暖通设计 空调系统水力平衡分析与调节简要

  中央空调系统要保持其稳定高效工作，一个重要条件就是要保证其水力的平衡调节。在能源情况并不乐观的今天，保证暖通空调系统使用的节能是暖通专业关注的重要问题。其中水力失调的解决就是保证节能的重要措施之一。

  定义：在空调水系统中，各空调设备的实际流量与设计流量不一致性称为该设备的水力失调。

  定义：由于设计、施工、设备材料等问题造成的系统管道特性阻力数比与设计的基本要求管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各管路的实际流量与设计的基本要求流量产生偏差，造成部分管路流量偏大，部分管路流量过小，引起系统的水力失调，称为静态水力失调。

  定义：动态水力失调是指在中央空调系统运行过程中，由于终端空调设备数量多，当终端空调设备开关或阀门开度变化时，管路流量、压力产生波动和变化，引起其他管路空调设备流量、压差波动，偏离设计的基本要求而产生的水力失调。

  管路水力特性分析：复杂的空调水系统可以最终简化为等效的串、并联组合的系统。

  其中A、B、C 平衡阀所在支路构成三个并联水系统，然后与D平衡阀所在管路串联，组成一个串、并联组合系统。

  调节：使得各分支环路的流量实时地变化，力求准确地与冷热负荷的要求匹配，达到良好的空调及供暖效果。

  在风机盘管分支环路回水端安装压差控制阀，保持图中A、B两点间的压差不变，当其中一个风机盘管二通阀关断时，其他风机盘管支路两端的压差基本保持不变，如果二通阀开度不变，流经此支路上风机盘管的流量也基本保持不变。

  电动二通动态流量平衡阀其实就是将电动二通阀和固定流量动态流量平衡阀做成一体的平衡阀，当其开启时，在工作压差范围内，流量保持一定值而不受其他支路开关的影响。

  在空气处理机组分支环路回水端安装压差控制阀，保持图中A、B两点问的压差不变，使电动调节阀的流量只受末端负荷变化的影响。通过改变电动调节阀的开度来调节流量，使之满足负荷变化的要求，如果电动调节阀开度不变，流经此支路上空气处理机组的流量也基本保持不变。

  由于它的流量只是开度的单值函数，只需根据负荷需求调节阀门的开度便可达到所需流量，一经开度设定，即使其他支路发生明显的变化，其流量维持不变。每个电动调节动态流量平衡阀产品其流量—开度特性曲线在出厂前已精确确定，流量只和自身有关，而不受末端设备和其他管路的影响，所以很容易做到流量的精确控制。而对于第一种方案，尽管压差保持恒定时其流量也只和调节阀的开度有关，但流量一开度的关系具有不确定性，因为即使同样的调节阀，和不同的末端设备和管道组成的支路具有不一样的阻力特性，其流量不仅和阀门的开度有关，还和阀门的阀权度有关，因而其流量控制精度要低于采用电动调节动态流量平衡阀的方案。

  压差控制阀控制方式是在分集水器旁通管上设压差控制阀，以此来控制系统中分集水器之间的压差。当系统中某一支环路流量变化时，由于压差控制阀的调节作用，使分集水器之间的压差△P保持不变，其余支环路的流量并不随之发生明显的变化，从而使系统实现动态水力平衡。在这种情况下，水泵的工作点维持不变，扬程和流量均保持恒定，多余的流量通过压差控制阀旁路流回集水器。系统在部分负荷工况下运行时，流向末端装置的总流量变小，因水泵流量不变，旁通的水流量增多，由于这部分冷冻水没有经过换热，使得主机的回水温度降低，主机部分负荷运行，降低能耗。

  利用压差变送器采集分集水器之间的压差，然后输出4-20mA的标准电流信号到控制器。与控制器上设定压差相比较后，再输出控制信号到电动调节阀，改变其开度。通过调节电动调节阀改变旁通水量，来保证分集水器之间的压差△P恒定。这时，如果分集水器上某一分支回路流量变化，其它回路不再受其影响，进而系统实现动态水力平衡。这种方法和上一种方法可达到相同的效果，而且由于设定压差能够准确的通过外部环境加以改变，实现变压差控制，逐步降低了制冷主机的能耗。

  水泵变频控制方式是通过压差变送器采集分集水器之间的压差，与系统设定的压差比较，然后输出4-20mA标准电流信号道控制器。控制器则将控制信号输送到变频器，通过变频器输出已调频的电压信号到水泵，控制水泵转速改变水流量，来保证分集水器压差与设定压差保持一致，使系统达到动态水力平衡。和前两种方式相比，省去了集分水器之间的旁通管路，通过改变水泵频率来调节流量，使得水泵的能耗大大降低。

  在空调系统中，除了关注空调主机等产品以及控制管理系统的节能，人们对水力平衡带来的节能也日益重视。对于复杂的空调水系统，主机和控制管理系统只有在水力平衡条件下运行才能实现高效节能。水力平衡阀是解决水力失调问题的有效方法，可以使水系统接近或达到水力平衡，为空调系统实现高效节能以及安全可靠的运行奠定了基础。

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