暖通空调系统水力平衡方案及比较分析

在建筑物暖通空调水系统中，水力失调是最常见的问题。由于水力失调导致系统流量分配不合理，某些区域流量过剩，某些区域流量不足，造成某些区域冬天不热、夏天不冷的情况，系统输送冷、热量不合理，从而引起能量的浪费，或者为解决这个问题，提高水泵扬程，但仍会产生热（冷）不均及更大的电能浪费。因此，必须采用相应的调节阀门对系统流量分配进行调节。虽然某些通用阀门如截止阀、球阀等也具有一定的调节能力，但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量，因此这种调节只能说是定性的和不准确的，常常给工程安装完毕后的调试工作和运行管理带来极大的不便。

一、水力平衡技术是节能及提高供热（冷）品质的关键在供热空调系统中，由于种种原因，大部分输配环路及热（冷）源机组（并联）环路存在水力失调，使得流经用户及机组的流量与设计流量不符。加上水泵选型偏大，水泵运行不合适的工作点处，导致水系统处于大流量、小温差运行工况，水泵运行效率低、热量输送效率低。并且各用户处室温不一致，近热（冷）源处室温偏高（高），远热（冷）源处室温偏低（高）。对热（冷）源来说，机组达不到其额定出力，使实际运行的机组台数超过按负荷要求的台数。以上种种原因,造成了能耗高，供热（冷）品质差的弊病。1静态水力失调系统的流量计算：在未安装静态水力平衡设备前，现场测得的末端设备流量及通过改造水泵来满足流量的计算结果如表1所示，该系统为静态失调的水力系统。表1设备流量设备1设备2设备3设备4总流量(m3/h)设备实测流量（m3/h）282XXXX1686设计流量80实测流量与设计流量比较实测设计实测;设计实测;设计实测;设计为保证设计流量必须采取的措施必须通过增大水泵流量的方法以保证设备4的流量达到设计流量水泵流量增大后的流量数值（m3/h）353022.5于7.5由上表可见，设计总流量为80（m3/h）,但为了保证最不利环路达到设计流量,实际水泵所需的最小流量为107.5（m3/h），远远大于设计总流量。这样的系统既不节能，也不舒适，因此必须安装静态水力平衡设备对系统进行改造。、静态水力平衡系统的流量计算：表2为安装了静态水力平衡阀并调试合格前后的末端设备流量的实测数值。设备设备3设备XXX量（m3/h）168680流量设备1设备2设备实测流量（m3/h）设计流量于流量与设计流量比较实测设计实测;设计实测;设计实测;设计为保证静态水力平衡采取的措施安装静态水力平衡设备，并通过一定的调试方法，使各个末端设备的实际流量比值与设计要求的流量比值一致，再将系统总流量调至设计总流量静态水力平衡后的实测流量（m3/h）80表2由上表可见，设计总流量为80（m3/h）,系统静态水力平衡后的实际总流量也是80（m3/h），且各个末端设备的流量同时达到设计流量。因此这种系统实现了静态水力平衡，并且舒适节能。

1、静态水力平衡的实现：通过在相应的部位安装静态水力平衡设备，使系统达到静态水力平衡。实现静态水力平衡的判断依据是：当系统所有动态水力平衡设备均设定到设计参数位置（设计流量或压差），所有末端设备的温度控制阀门（温控阀、电动二通阀和电动调节阀等）均处于全开位置时（这时系统是完全定流量系统，各处流量均不变），系统所有末端设备的流量均达到设计流量。从上可以看出，实现静态水力平衡的目的是保证末端设备同时达到设计流量，即设备所需的最大流量。避免了一般水力失调系统一部分设备还没有达到设计流量，而另一部分已远高于设计流量的问题。因此它解决的是静态平衡和系统能力问题，即保证系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备。但是，末端设备在大部分时间是不需要这么大的流量的。因此，系统不但要实现静态水力平衡，还要实现动态水力平衡。

2、动态水力平衡的实现方式及分析：、暖通空调机房主要变流量动态水力平衡方式：、自力式压差调节器方式：如图5所示，在分集水器旁通管上设压差调节器PV调节分集水器压差，当某一分支环路如V1J

