平衡设备安装在管道系统中，通过其调节作用用户的流量不会受到其他用户阀门开度变化的影响，而保持实际流量与设计要求流量的一致，也就实现了动态水力平衡。

4 水力失调原因及影响分析

从以上分类分析可知，水力失调分静态水力失调和动态水力失调两种，暖通空调系统水力不平衡是水力失调产生的主要原因，水力的不平衡会对系统的正常运行带来很大影响。1）由于水力失调，系统中出现用户流量不合理分配现象，对环路流量的获取造成影响，无法正常运行；2）在满负荷情况下，由于冷热源与输配管路流量不匹配，使得水系统处于大流量、小温差运行状态，出现供热温度达不到预期值或供冷温度高度预期值现象；3）降低能量输配效能，水力失调情况下，水泵往往选型偏大，且运行工作点偏离高效区，难以发挥整体节能运行调控作用；4）系统在大流量小温差工况下运行，冷热源出力难以达到额定值，运行机组超负荷运行；5）由于水量达不到设计要求，系统中的自动控制无法正常运作，导致温控效果差；6）电机在调节阀等相互影响下频发动作，缩短实用寿命。总之，水力失调给暖通空调系统的整体运作带来不良影响。

5 暖通空调系统水力调节现状

为确保暖通空调系统高效能运转，必须高度重视水力调节工作。解决水力失调问题的根本在于系统流量分配不均情况的解决，目前，最常用的措施就是阀门调节方法，通过调节作用确保系统流量分配的均匀性。在实际应用中，球阀及截止阀是暖通空调系统设计及技术人员进行系统流量分配调节的常用调节装置。阀门虽然能够具有一定的调节作用，但是却不能从根本上解决水力失调问题，同时这种方法在应用上也存在着一些不足及弊端，比如应用后不利于流量的有效测量，调节方法也存在很大的不确定性等等。那么，为了有效弥补阀门调节方法的不足，现阶段，设计人员为加强水系统流量分配的均匀性，往往采用在关键位置设置水力平衡阀的措施。实践证明，水力平衡阀在水力调节性能方面还是比较突出的，它不仅具有很好的水力平衡调节作用，而且可以实现系统流量的实时检测，因此，是一种比较值得推广应用的方法。

6 暖通空调系统水力平衡调节

6.1 定流量系统和变流量系统

6.1.1定流量系统水力平衡分析

定流量系统指的是通过三通阀来对进入末端设备的热水流量进行控制的一种水力系统，如果供热负荷减小，则阀门则会对部分流量进行旁通，以维持系统总流量恒定。主要包括以下几种：1)完全定流量系统。该系统主要指的是在系统内不存在动态阀门，并且在初步调试系统后，不需要对阀门开度进行变更，且系统中各处流量都维持恒定。该系统往往适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统。2)末端设备带三通调节阀的空调系统。该系统各分支环路的流量基本不变，系统中主要存在静态水力失调，在相应部位加设平衡调节阀即可实现系统水力平衡。

6.1 .2变流量系统水力平衡分析

变流量系统中同时存在静态水力失调和动态水力失调。静态水力平衡的实现，通过在相应部位安装静态水力平衡设备，使系统达到静态水力平衡。例如在旁通回路上加装平衡阀，通过调节使得旁通管路的总阻力数等于末端设备的总阻力数。动态水力平衡的实现，通过在末端管路上安装动态水力平衡设备，使系统达到动态水力平衡。

6.2 系统的水力平衡调节

目前，根据暖通空调水系统水力平衡调节的作用和应用范围，对系统进行划分，常用的水力平衡调节有以下几种：

6.2.1单个水力平衡阀的调节

实际应用中，单个水力平衡阀的调节是非常容易操作的，首先，将其与专用的流量测量仪表进行连接，并在仪表中输入相应的阀门口径及设计流量，然后根据仪表所显示的开度数值，通过水力平衡阀手轮将测量流量旋转至与设计流量一直即可完成调节。

6.2.2已有精确计算的水力平衡阀调节

对于已有精确计算的水力平衡阀的调节，由于已知系统中每个水力平衡阀流量及分担的设计压降，因此，调节包括以下几个步骤：查出水力平衡阀设计压降——查出或计算出水力平衡阀设计流量——根据调节阀的流通能力计算出其对应设计开度——将水力平衡阀开度旋转至设计开度——完成。

6.2.3一般系统水力平衡调节

（1）将系统中的截止阀及平衡阀全部调至全开位置，并将其它动态阀门调至最大位置；

（2）对水力平衡阀进行分组及编号，一般按一级并联阀组、二级并联阀组、系统主阀顺序进行；

（3）对水力平衡阀的实际流量进行测量，并计算出流量比，同时，将并联阀组内的流量比进行分析，然后进行合理调节；

（4）按照步骤（3）对一级并联阀组分别进行调节，使各一级并联阀组内的水力平衡阀的流量比一致；

（5）对二级并联阀组内的水力平衡阀的实际流量进行测量，计算流量比；

（6）调节系统主阀，使主阀实际流量与设计流量一致。

7 结语

通过以上论述浅析了水力平衡的目的和实现方法，并对实际项目中如何调试进行了阐述，可以得出结论，在暖通空调水系统中，合理的安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统调节，可以在最大程度上使系统接近或达到水力平衡，确保系统正常、高效地运行。

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