暖通空调水力平衡调试技术

田 雷

(国核工程有限公司，上海 200233)

暖通空调水力平衡调试技术

田 雷

(国核工程有限公司，上海 200233)

通过对水力平衡原理的分析，提出了比例法和补偿法两种平衡调试方法，介绍了两种方法的调试步骤和优缺点，并结合工程实例对两种平衡方法的效率进行了对比，最终得出最佳的平衡调试方法。

水力平衡，比例法，补偿法

暖通空调系统的任务是提供舒适的室内环境，同时要最大程度的降低运行成本。末端设备的功率取决于水温度和流量，但即使最精密的控制器也不能完全实现系统末端设备在设计流量下工作，导致舒适度降低，运行成本升高，因此要想得到需要的流量，必须进行流量的测量和调节，即水力平衡调试。文中讨论暖通空调水系统的平衡原理和平衡方法，得出最佳的水力平衡调试方法。

1 水力不平衡的危害

1)系统冷热不均现象。假设水系统各个末端的阻力相同，各支管管径相同，则近端支管的水量会多于远端支管的水量，原因是近端支管的资用压头大于远端支管。系统越大、支管数越多、干管越长、干管比摩阻越大，失调的现象越严重。如果某个支管阻力过大，会造成水量的不足。水量分配的不平衡，就会造成系统冷热不均现象。2)水力不平衡，会造成系统水流量过大，从而使水泵运行能耗过高。3)水力不平衡，会造成系统远端用户流量过低，使系统稳定时间过长。

2 水力平衡调试技术

水系统水力平衡调试的实质就是将系统中所有空调的流量同时调至设计流量。以下主要阐述如何对系统进行调试，使所有的空调同时达到设计流量。

2.1 对水力平衡的基本要求

1)在设计工况下所有末端设备必须都能够达到设计流量。2)系统中任何一组末端设备进行调节时，不能影响其他末端设备的正常运行。3)控制阀两端的压差不能有太大的变化，阀权度要大于0.30，这样才能进行精准的控制调节。

2.2 系统水力平衡的分析

1)并联水系统流量分配的特点：如图1所示的平衡阀V1.1，V1.2和V1.3就构成并联系统，并联系统每个平衡阀的流量与他们的流量系数成正比，通过调节平衡阀的开度改变流量系数，从而改变流量值。如果通过调节使各个并联平衡阀的流量与设计流量的比值一定，则通过母管的流量调节使其中一个达到设计流量时，其余平衡阀也就达到设计流量，这也是比例法的调试基础。

2)串联水系统流量分配的特点：如图1所示的平衡阀V1与其余3个平衡阀就构成了串联系统，串联系统各个平衡阀的流量一致，通过改变其中一个平衡阀的流量系数，就可以改变整个回路的流量。

根据串并联系统流量分配的特点，实现水力平衡的方式如下：

首先根据并联水系统的流量分配特点，将平衡阀V1.1，V1.2和V1.3的流量调节至与系统设计流量的比值一样，再根据串联水系统流量分配特点，调节平衡阀V1的开度，从而改变整个回路的流量，当平衡阀V1的流量达到设计流量时，其余3个并联的平衡阀也同时达到设计流量。在工程实际调试过程中，所有暖通空调水系统均可分解为多级串并联组合系统。

2.3 比例法

如图2所示，该系统是一个多级串并联系统，包含5组如图1所示的串并联系统，同时并联阀组I又与平衡阀V0构成串并联系统。这种系统可以利用串并联系统的特点，分层次进行流量调节。首先将并联阀组1～5中的每个平衡阀的流量调节至与设计流量的比值一定，再将并联阀组I中的每个平衡阀的流量调节至与设计流量的比值一定，最后将母管平衡阀V0的流量调节至设计流量，这样每个平衡阀的流量就会达到各自的设计流量。这种通过改变平衡阀的流量系数，使回路终端的流量按相同比例发生变化的调试方法即为比例法。其特点是要不断的进行测试和计算，操作较为复杂，不仅费工时，而且对工作人员的要求也较高。为了决定哪一根支管或立管可作为平衡工作的开始点，比例法需要一个较长的准备过程。此外，采用比例法时，当进行后一个平衡阀的调节时，将会影响到前面已经调节过的平衡阀，产生误差。当这种误差超过工程允许范围时，则需进行再一次的测量和调节。

