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暖通空調水系統水力平衡調節

10-04 19:38:00  瀏覽次數:141次  欄目:暖通空調
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  簡介: 本文闡述了暖通空調水系統中選用水力平衡閥的原因,并介紹了水力平衡閥的特性,以及應用水力平衡閥對水系統進行水力平衡調節的步驟、方法,特別是結合工程實例詳細闡述了系統聯調的要求、過程和評價。

  關鍵字:水力失調 水力平衡閥 系統平衡調試

  1、引言

  在建筑物暖通空調水系統中,水力失調是最常見的問題。由于水力失調導致系統流量分配不合理,某些區域流量過剩,某些區域流量不足,造成某些區域冬天不熱、夏天不冷的情況,系統輸送冷、熱量不合理,從而引起能量的浪費,或者為解決這個問題,提高水泵揚程,但仍會產生熱(冷)不均及更大的電能浪費。因此,必須采用相應的調節閥門對系統流量分配進行調節。

  雖然某些通用閥門如截止閥、球閥等也具有一定的調節能力,但由于其調節性能不好以及無法對調節后的流量進行測量,因此這種調節只能說是定性的和不準確的,常常給工程安裝完畢后的調試工作和運行管理帶來極大的不便。因此近些年來,在越來越多的暖通空調工程水系統的關鍵部位(如集水器)、特別是在一些國外設計公司設計的工程項目中,均大量地選用水力平衡閥來對系統的流量分配進行調節(包括系統安裝完后的初調節和運行管理調節,本文主要闡述的是前者,也可作后者的參考)。

  水力平衡閥有兩個特性:

  ⑴、具有良好的調節特性。一般質量較好的水力平衡閥都具有直線流量特性,即在閥二端壓差不變時,其流量與開度成線性關系;

  ⑵、流量實時可測性。通過專用的流量測量儀表可以在現場對流過水力平衡閥的流量進行實測。

  2、系統水力平衡調節

  水系統水力平衡調節的實質就是將系統中所有水力平衡閥的測量流量同時調至設計流量。

  2.1 單個水力平衡閥調節

  單個水力平衡閥的調節是簡單的,只需連接專用的流量測量儀表,將閥門口徑及設計流量輸入儀表,根據儀表顯示的開度值,旋轉水力平衡閥手輪,直至測量流量等于設計流量即可。

  2.2 已有精確計算的水力平衡閥的調節

  對于某些水系統,在設計時已對系統進行了精確的水力平衡計算,系統中每個水力平衡閥的流量和所分擔的設計壓降是已知的。這時水力平衡閥的調節步驟如下:⑴、在設計資料中查出水力平衡閥的設計壓降;⑵、根據設計圖紙,查出(或計算出)水力平衡閥的設計流量;⑶、根據設計壓降和設計流量以及閥口徑,查水力平衡閥壓損列線圖,找出這時水力平衡閥所對應的設計開度;⑷、旋轉水力平衡閥手輪,將其開度旋至設計開度即可。

  2.3 一般系統水力平衡閥的聯調

  對于目前絕大部分的暖通空調水系統,其設計只有水力平衡閥的設計流量,而不知道壓差,而且系統中包含多個水力平衡閥,在調節時這些閥的流量變化會互相干擾。這時如何對系統進行調節,使所有的水力平衡閥同時達到設計流量呢?

  2.3.1 系統水力平衡調節的分析:

  ① 并聯水系統流量分配的特點:并聯系統各個水力平衡閥的流量與其流量系數KV值成正比(由于管道中水流速度較低,假定各并聯支路上平衡閥兩端的壓差相等),如圖1所示,調節閥V1、V2、V3組成的并聯系統,則QV1 :QV2 :QV3= KV1 :KV2 :KV3(Q為流量,KV為流量系數)。當調節閥V1、V2、V3調定后,KV1、KV2 、KV3保持不變,則調節閥V1、V2、V3的流量QV1 、QV2 、QV3的比值保持不變。如果將調節閥V1、V2、V3流量的比值調至與設計流量的比值一致,則當其中任何一個平衡閥的流量達到設計流量時,其余平衡閥的流量也同時達到設計流量。

  ② 串聯水系統流量分配的特點: 串聯系統中各個平衡閥的流量是相同的,調節閥G1和調節閥V1、V2、V3組成一串聯系統,則

  QG1= QV1 +QV2 +QV3;

