空调水系统的水力失调(不平衡)现象和城市热网的一样,经常发生,甚至很严重。引起空调水系统水力失调的原因很多,一般认为,在设计计算中由于管内流速不允许超过限定流速和管径规格有限制等因素,在空调水系统备分支环路或用户系统各支管环路之间,其阻力损失不可能在设计流量分配下达到平衡;在施工过程中因现场施工条件限制,无法按照设计施工图进行施工,增加或减少了部分额外阻力,结果破坏了原有的设计平衡。这两种原因引起空调水系统的水力失调称为静态水力失调。而在运行中,末端装置的阀门开度改变引起水流量变化时,系统的压力会产生波动,其他末端装置的流量也随之改变而偏离其要求的流量。由于水系统管路是复杂的水力系统,系统中各环路间或末端装置间水力状况的变化是互相影响和互相制约的,由此而引起空调水系统的失调称为动态水力失调。
空调水系统的水力失调造成空调系统中各环路或末端装置中实际流量与规定流量之间的不一致性,导致的表面现象是各用户的室内热环境差,如系统的各房间冷热不均,温湿度达不到要求等,实际上还隐含系统和设备效率的降低,由此引起能源消费的增加,具体如下。
①、由于系统不平衡而导致室内温度偏离所造成的能耗增加。
②、目前在实际工程常采用安装大一些的水泵以加大管路循环流量的办法来改善空调水系统的水力失调现象,这种做法是错误的,却很有效;虽然使不利回路获得正常流量,起到改善水系统的不平衡作用,但由于总输配流量增加,使其运行能耗增加。
首先任何工程的设计流量本身就存在误差,这是系统误差,而实际流量反而有可能是准的;其次任何集中系统都不可能百分之百的满足各末端需求,而系统越大这种不满足率越高;再次平衡变流量系统比定流量系统更困难。
空调水系统相比供暖系统是大流量小温差系统,空调设备末端阻力权重远大于管道阻力,调节起来相对容易一些。
为了取得空调系统的节能效果和满意的舒适性,首先空调水系统规模不应过大,其次不应串联过多的平衡阀。
实践证明,平衡阀是实现空调水系统水力平衡最基本而有效的平衡元件。平衡阀的正确设计与合理使用,不仅可以提高空调水系统的水力稳定性,而且能使系统在最短时间、最小能耗下达到用户所需求的舒适环境,并能大大降低系统能耗。平衡阀能优化空调水系统的平衡性,使水泵运行能耗降到最低程度。目前常使用的平衡阀如下。
静态水力平衡阀。静态水力平衡阀是一种可以精确调节阀门阻力系数的手动调节阀。故又称手动平衡阀。其功能是用来解决空调水系统的静态失调问题,静态水力平衡阀一般安装位置如下:
a.干管、立管、支管路上,分级设置主管平衡阀、立管平衡阀、支管平衡阀。
b.机房集水缸上的每支环路回水管上。
空调水系统安装手动平衡阀后,在系统调试时,将各个平衡阀开度固定,其局部阻力也被固定。若总流量不改变(定流量系统)。则该系统始终处于平衡状态。如果是变流量系统,在负荷变化不大的情况下,平衡阀仍能起到定的平衡作用,但当负荷变化较大时,单独使用手动平衡阀就不适合。此时,应与自动压差控制阀配合使用,其效果才好。
动态流量平衡阀。动态流量平衡阀也称自动流量平衡阀,是一种保持流量不变的定流量阀,变流量系统不应采用。其功能是:当系统的某些末端设备(如风机盘管、新风机组等)改变流量而导致管网压力发生改变时,使其他末端设备的流量保持不变,仍然与设计值相一致,一般安装位置如下:
a.水泵出口处,稳定泵的出口水流量在额定流量下运行;避免流量过大时使水泵电机过载烧毁。
b.并联泵的冷却水、冷冻水系统,如主机型号不同,宜安装自动流量平衡阀,以避免过流或欠流。
c.末端装置(如风机盘管、空气处理机等)的回水侧,但在支路和立管处不需要再安装自动流量平衡阀。
目前,市场上动态流量平衡阀有固定流量型和流量现场手动设定型两类。前者在出厂前已根据工程设计要求将工作流量一次设定完成,现场不能改变;后者在标定的流量范围内,可根据工程设计要求进行现场调试。
③、压差控制器。压差控制器又称动态压差控制阀。它具有一定的比例压差控制范围,可以在一定流量范围内,使所需控制回路的压差保持基本恒定,其应用方式如下:
a.用在立管回水管上,稳定立管环路供、回水管之间的压差。
b.用在分层分支管环路回水管上,稳定分支环路供、回水管之间的压差。
c.用在电动调节阀的两端时,稳定电动调节阀两端的压差,改善调节阀的调节性能,这是一种与电动调节阀相匹配的最佳水力平衡措施。但是,在空调水系统中设置平衡阀时,应注意以下细节问题。
d.平衡阀宜设置在直管段处,平衡阀前后的最小直管长度不应小于2~5倍管径。
e.如果平衡阀位于会产生强烈干扰的部件(如水泵或电动控制阀)的后面,则推荐在阀门前至少有10倍直径的直管长度。
f.宜将平衡阀置于回水管上。
有关静态平衡阀阻力厂家给的估算数据-般为0.5~1m,压差控制器为1.5~2m。由此可见应避免串联使用,从水泵出口至最不利末端最佳最好只设一个静态平衡阀。
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