空调“水力平衡”问题及平衡阀的合理应用

发布时间：2021-12-08 浏览次数：0

保证空调水系统的“水力平衡”是空调系统正常、效率高运行的基础，是空调系统设计、安装、维护人员工作中重点关注的问题；实践表明，空调水系统“水力平衡”问题很难避免，唯有通过“调节”来使其恢复或者保持一种相对平衡状态。鉴于平衡阀良好的调节功能，其被越来越多的空调系统设计、安装、维护人员用来缓解、改进空调水系统“水力平衡”问题，相应如何保证平衡阀应用的科学性、合理性，也成为一个具有研究价值的课题，逐渐引起同行专家、学者们的关注。本着为了解决空调水系统“水力平衡”平衡问题、加快平衡阀的合理应用的目标与原则，笔者结合工作实际，在总结阐释空调水系统“水力平衡”及不同种类平衡阀工作原理的基础上，就不同种类平衡阀的科学合理应用问题探索性提出应对策略与改进建议。

1 空调水系统“水力平衡”问题概述

1.1 空调水系统“水力平衡”的重要性

空调水系统，是以水为介质，传输冷水机组制冷量或者热源供热量至末端设备，进而与空气进行热量交换类型空调系统的重要组成部分；空调水系统设计科学、合理与否，直接关系到空调系统各部分及整体工作的效果和运行效率的发挥。就空调水系统形式而方，可以分为定流量和变流量两种，不论是哪一种形式的空调水系统，其都涉及到“水力平衡”，从而满足不利环路的水力需求。在任何一个相对大型的空调系统中，都需要结合相关运行管理要求，以不同功能区域、运行时间等为依据，将空调水系统划分成不同的分路，这些分路相互之间要设法维持一种“水力平衡”状态，不致出现为了缓解某一分路的流量不足问题而专门提高水泵的输送能力。维持空调水系统“水力平衡”之所以重要，是因为一个“水力平衡”、功能完善的空调循环水系统能够很好的维持效率高运行状态，不致因为局部过冷、过热等而反复的调节、调整系统运行，无形中增加运行成本。

1.2 平衡阀的空调“水力平衡”缓解作用

关于空调水系统的“水力平衡”，一般都是通过优化、调节输水管网自身各项指标来达到“水力平衡”目的，在空调水系统中设置平衡阀来人为增加部分空调水系统支路的阻力，从而使其与不利环路达到一种平衡状态。如果采用的空调水系统是“变流量”形式的，不利环路的不确定性增强，这时如果在管路中设置平衡阀，则会无形中增大整个空调水系统管网的压差，相应则需要增加水泵的输送功率，也就增加了系统的初期投资。就空调水系统中平衡阀的应用而言，其只能作为解决“水力平衡”问题的一种辅助水段，保证管网自身水力平衡才是重要的。

2 空调水系统“平衡阀”种类及相应工作原理

用于缓解、改进空调水系统“水力平衡”问题的平衡阀可以分为三种，它们分别称为静态平衡阀、动态流量平衡阀和压差控制阀。就静态平衡阀而言，其采用人工手动调节方式，同时具有流量测定和阀门调节功能；从工作原理角度，该平衡阀的主要构成是可变流量的孔板，且带有关断功能，工作过程中通过对阀门前后测量孔压降的测量，再参考“阀门开度”读数，就可以计算经阀门调节后管道系统的水流量及变化情况。就动态流量平衡阀而言，其能够实现阀体前后定压差范围内自动保持管道系统水流量的稳定不变；这主要是缘于阀芯筒体上的曲线节流孔口加工设计，其在阀前后压降和阀芯控制弹簧共同作用下，通过改变节流孔大小实现压差范围内管道系统水流量稳定不变的目标。就压差控制阀而言，其阀体具有感应压差变化的功能，通过感应到的压差信号与事先设定信号之间的比较来确定阀门开度，进而调节阀门将压差维持在设定值范围内；压差控制阀在设计上采用了弹簧-隔膜组合方法，在三种类型平衡阀中是设计比较科学、效率比较高的一种。