2、V3于标准电流信号到调节计（或DDC），通过与调节计上设定压差相比较，输出4DN150般规格范围只有DN25双管）三种系统形式，利用可视化软件开发工具VisualBasic编制了水力计算程序，希望能为计量供热的系统设计提供参考依据。数学模型1各管段阻力损失的计算本程序参考有关设计手册建立了局部阻力管件的数据库。程序在初始条件输入时，要求用户选择各管段存在的局部阻力管件名称及相应的数目，程序在水力计算的过程中通过调用数据库查询的子程序可得到各局部阻力管件的局部阻力系数Z值，结合相对应的管件数目，计算出管段决的局部阻力系数。2平均比摩阻的确定传统的热水采暖系统a般取0.5，适合计量供热的采暖系统由于加入了一些高阻力的管件和阀门，与传统的采暖系统有所不同。适合计量供热的采暖系统最不利环路的散热器恒温阀压降一般为500Pa（多层建筑），传统计量供热总压降一般为10000于0Pa,若按于0Pa计，加上恒温阀压降则系统总压降为25000Pa（只计算系统的室内部分），其中沿程压力损失应为于0;0.5=10000P,则沿程损失占总压力损失的估计百分数应为10000/25000=0.4。对于垂直双管式系统，上层散热器管路通过与下一层散热器管路的平衡关系确定该管路的资用压力，得到管路的平均比摩阻，进而确定管路的管径。图1是上下两层散热器管路示意图，AD和AD为并联管路，管路AD可通过与管路AD的平衡关系进行水力计算确定管径。下面来估算管路AD沿程损失占管路压力总损失的百分数。管路的沿程比摩阻按照经济比摩阻90Pa/m进行估算，贝憎路AD总阻力损失为（3+5）_90=7于,传统采暖系统中a按0.5取值。这里局部阻力（不计散热器恒温阀的阻力）按照传统采暖系统的方法来估算，等于沿程阻力，也为7于,散热器恒温阀压降按照5000Pa估算，贝憎路AD的总阻力损失为6440Pa,散热器恒温阀压降按分数为7于440=0.112。由此可见，a的值依具体情况是变化的。初始条件输入过程若用户已输入了资用压力，软件计算时a取0.4,按式

(12)计算出最不利环路的平均比摩阻；各个小环路根据平衡确定管径时，先不计入恒温阀的阻力a取0.5按式

(12)计算平均比摩阻，管径平衡计算后再计入恒温阀的阻力。若发现用户没有输入资用压力的数值，则软件默认平均比摩阻为经济比摩阻601于/m。3重力循环作用压力的计算热水计量供热循环作用压力的大小，取决于：机械循环提供的作用压力，水在散热器内冷却所产生的作用压力和水在循环环路中因管路散热而产生的附加作用压力。机械循环系统中，水在循环环路中冷却产生的附加作用压力，占机械循环总循环压力的比例很小，在进行系统总资用压力计算时可忽略不计。对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成自然循环作用压力不相等，在进行各立管散热器的并联环路水力计算时，应计算在内。自然循环作用压力的计算公式为：对于双管系统，通过上层散热器环路的作用压力比通过底层散热器的大，其相邻两层重力循环作用压力的差值为。4散热器恒温调节阀Kv值的计算Kv值是散热器恒温阀选型的依据：用于双管系统的散热器恒温阀具有高阻力的特性，用于单管系统的散热器恒温阀阻力系数也比普通阀门高。恒温阀的设计压降临恒温阀选型的重要因素，它的高与低直接影响着采暖系统的运行工况及其经济性。取值过高，除增加循环水泵能耗外，在无压差控制的情况下，还有出现噪声的危险，而且由于此时预设值过小易发生堵塞现象。相反，取值过低，会降低恒温阀的阀权度，同时也不利于克服高层建筑的垂直失调。丹麦DanfosXX公司用于双管系统的散热器恒温阀产品样本上建立恒温阀压降取0.10.3bar,结合我国的具体情况，散热器恒温阀压降的取值方法如下：双管系统（包括垂直双管和双-双管系统）：对于多层建筑，最不利环路的散热器恒温阀压降按5000Pa选取，对于高层建筑，最不利环路的散热器恒温阀压降按10000Pa选取，其余各个环路散热器恒温阀的压降根据环路之间平衡的需要来确定。单管跨越式系统：根据跨越管和散热器支路的阻力平衡，保证散热器一定的分流系数来确定恒温阀压降。