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在大型商业综合体或办公楼等建筑采用中央空调集中供冷、热时经常因空调水系统流量不平衡产生空调水系统水力失调现象，造成空调效果不均衡，如不同楼层空调效果不一样、同楼层接近主管的空调效果好，较远的空调效果差等，因此产生的空调效果不均衡原因则是空调水系统的流量分配不平衡又称空调水系统的水力失调。
我们一般将空调水系统的水力失调分为两种：一、静态水力失调；二、动态水力失调，产生原因如下：
静态水力失调（稳态失调）：水系统中管道、设备等阻力不均，系统设计为异程等，系统一般满负荷运行。
动态水力失调（稳定性失调）：系统中末端设备或区域空调水系统主阀门频繁启闭，系统一般在变负荷工况下运行。
水力失调缺点：空调末端的电动调节阀频繁动作，运行噪音大，电动执行器寿命缩短，制冷机组出现结冰报警，无法启动，供回水的温差不能达到设计值，流量大温差小，能耗较高，系统启动时间长，空调效果失衡，调节阀频繁启动驱动器易烧毁，冷水机组和空调水泵效率低下，问题较多。
传统解决方法：增大水系统管径、增大水泵流量及扬程、异程式改为同程式、调整空调末端或电动阀型号等，然而传统解决方法一般会有增加造价、造成水泵功耗增加、系统小温差运行、过流量浪费能量等较多缺点。
图2 动态压差平衡电动调节阀+静态平衡阀+电动两通阀
一、静态水力失调解决办法
一般选择静态平衡阀，其主要作用是改变系统阻力特性从而达到流量合理分配，静态平衡阀具有阀门开度显示，参数测定的功能，一般在负荷侧各级支干管上设置，其总造价低，一般适用于定流量系统，但调试较为复杂，负荷侧不能频繁启闭，不能解决因负荷侧频繁启闭产生的动态水力失调问题，因定流量系统运行能量损耗较大，目前办公楼及大型商场空调系统设计已很少采用。
1）解决静态水利失调水系统平衡方式推荐1
图1水力平衡方式是静态平衡阀设置在各层分区水平支干管上用以调节分区风机盘管（空调箱侧使用动态压差平衡电动调节阀），系统调试时利用静态水力平衡阀进行系统流量平衡，在系统各分支干管覆盖范围内所有阀门全开的情况下进行流量平衡测试，使静态平衡阀相对应各分支干管系统流量达到设计值以解决静态水力失调，但是在系统运行过程中，由于各层、各区空调设备阀门开关频次不同造成各分区空调水系统流量互相扰动，因此存在一定的动态水力失调。此种水流量平衡方式的缺点是后期调试工作量非常大（不适用空调水系统多片区预留冷源后期再施工的工况，否则后期再施工后整体水系统需重新进行水平衡调试，调试工作量较大）
2）解决静态水利失调水系统平衡方式推荐2
图2水力平衡方式是动态压差平衡电动调节阀设置在各层分区水平支干管上用以调节分区风机盘管（空调箱侧使用动态压差平衡电动调节阀），在每个风机盘管侧安装小型静态平衡阀。通过静态平衡阀使各个风机盘管的流量达到设计流量，再通过动态压差调节阀组进行各分层分区支干管流量稳定工作，进而实现水系统的静态与动态水力平衡。但是由于每个风机盘管末端均设有静态平衡阀在调试工作量和工程造价上存在严重浪费，不建议使用此种组合方式。
二、动态水力失调解决办法
空调水环路系统中正常情况下未必是全部满负荷运转，当某个区域空调水总阀或空调设备关闭或突然启动时会引起空调水系统的水利不平衡，对系统水流量的影响较大从而影响其他区域空调效果，因系统内水流量的波动而造成的动态水力失调靠静态平衡阀无法解决，最佳解决方式则是采用动态压差平衡电动调节阀。
动态压差平衡阀选型举例：
1、确定阀门流通能力Kvs: 根据阀上压降和设计流量确定，阀上降压：10~30kpa
2、设定压差选择：根据所在环路需要的控制压差。
压力平衡阀阻力：△p=130-30-70=30kpa=0.3bar，需要的最小kvs：kvs=q/√△p=20/√0.3=36m3/h
