暖通空調水力失衡問題研究

摘?要：文章主要分析了暖通空調水力失調和平衡的概念與分類，并分別對定流量、變流量水系統(tǒng)的水力平衡做了分析。

關鍵詞：暖通空調;水力失衡;水力平衡;調試

一、 水力失調和水力平衡的概念

（一）水利失調

暖通空調系統(tǒng)的供熱管網是由眾多串并聯(lián)管路以及各熱用戶組成的一個復雜的相互連通的管道系統(tǒng)，在運行過程中，由于各種原因的影響，往往使得網路的流量分配與各用戶的設計要求不相符合，各用戶之間的流量要重新分配。熱水供熱系統(tǒng)中，各熱用戶的實際流量與要求流量之間的不一致性稱為熱用戶的水力失調。

（二）水力平衡水力平衡是針對水力失調問題而產生的一種調節(jié)方法，目的是消除水力失調，達到節(jié)能降耗。由于水力失調分為靜態(tài)失調和動態(tài)失調。靜態(tài)失調是由于某些環(huán)路的阻力過小，而環(huán)路的實際流量就將超過設計流量，但由于總的流量一定，則其他部分就達不到設定流量，就會出現冷熱不均;在動態(tài)系統(tǒng)中，當某些環(huán)路的水量發(fā)生變化時，會引起系統(tǒng)的壓力分布不均，從而干擾到其他環(huán)路，使得其他環(huán)路本不應產生的變化產生。

二、 水力失調和水力平衡的分類

（一）靜態(tài)水力失調和靜態(tài)水力平衡

在供熱系統(tǒng)的設計、施工和材料設備的選擇方面出現了問題，導致了用戶實際的管道特性阻力比值與設計要求的管道特性阻力數比值不一致，進而致使實際流量和設計流量的不一致，這稱之為靜態(tài)水力失調。但是如果通過對供熱管道之中設計靜態(tài)水力平衡設備，并對整個供熱系統(tǒng)中的管道特性阻力比值進行調整，使其與設計數值保持一致，并能在各個末端設備中達到設計要求，流量也能同時達到設計要求，這則稱之為靜態(tài)水力平衡。

（二）動態(tài)水力失衡和動態(tài)水力平衡

當用戶閥門開度變化引起水流量改變時，其他用戶的流量也隨之發(fā)生改變，偏離設計要求流量，從而導致的水力失調，叫作動態(tài)水力失調。動態(tài)水力失調是動態(tài)的、變化的，它不是系統(tǒng)本身所固有的，是在系統(tǒng)運行過程中產生的。在出現動態(tài)水力失調時，可以在管道系統(tǒng)中安裝動態(tài)水力平衡設備，當其他用戶閥門開度發(fā)生變化時，通過動態(tài)水力平衡設備的屏蔽作用，使自身的流量并不隨之發(fā)生變化，末端設備流量不互相干擾，各用戶的實際流量與設計流量趨于一致，此時系統(tǒng)實現動態(tài)水力平衡。

三、 定流量水系統(tǒng)的水力平衡分析

（一）完全定理流量系統(tǒng)

此系統(tǒng)不含任何動態(tài)閥門，在初調完成之后閥門開度無須再做任何變動且系統(tǒng)各處的流量始終保持恒定。主要適用于末端設備無須通過流量來進行調節(jié)的系統(tǒng)。

（二）單管串聯(lián)（帶旁通管）供暖系統(tǒng)

單管串聯(lián)供暖系統(tǒng)包括垂直雙管水平單管串聯(lián)系統(tǒng)以及垂直單管系統(tǒng)等，這種系統(tǒng)主管的流量基本不變，也是屬于定流量系統(tǒng)的一種。這種系統(tǒng)主要存在于靜態(tài)水力失調中，因此只在相關部位設置水力平衡設備即可。

（三）末端設備帶三通調節(jié)閥的暖通空調系統(tǒng)

此系統(tǒng)與單管串聯(lián)系統(tǒng)類似，各分支環(huán)路的流量基本保持不變，屬于定流量系統(tǒng)。這種系統(tǒng)存在靜態(tài)水力失調，末端管路上存在一定的動態(tài)水力失調，只需在相應部位增設水力平衡設備即可保持水力平衡。

四、 變流量水力平衡分析

（一）實現靜態(tài)的水力平衡的判斷依據是

當系統(tǒng)所有的動態(tài)水力平衡設備均設定到設計參數位置，所有的末端設備的溫度控制閥門均處于全開狀態(tài)，系統(tǒng)所有的末端設備均達到設計流量。以上避免了一般的水力失調系統(tǒng)。一方面，沒有達到設計流量，另一方面，已經遠高于設計流量的問題。它解決了靜態(tài)平衡和系統(tǒng)能力問題，保證了系統(tǒng)能均衡地把足夠的水量送到各個末端設備。

（二）動態(tài)水力平衡的實現

1. 自力式壓差調節(jié)器，在分集水器旁通管上安裝壓差調節(jié)器來調節(jié)分集水器壓差，當某一分支環(huán)路流量發(fā)生變化時，在壓差調節(jié)器的作用下，分集水器壓差保持不變。其余分支環(huán)路的流量并不隨之變化，從而實現系統(tǒng)的動態(tài)水力平衡。

2. 電動調節(jié)閥式，從分集水器上采集不同的壓力信號，并輸入壓差變送器中，壓差變送器輸出信號到調節(jié)器，再同調節(jié)器上設定的壓差作對比的同時輸出控制信號到電動調節(jié)閥改變旁通水量，從而保證了分集水器壓差恒定并與設計壓差一致。分集水器上任意一分支回路的流量變化都不會對其他回路產生影響，進而實現動態(tài)水力平衡。

3. 調節(jié)水泵式，在分集水器上采集壓力信號，在壓差變送器中輸入壓差，并把信號傳遞給調節(jié)計，并同調節(jié)計設定壓差比較之后發(fā)送控制信號到調頻器，通過調頻器輸出調頻信號到水泵，控制水泵轉速改變水流量，使其保證分集水器壓差同設定壓差一樣，達到動態(tài)水平衡。

五、 暖通空調供暖設計中的一些問題

（一）供暖系統(tǒng)的水力平衡供暖系統(tǒng)的水力工況決定了供暖效果和質量，如果沒有進行詳細的水力平衡計算和設置相應的調控的設備，會使暖通系統(tǒng)運行水力失調現象發(fā)生，且由于供暖系統(tǒng)先天不足，對供暖系統(tǒng)的運行和調節(jié)帶來了巨大的麻煩。因此，做好前期設計計算工作和后期的運行調試工作尤為重要。

（二）散熱器的選擇

由于目前的散熱器品種多樣，使得設計人員有了很大的選擇空間，但是也要注意根據建筑物的功能特性適當的選用。供暖系統(tǒng)運行、保養(yǎng)和水質控制等環(huán)節(jié)的提高需要一個過程，所以在選擇散熱器時應盡量提高其適應客觀條件的能力。

（三）系統(tǒng)的噪聲和振動

在設計時應對系統(tǒng)運行時產生的噪聲和振動有預見性的進行避免或是采取有效的防治措施，將噪聲和振動的危害控制在最小范圍內。

參考文獻：

[1]陳頌.供熱系統(tǒng)水力失調和水力平衡分析[J].硅谷，2012（4）.

[2]陳向群.淺議空調系統(tǒng)水力平衡調節(jié)[J].城市建設，2010（4）.

作者簡介：杜東朋，男，河北保定人，研究方向：暖通工程。