2.4 补偿法

如果平衡工作无需计算每个末端装置、支管和立管的流量比，那么，水力平衡就简单多了。以比例法为基础，可以推导出另一种水力平衡调试方法，即补偿法。如图1所示，首先将平衡阀V1.1的流量调至设计流量，然后调节平衡阀V1.2至设计流量，调节平衡阀V1.2时，平衡阀V1.1的流量会变化，此时调节平衡阀V1，使平衡阀V1.1的流量保持不变。同理，以平衡阀V1.1的流量为基准，调节平衡阀V1.3和V1使平衡阀V1.3达到设计流量。那么，此时平衡阀V1.1，V1.2，V1.3和V1都达到设计流量，根据各平衡阀的功能，可将平衡阀V1.1称为参照阀，平衡阀V1称为合作阀。

采用平衡阀进行水力平衡的步骤如下：

1)对平衡阀进行分组及编号，见图2。

2)选择最远端的平衡阀组V1，V1.1，V1.2和V1.3，并将这4个平衡阀开至50%，其余阀组可以关闭或部分打开。

3)调节平衡阀V1.3至设计流量。

4)调节平衡阀V1.2至设计流量，在此过程中调节平衡阀V1，使V1.3的流量不变，同理调节平衡阀V1.1至设计流量。

5)同理将平衡阀组2～5的平衡阀调节至设计流量。

6)选择平衡阀组I中的最远平衡阀V1。

7)调节平衡阀V1至设计流量。

8)调节平衡阀V2至设计流量，在此过程中调节平衡阀V0使V1的流量不变。同理调节平衡阀V2～V5至设计流量。

9)此时整个系统达到水力平衡。

补偿法与比例法相比，有如下优点：

1)不需要测定系统中所有的流量以确定从哪里开始平衡，避免了长时间进行初步“扫描”。

2)可以直接开始平衡立管。因为所有其他立管都可以被隔离，故无优先问题，也可避免水泵过流量。资用压差ΔP将大于设计值，故使所有流量都可以测量。

3)补偿法很大的减少了平衡所需时间，因为对每个平衡阀的流量仅需调节一次，而且此流量就是正确的。

4)平衡调节可以随着安装进度分阶段进行，无需工程竣工后再对整个系统进行重新平衡。

3 工程实例

某工程一、二期项目各有一相同设计的办公楼，采用中央空调系统，采用模块化螺杆制冷机，以冷冻水为冷媒，设置五个立管，分五个区域供冷冻水。一期项目采用比例法进行平衡调试，二期工程采用补偿法进行平衡调试，平衡时间见表1。

表1 比例法和补偿法时间对比

由表1可知，比例法平衡时间为120 h，补偿法平衡时间为73 h。补偿法可节约40%的平衡时间，能取得较好的经济效益。

4 结语

通过以上论述和工程实例，我们可以得出结论，采用比例法和补偿法都能达到平衡调试的目的。通过两种调试方法的对比，可以看出补偿法所需时间更短，效率更高。

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

Adjusting technology of HVAC hydraulic balance

TIAN Lei

(NationalNuclearEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)

Through analyzing hydraulic balancing principles, the paper puts forward two kinds of balance adjusting methods including ratio method and compensation method, introduces their adjustment procedures and merits and defects, and compares their efficiencies by combining with engineering examples, and finally obtains optimal balance adjusting method.

hydraulic balance, ratio method, compensation method

1009-6825(2014)11-0134-02

2014-01-24

田 雷(1979- )，男，硕士，工程师

TU962

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