隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,城市的建筑建設規(guī)模越來越大,人們對室內(nèi)環(huán)境的要求也越來越高。尤其建設在黃金地帶的商業(yè)建筑,如何提高有效商用面積率,保證空調(diào)系統(tǒng)的使用和運行并不由此而增加能耗;面對大型建筑或水路系統(tǒng)中各環(huán)路流程相差甚大的異程系統(tǒng),如何保證空調(diào)末端設備水力平衡并能方便系統(tǒng)調(diào)節(jié)而滿足設計和用戶的要求,是專業(yè)技術(shù)人員和安裝單位共同關心的問題。 我公司通過多年的空調(diào)工程安裝實踐,總結(jié)出了空調(diào)系統(tǒng)中如何使用動態(tài)平衡閥的一些經(jīng)驗?，F(xiàn)介紹如下。
一、暖通空調(diào)設計中水力系統(tǒng)的現(xiàn)狀

無論是空調(diào)或采暖工程中,由于條件的制約及不可能完全采用同程系統(tǒng),而異程系統(tǒng)的實際設計中,為了保證系統(tǒng)最不利環(huán)路末端的資用壓頭,所有其它空調(diào)采暖設備末端的資用壓頭往往大于設計工況的需要值。特別是在規(guī)模大建筑功能復雜的工程中,異程管線長、末端設備的阻力差異大及空調(diào)末端啟停變化大的系統(tǒng),在靠近冷熱源位置的資用壓頭余量過大,往往出現(xiàn)流量分配偏離設計狀態(tài),導致其系統(tǒng)水力失調(diào)。流量的偏差會產(chǎn)生冷熱源近端的空調(diào)太涼或采暖太熱、遠端空調(diào)不涼或采暖不熱的現(xiàn)象。這種情況不但不能保證使用功能,還造成了能源上的浪費。

二、解決水力失調(diào)的方法

1. 加節(jié)流孔板

在熱力入口或空調(diào)靠近冷源環(huán)路的部分管段上增加節(jié)流孔板。采用這種方法解決水力失調(diào)的前提是:水系統(tǒng)阻力計算準確、熱力或空調(diào)末端流量不能發(fā)生變化。因此,在末端流量變化時仍會造成水平衡失調(diào)及能源上的浪費。

2. 安裝手動調(diào)節(jié)閥

對大型空調(diào)系統(tǒng)而言,采用手動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程復雜。手動調(diào)節(jié)前端閥門,后端流量會受影響。后端調(diào)整流量,前端流量又會變化。因此調(diào)節(jié)費時費力。對于復雜系統(tǒng),要求調(diào)節(jié)閥門的工程師經(jīng)驗豐富,并且一旦系統(tǒng)壓力或負荷發(fā)生變化仍需重新調(diào)整水力系統(tǒng)。

3. 安裝動態(tài)流量平衡閥

熱力入口或空調(diào)設備末端的設計流量確定后,根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動態(tài)平衡閥,安上設置好的閥門即可使用。只要閥門處的壓差變化在閥門的設計壓力范圍內(nèi),無需任何人為的調(diào)節(jié)。

三、動態(tài)平衡閥的特點

1. 動態(tài)平衡閥的工作原理

通過改變平衡閥閥芯的過流面積來適應閥門前后的變化,從而達到控制流量的目的。動態(tài)平衡閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件,對于不可壓縮的流體其簡化流量方程為:

Q = K·A·(ΔP) 0. 5

式中　Q ———通過平衡閥的流量

K ———閥門開度的流通系數(shù)

A ———閥芯的過流面積

ΔP ———閥門進出口壓差

由于在閥門開度不變的前提下, K 值的變化可忽略,因此,閥門的流量要保持恒定,就要控制A·(ΔP) 0. 5不變。而平衡閥由可變過流面積的閥膽和高精度( ±5 %) 的彈簧及支撐裝置構(gòu)成。彈簧受壓差的作用自動控制閥膽上過流面積的大小,從而使通過閥門的流量恒定。

2. 閥門的工作過程

當平衡閥前后壓差小于最小啟動壓差時,彈簧未被壓縮,流通面積最大。當閥門前后壓差在工作范圍時,閥膽壓縮彈簧,進入工作狀態(tài),水流通過閥膽兩邊的圓孔和幾何型通道流過;由于閥膽在運動,兩邊幾何型的通道也因此變化,閥體的流通面積不斷改變,在這一壓差范圍內(nèi)水流流量基本保持恒定。當平衡閥前后壓差超越工作范圍時,閥膽完全壓縮彈簧,水流只從閥膽兩邊的圓孔流過,此時閥膽變成了固定的調(diào)節(jié)器,流量與壓差成正比,隨壓差增大而增大。

