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暖通空调水力平衡解决方案

    暖通空调变流量系统几种平衡调节方案的选择

     

    本文分析了暖通空调工程风机盘管系统及空调箱(空气处理机组)系统几种常见的水力平衡及调节方案,并对这几种方案进行了比较。

    关键词:风机盘管 空调箱 空气处理机组 水力平衡

    在暖通空调变流量水力系统中,水力平衡及调节方案的选择是个重要的课题。合理的选择水力平衡及调节方案,可以满足暖通空调系统的舒适节能性要求,使系统高效、稳定同时经济的运行。

    以下针对暖通空调风机盘管系统和空调箱(空气处理机组)系统分别讨论几种常见的平衡和调节方案。

    一、风机盘管系统水力平衡和调节方案:

    针对风机盘管系统,常用的几种调试方案主要有:“静态平衡阀+电动二通阀”、“静态平衡阀+压差调节阀+电动二通阀”、“动态流量平衡阀+电动二通阀”、“动态平衡电动二通阀”等

    1、“静态平衡阀+电动二通阀”平衡调节方式:

     

    图1为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平支管上,图2为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平支管和末端回水管上。

    通过安装静态水力平衡阀,并且在初调试时按照一定的步骤进行调节,可以使在系统调试合格后各层水平支管或者各个风机盘管的流量同时达到设计流量,系统部分或者全部消除了静态水力失调,但是在系统运行过程中,不同风机盘管的调节会存在一定的相互干扰,因此存在一定的动态水力失调。

    2、“静态平衡阀+压差调节阀+电动二通阀” 平衡调节方式:

     

     

    图3为压差调节器安装在风机盘管各层水平回水管上,静态平衡阀安装在各层水平供水管上;图4为压差调节器安装在风机盘管各层水平回水管上,静态平衡阀安装在末端风机盘管供水管上。

    通过安装静态水力平衡阀,可以使系统在调试合格后各层水平支管或者各个风机盘管的流量同时达到设计流量,系统部分或者全部消除了静态水力失调;通过压差调节器在各层水平供回水管的定压差作用,可以维持风机盘管末端管道的压差在一定程度上保持恒定,从而避免末端风机盘管流量调节的相互干扰,实现动态水力平衡。但是,由于水平管道上存在着一定的沿程阻力,当水平并联风机盘管的数量较多、管道长度较长,从而使沿程阻力较大时,定压差作用就受到了消弱,这时末端风机盘管的流量调节仍存在一定的相互影响,存在一定的动态水力失调。

    3、“动态流量平衡阀+电动二通阀” 平衡调节方式:

     

    图5为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平回水管上,动态流量平衡阀安装在风机盘管末端管道供水管上。

    动态流量平衡阀的流量按照对应末端风机盘管的设计流量进行定制,保证在工作压差范围内风机盘管的流量不受系统压力波动的影响,始终维持在设计流量,实现动态平衡。

    垂直立管为同程式管道的系统,水平回水管上可不加静态平衡阀,垂直立管为异程式且水力失调程度较大的系统,建议在水平回水管上增加静态水力平衡阀并在初调试时进行一定的调节。

    4、“动态平衡电动二通阀” 平衡调节方式:

     

    图6为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平回水管上,动态平衡电动二通阀安装在风机盘管末端管道供水管上。

    动态平衡电动二通阀是动态平衡与电动二通一体化的产品。一方面它具有一般的电动二通阀的电动开关功能,另一方面,它能保证在工作压差范围内其流量不受系统压力波动的影响,始终维持在设计流量,从而实现动态平衡。

    垂直立管为同程式管道的系统,水平回水管上可不加静态平衡阀,垂直立管为异程式且水力失调程度较大的系统,建议在水平回水管上增加静态水力平衡阀并在初调试时进行一定的调节。

    “动态平衡电动二通阀”基本等同于“动态流量平衡阀+电动二通阀”

    以下是风机盘管系统四种平衡调节方式的比较表:

    二、空调箱(空气处理机组)系统水力平衡和调节方案:

