摘要：空调水系统是常规空调设备的重要组成部分，鉴于它在流量输送中的功能划分，其设计是否合理会对空调系统运行性能、节水水平产生直接影响。由于空调设备应用的越来越多，已经从奢侈品转化为常见家庭电气设备，其运行的节能性、灵活性就显得相对重要。本文中针对空调水系统可调控性及水力平衡进行分析，指出一些存在的不足，提出相关的实证改进措施。
关键词：空调系统；可调控性；水力平衡；研究
1、空调水系统可调控性研究
改革开放以来，随着中国居民家庭的可支配收入水平不断提高，与建筑功能相搭配的空调设备也逐渐成为标配。尤其在家电下乡时期，极大地促进了国内消费力量对空调产力的化解，一方面，这是由于人们生活水平提高之后，对室内空间的质量要求也不断提高，空调系统的安装、运行，可以实现“冬暖夏凉”的舒适性。另一方面，空调设备的广泛涉及还与现代建筑功能的多样化相关。
绝大多数空调系统的载冷剂是水，尤其在大中型建筑中（如城市高层建筑），水作为一种能量传输媒介用量较大，通过加热或冷却的方式，实现对室内温度的调节。鉴于空调系统应用的规模越来越大这一事实，建筑能耗也在不断提升，其中相当一部分来源于空调水系统的消耗。实践证明，如果空调水系统失调及出现水力平衡丧失的问题，那么所造成的不仅仅是能源空耗，还会影响建筑空间舒适度。
数据显示，当前我国建筑能耗占全部能耗的三分之一，如果将火力发电（占电力供应的60%）考虑在内，建筑能耗居高不下会造成严重的生态环境破坏，而在治理方面，可以从空调水系统的优化环节入手。
近年来，我国在空调水系统设计、控制优化方面取得了很好的成绩，但同时也有很大的不足，例如系统灵活性和体系化的应用就很有限。原因在于，很大程度上来说空调系统是作为建筑功能的一部分，它无法完全按照自身的最优化特色展开。较为突出的表现在于，设计阶段对空调水系统的水力平衡系统重视程度不足，缺乏对数据的精确计算，进而在后期运行中冗余出现热量分配不均的现状。同时，施工中管网设计及系统个平衡的调控手段较为落后，这其中施工人员素质较低需要承担绝大部分责任，很多情况下没有精确的设计依据，完全依赖自身经验展开，如设置条件诶发、平衡阀大小，将全部的控制条件累积到后期的系统测试部分，这种典型的“事后控制”容易造成水力平衡失调。
2、空调水力平衡失调问题分析
城市化背景下的城乡建筑空调系统普遍存在水系统调节失灵与水力平衡失调的问题，排除设计、施工、安装以及设备材料等方面的缺陷之外，应用过程中用于阀门的随机性变化也需要引起关注，前者属于静态失调现象，而后者在用户流量随机变化下产生属动态失调。
2.1 静态失调
“静态失调”的可控性较强，例如通过替换材料或设备，就可以实现一定程度的空调水系统性能优化。前提是，空调系统中“水系统”的作用功能是经过水力计算的，至少要保障理论上的安全性。而在具体的施工过程中，如果出现用户个体节点的流量不符合标准的问题，往往就需要全面展开诊断，所以静态失调也需要从一开始就加强控制。
例如，如管网中流体流动的动力源（一般指泵、重力差等）提供的能量与设计要求不符，泵的型号、规格的变化及其性能参数的差异，流体自由液面差的变化等，导致管网中压头和流量偏离设计值；再比如管材粗糙度，焊接光滑度，管路路由的长度量，三通的增减等参数发生变化时，均会导致管网的实际流动阻力特性与设计值偏离。这种水力失调是稳定的、根本性的，是不以设计为转移的，如不加以解决影响将始终存在。
2.2 动态失调
实践过程中可以清晰地看到，空调水系统在实际运行中存在大量随机影响因素，例如，当一些末端用户的水流量发生改变时（关闭或调节），会使其它用户的流量随之产生变化。
因此，在通过详细的水力计算选择合适的管径及设备的基础上，为使水流量合理完善地分配至每一个环路的采暖或空调末端，满足每一栋建筑及功能房间的冷、热负荷需求，我们往往会通过平衡阀来有效的解决这个问题。
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3、基于平衡阀的控制策略制定
3.1平衡阀的分类及特性
