暖通空調(diào)水力平衡解決方案

暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)幾種平衡調(diào)節(jié)方案的選擇

本文分析了暖通空調(diào)工程風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)及空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）系統(tǒng)幾種常見的水力平衡及調(diào)節(jié)方案，并對(duì)這幾種方案進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)盤管 空調(diào)箱 空氣處理機(jī)組 水力平衡

在暖通空調(diào)變流量水力系統(tǒng)中，水力平衡及調(diào)節(jié)方案的選擇是個(gè)重要的課題。合理的選擇水力平衡及調(diào)節(jié)方案，可以滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)的舒適節(jié)能性要求，使系統(tǒng)高效、穩(wěn)定同時(shí)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

以下針對(duì)暖通空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）系統(tǒng)分別討論幾種常見的平衡和調(diào)節(jié)方案。

一、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)水力平衡和調(diào)節(jié)方案：

針對(duì)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，常用的幾種調(diào)試方案主要有：“靜態(tài)平衡閥+電動(dòng)二通閥”、“靜態(tài)平衡閥+壓差調(diào)節(jié)閥+電動(dòng)二通閥”、“動(dòng)態(tài)流量平衡閥+電動(dòng)二通閥”、“動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥”等

1、“靜態(tài)平衡閥+電動(dòng)二通閥”平衡調(diào)節(jié)方式：

圖1為靜態(tài)平衡閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管各層水平支管上，圖2為靜態(tài)平衡閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管各層水平支管和末端回水管上。

通過安裝靜態(tài)水力平衡閥，并且在初調(diào)試時(shí)按照一定的步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以使在系統(tǒng)調(diào)試合格后各層水平支管或者各個(gè)風(fēng)機(jī)盤管的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)部分或者全部消除了靜態(tài)水力失調(diào)，但是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不同風(fēng)機(jī)盤管的調(diào)節(jié)會(huì)存在一定的相互干擾，因此存在一定的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。

2、“靜態(tài)平衡閥+壓差調(diào)節(jié)閥+電動(dòng)二通閥” 平衡調(diào)節(jié)方式：

圖3為壓差調(diào)節(jié)器安裝在風(fēng)機(jī)盤管各層水平回水管上，靜態(tài)平衡閥安裝在各層水平供水管上；圖4為壓差調(diào)節(jié)器安裝在風(fēng)機(jī)盤管各層水平回水管上，靜態(tài)平衡閥安裝在末端風(fēng)機(jī)盤管供水管上。

通過安裝靜態(tài)水力平衡閥，可以使系統(tǒng)在調(diào)試合格后各層水平支管或者各個(gè)風(fēng)機(jī)盤管的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)部分或者全部消除了靜態(tài)水力失調(diào)；通過壓差調(diào)節(jié)器在各層水平供回水管的定壓差作用，可以維持風(fēng)機(jī)盤管末端管道的壓差在一定程度上保持恒定，從而避免末端風(fēng)機(jī)盤管流量調(diào)節(jié)的相互干擾，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。但是，由于水平管道上存在著一定的沿程阻力，當(dāng)水平并聯(lián)風(fēng)機(jī)盤管的數(shù)量較多、管道長度較長，從而使沿程阻力較大時(shí)，定壓差作用就受到了消弱，這時(shí)末端風(fēng)機(jī)盤管的流量調(diào)節(jié)仍存在一定的相互影響，存在一定的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。

3、“動(dòng)態(tài)流量平衡閥+電動(dòng)二通閥” 平衡調(diào)節(jié)方式：

圖5為靜態(tài)平衡閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管各層水平回水管上，動(dòng)態(tài)流量平衡閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管末端管道供水管上。

動(dòng)態(tài)流量平衡閥的流量按照對(duì)應(yīng)末端風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行定制，保證在工作壓差范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管的流量不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，始終維持在設(shè)計(jì)流量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

垂直立管為同程式管道的系統(tǒng)，水平回水管上可不加靜態(tài)平衡閥，垂直立管為異程式且水力失調(diào)程度較大的系統(tǒng)，建議在水平回水管上增加靜態(tài)水力平衡閥并在初調(diào)試時(shí)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。

4、“動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥” 平衡調(diào)節(jié)方式：

圖6為靜態(tài)平衡閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管各層水平回水管上，動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥安裝在風(fēng)機(jī)盤管末端管道供水管上。

動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥是動(dòng)態(tài)平衡與電動(dòng)二通一體化的產(chǎn)品。一方面它具有一般的電動(dòng)二通閥的電動(dòng)開關(guān)功能，另一方面，它能保證在工作壓差范圍內(nèi)其流量不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，始終維持在設(shè)計(jì)流量，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

垂直立管為同程式管道的系統(tǒng)，水平回水管上可不加靜態(tài)平衡閥，垂直立管為異程式且水力失調(diào)程度較大的系統(tǒng)，建議在水平回水管上增加靜態(tài)水力平衡閥并在初調(diào)試時(shí)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。

“動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥”基本等同于“動(dòng)態(tài)流量平衡閥+電動(dòng)二通閥”

以下是風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)四種平衡調(diào)節(jié)方式的比較表：

二、空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）系統(tǒng)水力平衡和調(diào)節(jié)方案：

針對(duì)于空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）系統(tǒng)，常用的幾種水力平衡和調(diào)節(jié)方案主要有“靜態(tài)平衡閥+電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”、“壓差調(diào)節(jié)閥+電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”、  “動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”等。

1、“靜態(tài)平衡閥+電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”平衡調(diào)節(jié)方式：

