空調水系統的阻力平衡是保證空調系統正常、有效運行的前提,以較低的能耗,獲得舒適的室內環(huán)境。為了達到水系統的阻力平衡,一般盡可能采用同程式水系統,倘若條件不允許時(shí)則采用異程式水系統,此時(shí)系統可能存在水力平衡失調。當各分區環(huán)路采用同程式系統時(shí),各系統環(huán)路間也可能存在嚴重的阻力不平衡而導致水力平衡失調。因此必須通過(guò)各種調節手段使系統達到平衡。在設計水系統時(shí)傾向于使用平衡閥來(lái)進(jìn)行水力平衡
定流量系統是早期的空調工程中常見(jiàn)的水力系統。近年來(lái),隨著(zhù)空調系統的大型化及《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005的實(shí)施,越來(lái)越多的空調工程中都采用了變流量系統。
變流量系統是指系統在運行過(guò)程中各分支環(huán)路的流量隨外界負荷的變化而變化。由于空調系統在一年的大部分時(shí)間都處于部分負荷運行工況,因此變流量系統大部分時(shí)間管道流量都是低于設計流量的。變流量系統一般既存在靜態(tài)水力失調,又存在動(dòng)態(tài)水力失調,因此必須采取相應的水力平衡措施來(lái)實(shí)現系統的水力平衡,即采用靜態(tài)平衡閥實(shí)現靜態(tài)水力平衡,采用動(dòng)態(tài)水力平衡設備實(shí)現動(dòng)態(tài)水力平衡。
變流量系統中靜態(tài)平衡閥用于系統初步調節。靜態(tài)平衡閥保證的不是系統中單個(gè)管道的流量值,它要維持的是在系統初調試時(shí),通過(guò)靜態(tài)平衡閥的調節作用,使系統中各個(gè)管路的流量比值與設計流量的比值一致,這樣當系統的總流量等于設計總流量時(shí),各個(gè)末端設備及管道的流量也同時(shí)達到設計流量即所需的最大流量,系統實(shí)現靜態(tài)水力平衡。靜態(tài)平衡閥應當分級設置。
動(dòng)態(tài)流量平衡閥用于系統中需定流量的管路。在系統中某一需流量恒定的設備的分支管路配置了適當的動(dòng)態(tài)流量平衡閥后,該設備即能運行在設計流量狀態(tài)。如果并聯(lián)的外網(wǎng)由于變動(dòng)而造成壓力的變化△P在一定范圍內(該閥門(mén)有效范圍),則不會(huì )造成流經(jīng)該設備流量的變化。由此可見(jiàn),動(dòng)態(tài)流量平衡閥適合安裝在冷凍機房冷熱源設備處,一方面可以保證機組在額定狀態(tài)運行,將流量恒定在設計值,從而保護機組,另一方面提高機組的運行效率,使系統運行的水溫正常。動(dòng)態(tài)流量平衡閥在空調系統中的安裝位置。
當壓力處于設定范圍內,流量隨壓力的變化并不發(fā)生變化,當壓力在設定范圍之外,流量隨著(zhù)壓力的增大而增大。
需要強調的是動(dòng)態(tài)流量平衡閥與電動(dòng)調節閥組合使用是不能實(shí)現穩定末端設備流量的。因為末端設備支路上的電動(dòng)調節閥是根據室溫要求來(lái)調整開(kāi)度進(jìn)而調節流量的,其流量是變化的,而動(dòng)態(tài)流量平衡閥作用是恒定流量,所以動(dòng)態(tài)流量平衡閥和電動(dòng)調節閥組合使用是錯誤的。
平衡閥應用于末端設備
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通開(kāi)關(guān)閥主要應用于風(fēng)機盤(pán)管處,一方面,它具有傳統電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的電動(dòng)開(kāi)關(guān)功能;另一方面,它又能在閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)將流量始終恒定在風(fēng)機盤(pán)管的設計流量。