结合目前市场上的水力平衡阀，主要可分为两类：静态平衡阀和动态平衡阀。其中，静态平衡阀是通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），来改变流经阀门的流通阻力，以达到调节流量的目的。而动态平衡阀是根据系统工况（压差）的变动而自动变化阻力系数，在一定的压差范围内，有效地控制通过的流量，使其保持一个常值。
3.2 静态平衡阀的选择与应用
通过对空调系统水系统的可调控性研究，确定静态平衡阀一般应分级设置，当平衡支路上的各个末端时，可以将支路看作为一个“黑匣子”，即一个单元。该单元对其外部流量的调整起比例的反映，上一级合作阀门能够较容易的补偿这种扰动。接下来，各支路单元使用立管平衡阀作为合作阀门来进行相互平衡。随后立管上的所有单元构成一个较大的单元，其流量可使立管的平衡阀来调节。最后，将每个立管作为一个单元来相互平衡，而主管上的平衡阀作为合作阀门。这样逐级进行调试，以达到管路的水力平衡。
由此可见，静态平衡阀的使用和调试与风管系统中的多叶调节阀相似，几乎可以应用在各类管路系统中。只要有足够的调试时间，系统理论上总能达到水力平衡；但是由于静态平衡阀只能够手动调节，不能根据实际流量需求的变化而变化，所以仅能消除系统的静态水力失调。
3.3动态流量平衡阀的选择与应用
动态流量平衡阀作用的对象是流量，它可以在一定的压差范围内自动保持流量的恒定，一般应用在下列方面：
一方面，多个不同的冷热源及冷却塔并联时，自动流量平衡阀设置在每个冷热源和冷却塔的进口或者出口，通常与电磁阀一起使用，保证通过每个冷热源及冷却塔的水流量恒定。
另一方面，异程式水系统中，动态流量平衡阀设置在每个定流量末端设备的进口或者出口，通常与电动三通阀一起使用，保证通过每个末端设备的水流量恒定。
由此可见，动态流量平衡阀使用方便，设置在定流量管路上，通常与电磁阀或电动三通阀一起使用。它可以自动保持系统的流量恒定，不必进行复杂的调试。它不仅能够消除系统的静态水力失调，而且可以消除系统的动态水力失调，几乎适用于所有定流量系统。并且末端设备设置了动态流量平衡阀以后，支路上不必再设置动态流量平衡阀。
相应的，自动流量平衡阀不适用于变流量系统的现象也大有存在，例如自动流量平衡阀设置在变流量系统的支路上，当一些末端设备需要小流量时，自动流量平衡阀在一定压差范围内仍维持设定的流量；又例如当一些FCU自控阀门关闭时，由于支路总流量恒定，正在使用的FCU流量会增加，会引起FCU控制阀的频繁启闭，因此不应采用。
4、结束语
综上所述，空调水系统作为空调系统的重要组成部分，其设计合理性、安装有效性和运行质量控制对于最终的节能水平有着直接的影响，并在一定程度上决定了空调系统整体的运行稳定性。实践中也发现，水系统是整个空调系统中最容易出现问题的部分，并且在整个系统功能发挥中，水力平衡及可调控性占据着绝大多数维修成本。在解决策略侧重上可以从两个方面入手，其一为各种阀门的控制，基于各项特性参数展开，其二基于建筑设计构建空调水系统的网络化模块，实现各部分空调性能的均衡分配。
参考文献
[1]张珂,姚月姣.暖通空调系统水力平衡的探讨[J].绿色环保建材,2017,（04）:183-184.
[2]黎代华.暖通水系统中常用的平衡调控装置[J].科技风,2015,（13）:77.
[3]刘新民.不同设计理念在暖通空调水力平衡上的碰撞[J].暖通空调,2014,（04）:55-67.
[4]王赛华.中央空调冷冻水系统的水力平衡调试[J].福建建设科技,2014,（01）:56-58.
[5]陈文辉.空调水系统末端水力平衡探讨[J].制冷与空调,2013,（07）:92-95.
论文作者:黄春勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/12
标签：流量论文; 水力论文; 系统论文; 平衡阀论文; 空调系统论文; 静态论文; 水系论文; 《基层建设》2017年第8期论文;