圖7為空調(diào)系統(tǒng)常用的多臺(tái)空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）并聯(lián)環(huán)路（圖中只繪出2臺(tái)），在空調(diào)箱的進(jìn)口安裝了靜態(tài)水力平衡閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

在系統(tǒng)初調(diào)試時(shí)，通過調(diào)節(jié)靜態(tài)平衡閥，使系統(tǒng)在初調(diào)試合格后各臺(tái)空調(diào)箱的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)平衡；

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用使各個(gè)目標(biāo)區(qū)域的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；但是，由于這種系統(tǒng)各個(gè)末端設(shè)備電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量調(diào)節(jié)存在著相互影響，因此系統(tǒng)很難達(dá)到平衡狀態(tài)，即使達(dá)到平衡狀態(tài)，也會(huì)由于這種干擾而很容易偏離平衡狀態(tài)。

2、“壓差調(diào)節(jié)閥+電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”平衡調(diào)節(jié)方式：

圖8為空調(diào)系統(tǒng)常用的多臺(tái)空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）并聯(lián)環(huán)路（圖中只繪出2臺(tái)），在空調(diào)箱的進(jìn)口安裝了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，出口安裝了壓差調(diào)節(jié)閥。

通過壓差調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)口A至出口C的壓差至設(shè)定壓差，這樣不管系統(tǒng)中其它的動(dòng)態(tài)閥門怎樣動(dòng)作，由于壓差調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用這兩點(diǎn)的壓差始終保持恒定，這樣就避免了系統(tǒng)中各個(gè)末端設(shè)備調(diào)節(jié)的相互干擾，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡；

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用使各個(gè)目標(biāo)區(qū)域的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；

當(dāng)然，也可以將壓差調(diào)節(jié)器的取壓點(diǎn)定在A、B二點(diǎn)，壓差調(diào)節(jié)器的設(shè)定壓差隨之調(diào)整。這時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度變小，從而使調(diào)節(jié)閥實(shí)際的流量特性曲線偏離理想流量特性曲線，調(diào)節(jié)特性變差。

調(diào)試時(shí)先將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥全開，然后將壓差調(diào)節(jié)器的壓差調(diào)至設(shè)定壓差即可。

3、“動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”平衡調(diào)節(jié)方式：

如圖9所示，為一組多臺(tái)空調(diào)箱（空氣處理機(jī)）并聯(lián)環(huán)路（圖中只畫出2路）。每路通過動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥來調(diào)節(jié)目標(biāo)區(qū)域的回風(fēng)溫度，其中區(qū)域一的設(shè)定溫度為25℃，區(qū)域二的設(shè)定溫度為27℃。

假定處于夏季工況，區(qū)域一已調(diào)至平衡狀態(tài)，即目標(biāo)區(qū)域的溫度T1已穩(wěn)定在25℃，這時(shí)動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥的開度維持在某一位置保持不變以輸出一個(gè)恒定的流量。

區(qū)域二還處于不穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)量回風(fēng)溫度T2為24℃，低于設(shè)定溫度27℃，這時(shí)測(cè)量溫度會(huì)和設(shè)定溫度在溫度控制器進(jìn)行比較，輸出信號(hào)將動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥關(guān)小以減少流過空氣處理機(jī)二的冷水量，這時(shí)制冷量會(huì)減少，使測(cè)量溫度T2升高，接近設(shè)定溫度；以此同時(shí)，系統(tǒng)立管C、D二點(diǎn)的壓差會(huì)增大，空氣處理機(jī)一環(huán)路動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥DV1二端C、B1二點(diǎn)的壓差也相應(yīng)增大。但是由于動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥的動(dòng)態(tài)平衡功能（動(dòng)態(tài)平衡閥芯PV1的定壓差作用），該閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯二端A1、B1點(diǎn)的壓差并不發(fā)生變化，因此空氣處理機(jī)一環(huán)路的流量維持不變，制冷量不變，相應(yīng)的區(qū)域一仍處于平衡狀態(tài)。

由上可見，空氣處理機(jī)二環(huán)路的調(diào)節(jié)沒有對(duì)已經(jīng)平衡的空氣處理機(jī)一環(huán)路產(chǎn)生干擾，因此這兩個(gè)環(huán)路間不存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。對(duì)于多環(huán)路系統(tǒng)，任何一個(gè)環(huán)路的調(diào)節(jié)都不會(huì)對(duì)其它環(huán)路產(chǎn)生干擾，同時(shí)任何一個(gè)環(huán)路都不會(huì)受到其它環(huán)路調(diào)節(jié)的影響，系統(tǒng)越大，這種動(dòng)態(tài)平衡的特性就越明顯，每一個(gè)環(huán)路只受自己區(qū)域負(fù)荷變化的影響，而不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，因此很容易達(dá)到并維持平衡狀態(tài)。

垂直立管為同程式管道的系統(tǒng)，各層進(jìn)水管上可不加靜態(tài)平衡閥，垂直立管為異程式且水力失調(diào)程度較大的系統(tǒng)，建議在水平進(jìn)水管上增加靜態(tài)水力平衡閥并在初調(diào)試時(shí)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。

以下是空調(diào)箱（空氣處理機(jī)組）僅安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與上面三種平衡調(diào)節(jié)方式的功能性比較：

由于后兩種方案的功能性特征較類似，下面就其具體的技術(shù)參數(shù)、安裝和費(fèi)用方面進(jìn)行進(jìn)一步的比較。

中央空調(diào)溫控器、電動(dòng)二通閥、電動(dòng)蝶閥、平衡閥、超聲波能量表、中央空調(diào)機(jī)房控制