    针对于空调箱(空气处理机组)系统,常用的几种水力平衡和调节方案主要有“静态平衡阀+电动调节阀”、“压差调节阀+电动调节阀”、 “动态平衡电动调节阀”等。

    1、“静态平衡阀+电动调节阀”平衡调节方式:

     

    图7为空调系统常用的多台空调箱(空气处理机组)并联环路(图中只绘出2台),在空调箱的进口安装了静态水力平衡阀和电动调节阀。

    在系统初调试时,通过调节静态平衡阀,使系统在初调试合格后各台空调箱的流量同时达到设计流量,从而实现静态平衡;

    在系统运行过程中,通过电动调节阀的调节作用使各个目标区域的温度达到设定温度;但是,由于这种系统各个末端设备电动调节阀的流量调节存在着相互影响,因此系统很难达到平衡状态,即使达到平衡状态,也会由于这种干扰而很容易偏离平衡状态。

    2、“压差调节阀+电动调节阀”平衡调节方式:

     

    图8为空调系统常用的多台空调箱(空气处理机组)并联环路(图中只绘出2台),在空调箱的进口安装了电动调节阀,出口安装了压差调节阀。

    通过压差调节阀调节电动调节阀进口A至出口C的压差至设定压差,这样不管系统中其它的动态阀门怎样动作,由于压差调节器的调节作用这两点的压差始终保持恒定,这样就避免了系统中各个末端设备调节的相互干扰,从而实现动态平衡;

    在系统运行过程中,通过电动调节阀的调节作用使各个目标区域的温度达到设定温度;

    当然,也可以将压差调节器的取压点定在A、B二点,压差调节器的设定压差随之调整。这时电动调节阀的阀权度变小,从而使调节阀实际的流量特性曲线偏离理想流量特性曲线,调节特性变差。

    调试时先将电动调节阀全开,然后将压差调节器的压差调至设定压差即可。

    3、“动态平衡电动调节阀”平衡调节方式:

     

    如图9所示,为一组多台空调箱(空气处理机)并联环路(图中只画出2路)。每路通过动态平衡电动阀来调节目标区域的回风温度,其中区域一的设定温度为25℃,区域二的设定温度为27℃。

    假定处于夏季工况,区域一已调至平衡状态,即目标区域的温度T1已稳定在25℃,这时动态平衡电动阀的开度维持在某一位置保持不变以输出一个恒定的流量。

    区域二还处于不稳定状态,测量回风温度T2为24℃,低于设定温度27℃,这时测量温度会和设定温度在温度控制器进行比较,输出信号将动态平衡电动阀关小以减少流过空气处理机二的冷水量,这时制冷量会减少,使测量温度T2升高,接近设定温度;以此同时,系统立管C、D二点的压差会增大,空气处理机一环路动态平衡电动阀DV1二端C、B1二点的压差也相应增大。但是由于动态平衡电动阀的动态平衡功能(动态平衡阀芯PV1的定压差作用),该阀电动调节阀芯二端A1、B1点的压差并不发生变化,因此空气处理机一环路的流量维持不变,制冷量不变,相应的区域一仍处于平衡状态。

    由上可见,空气处理机二环路的调节没有对已经平衡的空气处理机一环路产生干扰,因此这两个环路间不存在动态水力失调。对于多环路系统,任何一个环路的调节都不会对其它环路产生干扰,同时任何一个环路都不会受到其它环路调节的影响,系统越大,这种动态平衡的特性就越明显,每一个环路只受自己区域负荷变化的影响,而不受系统压力波动的影响,因此很容易达到并维持平衡状态。

    垂直立管为同程式管道的系统,各层进水管上可不加静态平衡阀,垂直立管为异程式且水力失调程度较大的系统,建议在水平进水管上增加静态水力平衡阀并在初调试时进行一定的调节。

    以下是空调箱(空气处理机组)仅安装电动调节阀与上面三种平衡调节方式的功能性比较:

    由于后两种方案的功能性特征较类似,下面就其具体的技术参数、安装和费用方面进行进一步的比较。

     

    中央空调温控器、电动二通阀、电动蝶阀、平衡阀、超声波能量表、中央空调机房控制

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