空调水系统调试过程中水力平衡问题论文_潘志远

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摘要：近年来我国大型公建迅猛发展，中央空调供热/制冷日益普及，然而空调系统运行中存在诸多问题，水力失调便是其中的突出问题，所以保证空调系统的水力平衡是其运行中的重要环节。本文归纳了 供热/供冷管网水力平衡失调的原因，并提出了调节水力平衡的几种方法

一、供冷/热管网水里平衡失调的表现及原因

（一）供冷/热管网水力平衡失调的表现

在中央空调系统中，水里失衡的表现主要是：各环路的流量输配不均衡，致使各用户冷热输配不均，距循环泵近的房间供热时室温偏高，供冷时室温偏低，据循环泵较远的用户供热时室温偏低，供冷时室温偏高。另外还产生一些其他问题，如系统在大流量小温差的工况下运行，冷/热源难以达到其额定出力，投入运行的设备超过实际负荷需要，水泵工作点偏离高效区，燃料和电能消耗过高，水里平衡失调已成为空调系统中普遍存在又难以根治的难题。

（二）中央空调水力平衡失调的原因

1实际施工与设计存在偏差

设计人员在进行设计时，已经进行了精确的管网水力平衡计算，选定了适当合理的管径，但施工人员在施工过程中未严格按图施工，造成实际施工情况和理论设计之间出现较大偏差

2设计人员设计时存在设计不合理现象

供热管网一般采用异程式枝状管网，在异程管网中各环路的路程不同，阻力不同，这种方式使得热水流经近端用户的路程短，而流经远端用户的路程长，使得近端用户作用压差大，而远端用户作用压差小，这种管网如果设计、调节不合理就会造成近端用户流量远超过设计流量，远端用户流量远小于设计流量，造成近热远冷的现象，

二、供热管网水里平衡调解原理

1.水力工况的基本公式

供热管网水力平衡调节就是通过调节管路的阻力使各用户的流量接近于设计流量，对于简单管路来说，压力降和阻力系数、流量之间有如下关系：

ΔP=S×G2

其中，ΔP为管段两端的压力降，G为流经该管段的流量，S为该管段的阻力系数，只与管段的材料，管径，内壁粗造度等有关

可见，作用压力一定情况下管路阻力与流量的平方成反比，对于空调管网来说，各系统是并联的，存在如下流量分配关系

阻力系数S大的支管其流量小，阻力S小的支管其流量大。由于设计时受管道规格、流速等的限制，各并联支路之间所需流量与与支路阻力系数之间难以达到上述关系，必然使有些支路流量大于所需流量，有些支路流量小于所需流量，出现水力失调现象，从而导致冷热不均现象。所以供热管网水力平衡调节的实质就是调解各支路阻力，使各支路所需流量与阻力数之间满足上述关系。为了调节各支路的阻力数，在各分支处必须安装性能可靠、调节方便的适当的调节装置，来实现上述目的。

三、供热管网常用水力平衡调节装置

1平衡阀

平衡阀是一次性手动调节的，不能够自动的随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。平衡发作用对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用来平衡管网系统的阻力，达到各个环路水力平衡的作用。

2自力式流量控制阀

自力式流量控制阀又称作定流量阀或称作最大流量限制器。从机理上看在一定的工作压差范围内，它可以有效地控制通过的流量。当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，保持流量不增大；反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定。自力式流量控制阀作用对象是流量。

3自力式压差控制阀

自力式压差控制阀上带有测压导管，可测出控制点之间的压差。当被控介质流量改变时，将导致自力阀芯的上下移动，使自力阀芯与阀座在一个新的位置产生平衡，改变了自力阀的流通截面积和流量系数，但压差值不变。

四、手动平衡阀的调试步骤

1首先对干管、立管、支管末端的手动平衡阀编号，如图BV0BV1.0BV2.0，编号要分清那层次，如主管为BV0，支管为BV1.0BV2.0BV3.0

支管在细分为BV1.1BV1.2BV1.3……等

2全开所有平衡阀、关断阀，调节水泵流量至设设计流量100％～110％。水泵流量不可调的过高或过低，否则会影响调试精度。计算各立管的流量比λ，确定所有立管的设计流量，测量所有立管的实际流量。λ=实际流量/设计流量。找出有最大流量比的立管，如图λ1

设计流量：测量流量：

立管1BV1.0170/h立管1BV1.0190L/hλ1=190/170=1.12

立管2BV2.0180L/h立管2BV2.0150L/hλ2=150/180=0.833

立管3BV3.0240L/h立管3BV3.0260L/hλ3=260/240=1.08

3通过第二部计算，找出最大流量比的立管λ1后，再计算与此立管连接的各支管的流量比λ,找出有最大流量比的支管，如λ1。如该支管的流量比大于150％，则调节该支管上的平衡阀控制流量比在110％以内，以免干扰平衡阀调节的准确性。

9重复上述步骤，使得水力系统中的上一级的管道中的平衡阀流量比均相等，最后调解水力系统的总平衡阀，使总平衡阀的流量比等于1，水力系统中的其他所有的平衡阀的流量比也随之等于1

10由于整个系统为并联系统，在调节后一个平衡阀时，将会影响到前面已经调节过的平衡阀，产生误差，这种误差超过工程允许范围（一般为5％），则需重新分析系统最不利之路，重新按以上步骤进行调整

五、结语

空调水系统作为空调系统的重要组成部分，其水力平衡特性不仅决定了整个空调系统是否能能够做到高效节能，同时还决定着空调系统能否正常、稳定的运行。良好的系统更需要良好的运行维护，所以构建一个合理而优良的空调水系统是非常关键的。基于空调水系统在建筑节能中的巨大潜力，为了更加经济高效地完成流体输配任务，以及解决空调水系统常见的平衡性和调控性差的现象，空调水系统的水力平衡问题应日益引起足够的重视。

论文作者:潘志远

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期

论文发表时间:2018/12/12

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