  ③ 串并聯組合系統流量分配的特點:實際上是一個串并聯組合系統。其中平衡閥V1、V2、V3組成一并聯系統,平衡閥V1、V2、V3又與平衡閥G1組成一串聯系統。

  根據串并聯系統流量分配的特點,實現水力平衡的方式如下:

  首先將平衡閥組V1、V2、V3的流量比值調至與設計流量比值一致;再將調節閥G1的流量調至設計流量。這時,平衡閥V1、V2、V3、G1的流量同時達到設計流量,系統實現水力平衡。

  實際上,所有暖通空調水系統均可分解為多級串并聯組合系統。

  2.3.2 水力平衡聯調的步驟:

  如圖2所示,該系統為一個二級并聯和二級串聯的組合系統,(V1-V3、V4-V6、…。V16-V18)為一級并聯系統,又分別與閥組I(G1、G2…G6)組成一級串聯系統;閥組I為二級并聯系統,又與系統主閥G組成為二級串聯系統。該系統水力平衡聯調的具體步驟如下:

  ① 將系統中的斷流閥(圖中未表示)和水力平衡閥全部調至全開位置,對于其它的動態閥門也將其調至最大位置,例如,對于散熱器溫控閥必須將溫控頭卸下或將其設定為最大開度位置;

  ② 對水力平衡閥進行分組及編號:按一級并聯閥組1-6、二級并聯閥組I、系統主閥G順序進行;

  ③ 測量水力平衡閥V1-V18的實際流量Q實;

  ④ 對每一個并聯閥組內的水力平衡閥的流量比進行分析,例如,對一級并聯閥組1的水力平衡閥V1~V3的流量比進行分析,假設q1<q2<q3,則取水力平衡閥V1為基準閥,先調節V2,使q1=q2,再調節V3,使q1=q3,則q1=q2=q3;

  ⑤ 按步驟④對一級并聯閥組2~6分別進行調節,從而使各一級并聯閥組內的水力平衡閥的流量比均相等;

  ⑥ 測量二級并聯閥組I內水力平衡閥G1-G6的實際流量,并計算出流量比Q1-Q6;

  ⑦ 對二級并聯閥組的流量比Q1-Q6進行分析,假設Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Q6,將水力平衡閥G1設為基準閥,對G2~G6依次進行調節,直至調至Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6,即二級并聯閥組內的水力平衡閥的流量比均相等;

  ⑧ 調節系統主閥G,使G的實際流量等于設計流量。

  這時,系統中所有的水力平衡閥的實際流量均等于設計流量,系統實現水力平衡。但是,由于并聯系統的每個分支的管道流程和閥門彎頭等配件有差異,造成各并聯平衡閥兩端的壓差不相等。因此,當進行后一個平衡閥的調節時,將會影響到前面已經調節過的平衡閥,產生誤差。當這種誤差超過工程允許范圍時(如實例中的5%),則需進行再一次的測量和調節。

  3、水力平衡調試實例:以下是北京市御景家園住宅小區某住宅樓供暖系統水力平衡調試實例。

  該住宅樓共30層,其中1至17層為低區供暖,18至30層為高區供暖,以高區供暖為例。高區共有8根立管,分別為I、II、III、IV——VIII,立管I從18層到30層的水力平衡閥分別為V18、V19、V20……。V30.具體調試步驟如下:

  ① 對立管I并聯閥組V1-V3進行水力 平衡調節:

  ② 按步驟①對高區其余立管II、III、IV……VIII閥組分別進行調節,從而使每一立管并聯閥組內的水力平衡閥的流量比均相等;

  對立管閥組G1-G8進行水力平衡調節:

  ④ 調節系統主閥G,使它的實際流量等于設計流量。這時,高區系統水力平衡初調完畢。

  ⑤ 對高區的調試結果進行校驗:

  a、對立管I并聯閥組進行水力平衡調節的校驗:

  b、對立管閥組進行水力平衡調節的校驗:

  4、結語:通過以上論述及工程調試實例,我們可以得出結論,在暖通空調水系統中,合理地安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進行系統聯調,可以極大地改善系統的水力特性,使系統接近或達到水力平衡,從而既為系統的正常運行提供了保證,同時又節省了能源,使系統經濟高效地運行。

  參考文獻:

  1、陸耀慶 等主編,供暖通風設計手冊。北京:中國建筑工業出版社,1987年

  2、賀平、孫剛主編,供熱工程。北京:中國建筑工業出版社,1990年

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