動態(tài)平衡閥具有在一定的壓力范圍內(nèi)限制空調(diào)末端設備的最大流量、自動恒定流量的特點,在大中型、復雜或空調(diào)采暖負荷不恒定的工程中,簡化了系統(tǒng)調(diào)試過程,并縮短了調(diào)試時間。特別是在異程水系統(tǒng)中使用平衡閥,可以容易實現(xiàn)水力工況平衡,滿足設計環(huán)境溫度的要求,并且在空調(diào)系統(tǒng)的運行過程中末端設備可以不受其它末端的啟停干擾。

四、動態(tài)平衡閥在實際工程中的應用

1. 區(qū)域供暖

熱力入口安裝動態(tài)平衡閥,保證各單項建筑物系統(tǒng)所需流量。室內(nèi)采暖系統(tǒng):溫控閥保證每個散熱器通過所需流量,從而保證各用戶處所需熱量。如動態(tài)平衡閥裝于各立管始端可保障各立管流量恒定,解決水平衡失調(diào);對于要求分戶計量的雙管采暖系統(tǒng),對于同一立管,動態(tài)平衡閥裝于各水平支路上可保障各水平支路的流量恒定,解決豎向失調(diào)。

2. 空調(diào)系統(tǒng)

大型集中空調(diào)系統(tǒng)中,在空調(diào)設備(空氣處理機及風機盤管) 末端設置平衡閥,通過三通(或兩通) 電動閥保證設備所需流量,平衡閥實現(xiàn)水力工況調(diào)節(jié)。在冷熱源、冷卻塔、水泵等處當設計管線采用同程系統(tǒng)受限時,用平衡閥來避免負荷偏載,保證設備的正常運行。

五、空調(diào)系統(tǒng)設計中應該注意的問題

1. 動態(tài)平衡閥只起水力平衡作用,不能用于負荷調(diào)節(jié)

由于對動態(tài)平衡閥的誤解,容易認為平衡閥也能平衡空調(diào)或采暖負荷,用平衡閥取代電動三通閥或兩通閥。但隨著維護結(jié)構(gòu)負荷或室內(nèi)負荷(人員、設備、照明等) 的動態(tài)變化,要求空調(diào)設備提供的水量也動態(tài)變化,既能保證室內(nèi)溫度的要求,又起到了節(jié)能的作用,才能如人所愿。在大型空調(diào)系統(tǒng)中,空調(diào)設備設置了平衡閥后,各個設備的啟停不會干擾影響其它設備的水流量,平衡閥起到了水力平衡的作用;而電動三通或兩通閥節(jié)流,能夠調(diào)節(jié)環(huán)境負荷所需水量。

要保證大型空調(diào)水系統(tǒng)末端的使用功能,并使系統(tǒng)運行經(jīng)濟合理、管理方便,既離不開平衡閥,也離不開自控系統(tǒng)。用動態(tài)平衡閥解決水力失調(diào)問題及抵抗管網(wǎng)中流量變化對設備流量的干擾;用自控系統(tǒng)的電動閥根據(jù)實際負荷情況調(diào)整設備的流量。同時,設計中還應使自控閥與動態(tài)平衡閥協(xié)調(diào)、匹配設置。

目前,帶電動自控功能的動態(tài)平衡閥已經(jīng)面市,按負荷需求動態(tài)平衡空調(diào)水量、實行節(jié)能就更容易實現(xiàn)了。因此采用帶電動自控功能的動態(tài)平衡閥,可以將水力平衡與負荷調(diào)節(jié)合二為一,并直接用電腦控制設定流量,還簡化了安裝及便于安裝在狹小的空間內(nèi)。

2. 動態(tài)平衡閥不應多極設置

在空調(diào)設計中,手動調(diào)節(jié)閥是多極設計的。而按照這一方法多極設置動態(tài)平衡閥的設計概念是不對的。其理由是:如果下級的一個或多個設備關閉電動閥,而上級平衡閥仍保持流量不變,則會造成下級未關閉的設備流量增加,不但加大了水流噪聲,還會影響使用功能,并且也增加了不必要的經(jīng)濟投資。

3. 空調(diào)設計中應根據(jù)冬夏供回水溫差、水量,合理設置動態(tài)平衡閥

在四管制空調(diào)系統(tǒng)中,用兩個平衡閥是可以滿足冬季及夏季不同的水量要求的。當冬、夏季節(jié)空調(diào)供熱、冷水溫差不同時,水流量差異很大,因此在兩管制水系統(tǒng)中則應根據(jù)冬、夏季不同流量的要求設置平衡閥。其方法有三:一是設置可變流量型動態(tài)平衡閥,冬、夏季時轉(zhuǎn)換閥門;二是設置兩個平衡閥,閥1 按冬季流量選擇閥門,閥2 按夏、冬季最大水量之差選擇閥門,冬季開閥1 ,夏季開2 個閥,用兩個閥門實現(xiàn)空調(diào)設備的四管制功能;三是采用帶自控裝置的動態(tài)平衡閥通過電腦設置流量。否則,由于冬、夏季空調(diào)水流量不同,而簡單在空調(diào)末端上設置固定流量的動態(tài)平衡閥,是不可能滿足兩個季節(jié)的水量平衡的。