平衡技术在中央空调系统中的应用

 

　　随着经济的发展，空调系统成为现代建筑物中不可缺少的设施之一，但由于空调耗能量通常较大，故其节能设计势在必行。要确保空调系统按照设计的技术参数运行，对系统的水力平衡控制相当关键，可及时发现和排除对系统功能造成威胁的一些现象。如实施得不正确的平衡计算以及纯粹的安装错误如止回阀安装错误或过滤器堵塞等，发现问题及时找到原因并加以纠正，以确保系统尽量以最低的能源成本提供最佳的舒适环境。

　　1、水力平衡技术概述平衡技术是解决空调冷、热水系统平衡的有效方法，它由以下几个方面的内容组成：

　　（1）合理的水系统设计：平衡阀生产厂家技术专家与设计人员和用户共同探讨，力求使水系统设计达到准确合理。

　　（2）平衡阀的合理选型与设置：某些平衡阀生产厂家可在设计阶段运用有关软件为用户合理选型提供建议，并指导平衡阀的设置方法。

　　（3）先进的水力平衡方法：由于水系统的相互影响性，要求有一套有效实用的水系统平衡方法来使

　　其平衡，如瑞典某公司开发的TA Balance法，无论系统大小，只需作一次调试即可达到平衡。

　　（4）功能完善的专用化智能仪表：智能仪表中固化了水力平衡法及各种规格、口径平衡阀性能曲线，可实现对系统的平衡调试，同时具有完善的双向通讯功能。使用更方便。

　　（5）高质量的水力平衡产品：平衡阀、压差控制器等为用户提供高品质的技术服务。

　　（6）水力平衡报告：系统调试后可提供详尽的水力平衡报告。有利于空调冷、热水系统的操作和维护。

 

　　2、水力平衡阀技术特点

　　以瑞典TA水力平衡公司生产的水力平衡阀为例，其主要特点包括：

　　①阀芯、阀座、阀盖等均采用布氏硬度130以上的防脱锌腐蚀铜合金制成，耐腐蚀，寿命长；

　　②阀门采用精密铸造工艺，外型美观，且精度高，流量测量及平衡精度为±5％；

　　③阀体上带有供测量压差的测压嘴，不测量时具有自密封作用；

　　④平衡阀带有可调节和预设定流量的数字式手轮；

　　⑤阀门具有锁定功能。系统平衡并将阀门开度锁定后可以关小，但只能开大至锁定开度；

　　⑥小VI径平衡阀（DN15－50）带有泄水装置，泄水时不影响系统运行；

　　⑦大口径平衡阀（DN65－300）阀芯设计独特，采用压力平衡结构。减小了关闭力矩，更易开启和关闭。

 

　　3、水系统平衡专用智能仪表

　　该仪表具有以下特点：

　　①表内固化有目前最先进的水力平衡技术，可实现对系统准确有效的平衡；

　　②可测量平衡阀两端压差及流量，以及系统的水温；

　　③可贮存l千个平衡阀的测量数据，记录2.4万个测量值；

　　④可与计算机双向通讯，调试前可上机对系统进行分析，对系统及阀门参数如阀门型号、规格、设计流量等参数进行输入，系统调试后将测量结果通过计算机输出，这些参数包括平衡阀的编号、口径、预设定值、两端压降Ap、通过流量和设计流量等。

 

　　4、自动流量调节平衡（动态平衡阀）的特点

　　（1）准确调节平衡：由厂方检定和调校至控制压力范围内，自动调节系统水流量达到设定流量（精度为±5％）。

　　（2）节约能源：准确的流量平衡系统能保持水泵以最高的效率运作。

　　（3）可适应不同泵速：可自动调节降低压差，对不同泵速的系统提供设定的流量。

　　（4）操作简单：可在数分钟内准确量度系统的压差，温差和量差。

　　（5）节省空间：平衡阀设计精巧，不需铺设太多喉管，可节省空间和保温T程费用。

　　（6）灵活实用：能提供完美及平衡的系统，其仪器增减都不会影响系统的流量平衡。

　　在中央采暖／空调水系统设计中，水泵的扬程是按照系统最不利环路获得所需流量来选定的，而距水泵较近的环路必然具有超大的压头。若不采取有效措施弥补这一差异，则有利环路的流量将大大高于设计流量值，造成水泵流量偏大、扬程降低，不利环路压头仍不足，得不到所需流量。系统水量分配处于不平衡状态，能耗浪费、设备效率低。通过平衡器件解决水力平衡问题的原理都是通

　　过调节阻力器件来增大有利环路的阻力，消除其剩余压头以达到阻力平衡。其直观表现就是降低有利环路的流量，将水压到不利环路去。应用平衡阀和定流量阀都可以调节控制流量。且有再现和锁定开度的功能，在达到调节工况（通常为设计工况）合理分配各环路水量。

 

　　5.1 平衡阀属手动式调节阀，其工作原理是改变阀芯与阀座的间隙来改变流经阀门的流动阻力，达到调节流量的目的。从流体力学观点看，平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件。

　　5.2 定流量阀又称作自力式流量控制器，其机理是在一定工作差压范围内控制通过的流量。如阀门前后的压差增大时，通过阀芯的自动关小动作，保持流量不增大；反之当压差减小时阀芯开大，流量恒定；但当压差小于阀门正常工作范围时，因定流量阀毕竟不能提供额外压头，此时阀门全开。流量较设定流量低，因此通常称之为自力式平衡阀或动态平衡阀。平衡阀的作用对象是阻力，发挥手动可调孔板的作用，平衡管网系统的阻力达到各环路阻力平衡的作用，定流量阀作用对象是流量，锁定流经阀门的水量而并非针对阻力平衡。在重庆江北机场中央空调水系统设计中，由于空调水管路较多，且远近相差较大，水路系统必须采取平衡措施。空调水泵启用的台数随气候的变化而不同，系统提供的总循环水量是主动变化的，如按冬夏季设计工况调节水量平衡，则运行非设计工况时的循环水量将较少。

　　平衡阀的作用是针对系统阻力，能将新的水量按设计比例平衡地分配，各支路的流量一同增减，仍然满足当前气候条件下的流量需要。在局部用户关闭的情况下，系统可自动对多余流量均匀分配，达到平衡的目的，在一次调节完成后，除非管网发生变化，使用中不需再次进行调节。定流量阀作用对象的流量，不管系统循环水量和末端负荷的变化，仍坚持流量不变。而如系统循环总水量被主动下调，则按原先流量分配的流量就不足了，而定流量阀又不能提供动力和增加流量，于是有利环路的流量得到设计流量。而不利环路的定流量阀全开，流量达不到要求，则出现不平衡现象。由此可见，定流量阀在主管道处使用，可有效防止系统过流，并避免因此而造成的能源耗费，具有较好的适用性；而在支管、立管和末端处，平衡阀则更为实用，不但可应付各种可能出现的使用状况，而且对于现场施工和用户微调要求，可具有较强的适应性，同时也更经济，笔者认为平衡阀和定流量阀联用可确保系统尽量以最低能源成本提供最佳的舒适空调环境。

 

　　1、电子工业部第十设计研究院主编。空气调节设计手册（第二版）。北京：中国建筑工业出版社，1995

　　2、陆耀庆。实用供热空调设计手册。北京：中国建筑工业出版社，1993