組合式或一體式動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調節閥主要應用于空調箱、空氣處理機組和新風(fēng)機組處。
變流量系統中平衡閥應用系統形式
末端設備使用動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通開(kāi)關(guān)閥及一體式或組合式動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調節閥
通過(guò)分級設置靜態(tài)平衡閥,使系統初調試時(shí),各個(gè)末端裝置獲得設計流量,實(shí)現靜態(tài)水力平衡;通過(guò)設置動(dòng)態(tài)水力平衡設備,使系統在運行過(guò)程中各個(gè)末端設備的流量同時(shí)達到系統瞬時(shí)負荷要求流量,且這些流量之間的調節不互相干擾,從而實(shí)現動(dòng)態(tài)水力平衡。
這種系統優(yōu)點(diǎn)是控制穩定精確;由于末端流量實(shí)時(shí)滿(mǎn)足要求,系統會(huì )獲得自動(dòng)的平衡,不需要其它平衡過(guò)程;維修時(shí)影響的范圍小,某一末端設備的關(guān)斷不影響其它設備的正常使用。缺點(diǎn)是初投資較高。對于一些需要精確控制溫度的場(chǎng)所,如計算機房、醫院手術(shù)室、工業(yè)廠(chǎng)房等建筑,可以采用這種方案。
動(dòng)態(tài)壓差控制閥與靜態(tài)平衡閥組合使用
當系統水平面積較大時(shí),可在支路上劃分更小的支路,如圖4中的A支路,在小支路上設置壓差控制閥以提高系統控制的靈敏度;當連接支路的末端設備較少時(shí),宜在立管上設置壓差控制閥以提高經(jīng)濟性。這兩種系統優(yōu)點(diǎn)是舒適性較好,減小電動(dòng)調節閥的噪聲,簡(jiǎn)化了平衡與調試工作,試運行能分階段直接進(jìn)行,而且初投資較低。對于大型商場(chǎng)、寫(xiě)字樓、高級公寓或酒店等建筑,并不是所有樓層都能同時(shí)賣(mài)完或出租出去,將動(dòng)態(tài)壓差控制閥設置在支路上,穩定支路上的壓差,支路之間不需要進(jìn)行平衡,因此,空調系統可以分層分段投入使用,而且新支路的加入不會(huì )影響其它已經(jīng)運行的支路。
為使平衡閥前后的水流穩定,保證測量精度,平衡閥應安裝在直管段上,即平衡閥前后各至少有5倍和2倍管徑長(cháng)的直管管段。若平衡閥設在水泵的出口管段上,閥前則需有10倍管徑長(cháng)的直管段。
安裝過(guò)程中,保證閥體箭頭所示的方向與實(shí)際水流方向一致,切忌安裝方向相反。
平衡閥的手柄和測壓小孔應調整到面向檢修側,以便于操作和檢修。
在整個(gè)空調水系統調試完畢后,必須做好平衡閥的保溫。
空調水系統的根本水力平衡在于管網(wǎng)系統的設計組織,要通過(guò)計算使其處于基本的平衡狀態(tài),而不要因使用某些裝置(如平衡閥)而忽略這個(gè)基本工作。
平衡閥的應用為空調水系統的平衡提供了一種解決方案。各種平衡閥原理不同,作用也不同。靜態(tài)平衡閥一旦設定,相當于局部阻力不會(huì )發(fā)生變化的節流元件,其控制對象為系統的阻力,開(kāi)度的變化引起阻力的變化,進(jìn)而達到調節流量的目的,靜態(tài)平衡閥的調節可以保證各支路間的流量分配更加合理。壓差控制閥控制的對象為系統的壓力,當供回水管壓力增大或減小時(shí),控制閥門(mén)相應關(guān)閉或開(kāi)啟,以保持差壓的穩定,動(dòng)態(tài)壓差控制閥可將管路系統分成若干個(gè)相對獨立的區域,區域間互不影響。動(dòng)態(tài)流量平衡閥相當于局部阻力可以發(fā)生變化的節流元件,其控制對象為系統的流量,當壓力處于設定范圍內,流量隨壓力的變化并不發(fā)生變化,動(dòng)態(tài)流量平衡閥可用于需定水量的支路,避免其他支路流量變化時(shí)對其的影響。