3 “平衡阀”在空调水系统中的科学合理应用

3.1 静态平衡阀在空调水系统中的科学合理应用

如果空调水系统是变流量形式，那么静态平衡阀的应用只能用于空调水系统“水力平衡”问题的初步调节。静态平衡阀在空调水系统中的作用不是时刻保证系统中某单个管道的流量值不变，其作用主要体现在空调水系统初次调试时保证与维持系统各个管路的流量比值符合设计流量比值；即空调系统初调时，如果水系统的总流量等于设计值，而空调水系统各个末端设备及管道流量也同时达到设计流量，那么我们说空调水系统实现了“静态水力平衡”；与其他种类平衡阀相比，静态平衡阀更多的应用于空调系统初调。

3.2 动态流量平衡阀在空调水系统中的科学合理应用

动态流量平衡阀的工作原理决定其更适合应用于空调水系统中需保持恒定水流量的管路。只需要在空调水系统中某一个需要恒定流量设备的分支管路上安装动态流量平衡阀，就可以保证该设备始终运行在设计流量状态下，这即是动态流量平衡阀的奇妙功用所在；既使并联的外网管道由于流量变动而造成压力变化△Ｐ（△Ｐ须保持在阀门设定范围），安装该平衡阀的设备流量也不会发生变化。由此我们可以根据需要将动态流量平衡阀安装在冷冻机房冷热源设备上；这主要是因为动态流量平衡阀，一方面可以始终保证机组运行在额定状态下，保证流量始终稳定在设计值，对机组有很好的保护作用，另一方面则可以保证机组的运行效率，使其较长时间的处于一种效率高运行状态，还就是可以保证系统运行的水温正常。如果压差△Ｐ处于平衡阀的设定范围内，那么不论压力是增大还是减小，流量都不会发生变化；如果压差△Ｐ超出平衡阀的设定范围外，随着压力的增大流量也会随着增大。关于动态流量平衡阀的应用，切忌不能与电动调节阀组合使用，特别是将二者尝试用于稳定空调水系统末端设备流量，可以肯定的说这一目标不可能实现，因为用于空调水系统末端设备支路上的电动调节阀基本都是依据室温变化来调整开度进而完成流量调节的，也就是说流量是不断的变化的，而动态流量平衡阀作用恰恰是保持流量的恒定、稳定。

3.3 压差控制阀在空调水系统中的科学合理应用

就压差控制阀作用可以概括为两点，一是被控环路出现外扰和内扰时，保证被控环路压差的稳定不变，所谓外扰是指来自于网路的压力波动，而内扰则是指内部管路阻力的改变；二是保证各环路之间调节不相互干扰，对其中一个环路进行调节不会引起其它环路流量的变化。一般相对大型、中型空调系统都采用分区分环路设计，一方面在进行具体工程设计时关于循环水泵的选型都是以不利环路的阻力为依据的，这就使得水泵近端支路往往要承受更高的扬程，而末端支路的压差控制阀也要因此承受更大的压差；另一方面空调水系统中各环路之间、各层支路之间的压差值可能有很大的不同，该种情况下为了避免发生“水力平衡”失调问题，需要在立管或者支管上专门安装压差控制阀，从而保证立管或者支管压差始终处于一个稳定、合适范围内，由于各环路调节是互不干扰的，因此可以分别进行平衡。

在实际应用过程中，压差控制阀还可以用来弥补电动调节阀的不足，即压差控制阀可以与电动调节阀可配合使用，达到优化各自功能的目的。

一般情况下，我们选择使用的电动调节阀尺寸都是偏大的，这也造成了电动阀大多数时间是工作在较小开度下的，此时电动调节阀两端的压差会不断变化，导致不能稳定控制电动调节阀，重要的是无法保证电动调节阀调节的准确性，而且电动调节阀的噪声也会随着压差增大而增大；如果电动调节阀处于“全开”状态，那么则会引发被控末端设备过流问题。

针对上述情况，一个比较简单的解决方法是在电动调节阀上串联一个静态平衡阀，这样可以在电动调节阀发挥作用之前消耗一部分压差，使电动调节阀门的开度变大，进而将流量限制在设计值。

尾图.jpg