查样本：ASV?PV DN80 kvs=48m3/h
ASV?PV DN65kvs=30m3/h
选用压差平衡阀: ASV?PV DN80，压差范围为：60-100kpa
其主要功能是保持阀门前后压差稳定在恒定值，压差过大时减小阀门开度，压差过小时再增大，从而保证减少阀前系统内的水流量波动对阀后系统水流量的影响，这样可使相应系统内的的水流量保持动态平衡，可避免系统出现的动态失调造成的水流量波动。另，动态压差平衡电动调节阀具有动态平衡和远程电动调节两种功能，后期维护量小。个人认为其最大优点是水系统流量平衡调试工作量较小，在系统改、扩建时可以减轻调试压力，静态和动态水力失调问题均可以较好的解决。
解决动态水力失调水系统平衡方式推荐
图3为动态压差平衡电动调节阀设置在空调主设备侧，动态平衡电动双位阀安装在风机盘管末端，静态平衡阀设置在水平支干管处（静态平衡阀为选用，若系统水力失调程度非常大时再加装）。
图3 动态压差平衡电动调节阀+静态平衡阀（选配）+动态平衡电动双位阀（上海保利黄浦江E18单元1-8地块项目案例）
平衡阀安装时注意的要点：
1、平衡阀在供水、回水管上均可以安装，但一般来讲为方便流量测试和系统拉循环时防止脏物堵塞阀门（管道冲洗时需将阀门卸下进行旁通），一般将平衡阀安装在设备回水管侧。 2、平衡阀同能量计一样为精密仪器，流经水流需稳定，若为紊流状态将较大的影响其精度，因此需安装在直管段处且离弯头三通等尽量保持较长的距离，且需水平安装。 3、现场安装时经常因空间狭小未给平衡阀周边预留较充足的操作空间，加上大口径平衡阀阀体自身体积较大，吊顶内其他机电管线较多，往往造成后期平衡阀很难调试甚至无法调试的窘境，因此在综合管线图纸深化时就需提前预留平衡阀操作和检修空间。4、空调水系统初期由于水质较差乃至于有焊渣等杂物，因此平衡阀的保护至关重要，一般建议采用两种方式：1）系统清洗拉循环时将平衡阀拆除用短管暂时接驳，清理完毕后再安装。2）在平衡阀侧设置旁通管及阀门，清洗时关闭平衡阀两端阀门打开旁通管回路。
变流量系统对静态平衡阀的影响：
为响应国家节能减排的要求，现在很多空调水系统开始设置变流量系统，一般为全变流量系统或者一次泵定流量二次泵变流量系统，原定流量系统运行时循环水流量保持不变，在空调末端负荷变化时，通过改变供、回水的温差来适应，循环水量参照最大空调负荷确定。但在变流量系统中供、回水温差保持不变，当空调负荷变化时，通过改变供水量来适应，当房间冷负荷不足时，电动两通阀开启，冷水流经末端设备；当房间负荷达到设计值时，室温调节器使电动两通阀关闭，停止向末端设备供水。简而言之变流量系统中的水流量随时在变化，而静态平衡阀由于其不具备平衡动态流量的功能，只能在定流量系统中（静态平衡阀进行手动调试时空调水系统需满负荷最大水流量运转，且需在空调水流量满负荷流动才能保持其准确性，过流或欠流对其均会产生一定影响）进行流量平衡，因此设置静态平衡阀时需注意空调水系统是否为变流量系统。
结语
根据多个大型商业项目实际调试效果，本人认为目前解决静态及动态水力失调最好的办法是采用图3空调水系统平衡方式，空调主设备采用动态压差平衡电动调节阀（除经压差控制保证设备通过流量恒定外还可以通过BA系统进行远程空调水温调节）、末端设备采用动态平衡电动二通阀（风机盘管），这样空调水系统可设置为异程式可省去静态平衡阀的设置，更不需要静态平衡阀所需的繁琐调试，对于开发商而言其实最重要的是对于后期需要扩容，预留的项目，使用动态压差平衡电动调节阀，可避免后期二次调试。
论文作者:钱文波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/30
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