暖通空調變流量系統幾種平衡調節方案的選擇

本文分析了暖通空調工程風機盤管系統及空調箱（空氣處理機組）系統幾種常見的水力平衡及調節方案，并對這幾種方案進行了比較。

關鍵詞：風機盤管 空調箱 空氣處理機組 水力平衡

在暖通空調變流量水力系統中，水力平衡及調節方案的選擇是個重要的課題。合理的選擇水力平衡及調節方案，可以滿足暖通空調系統的舒適節能性要求，使系統高效、穩定同時經濟的運行。

以下針對暖通空調風機盤管系統和空調箱（空氣處理機組）系統分別討論幾種常見的平衡和調節方案。

一、風機盤管系統水力平衡和調節方案：

針對風機盤管系統，常用的幾種調試方案主要有：“靜態平衡閥+電動二通閥”、“靜態平衡閥+壓差調節閥+電動二通閥”、“動態流量平衡閥+電動二通閥”、“動態平衡電動二通閥”等

1、“靜態平衡閥+電動二通閥”平衡調節方式：

圖1為靜態平衡閥安裝在風機盤管各層水平支管上，圖2為靜態平衡閥安裝在風機盤管各層水平支管和末端回水管上。

通過安裝靜態水力平衡閥，并且在初調試時按照一定的步驟進行調節，可以使在系統調試合格后各層水平支管或者各個風機盤管的流量同時達到設計流量，系統部分或者全部消除了靜態水力失調，但是在系統運行過程中，不同風機盤管的調節會存在一定的相互干擾，因此存在一定的動態水力失調。

2、“靜態平衡閥+壓差調節閥+電動二通閥” 平衡調節方式：

圖3為壓差調節器安裝在風機盤管各層水平回水管上，靜態平衡閥安裝在各層水平供水管上；圖4為壓差調節器安裝在風機盤管各層水平回水管上，靜態平衡閥安裝在末端風機盤管供水管上。

通過安裝靜態水力平衡閥，可以使系統在調試合格后各層水平支管或者各個風機盤管的流量同時達到設計流量，系統部分或者全部消除了靜態水力失調；通過壓差調節器在各層水平供回水管的定壓差作用，可以維持風機盤管末端管道的壓差在一定程度上保持恒定，從而避免末端風機盤管流量調節的相互干擾，實現動態水力平衡。但是，由于水平管道上存在著一定的沿程阻力，當水平并聯風機盤管的數量較多、管道長度較長，從而使沿程阻力較大時，定壓差作用就受到了消弱，這時末端風機盤管的流量調節仍存在一定的相互影響，存在一定的動態水力失調。

3、“動態流量平衡閥+電動二通閥” 平衡調節方式：

圖5為靜態平衡閥安裝在風機盤管各層水平回水管上，動態流量平衡閥安裝在風機盤管末端管道供水管上。

動態流量平衡閥的流量按照對應末端風機盤管的設計流量進行定制，保證在工作壓差范圍內風機盤管的流量不受系統壓力波動的影響，始終維持在設計流量，實現動態平衡。

垂直立管為同程式管道的系統，水平回水管上可不加靜態平衡閥，垂直立管為異程式且水力失調程度較大的系統，建議在水平回水管上增加靜態水力平衡閥并在初調試時進行一定的調節。

4、“動態平衡電動二通閥” 平衡調節方式：

圖6為靜態平衡閥安裝在風機盤管各層水平回水管上，動態平衡電動二通閥安裝在風機盤管末端管道供水管上。

動態平衡電動二通閥是動態平衡與電動二通一體化的產品。一方面它具有一般的電動二通閥的電動開關功能，另一方面，它能保證在工作壓差范圍內其流量不受系統壓力波動的影響，始終維持在設計流量，從而實現動態平衡。

垂直立管為同程式管道的系統，水平回水管上可不加靜態平衡閥，垂直立管為異程式且水力失調程度較大的系統，建議在水平回水管上增加靜態水力平衡閥并在初調試時進行一定的調節。

“動態平衡電動二通閥”基本等同于“動態流量平衡閥+電動二通閥”

以下是風機盤管系統四種平衡調節方式的比較表：

二、空調箱（空氣處理機組）系統水力平衡和調節方案：

針對于空調箱（空氣處理機組）系統，常用的幾種水力平衡和調節方案主要有“靜態平衡閥+電動調節閥”、“壓差調節閥+電動調節閥”、  “動態平衡電動調節閥”等。

1、“靜態平衡閥+電動調節閥”平衡調節方式：

圖7為空調系統常用的多臺空調箱（空氣處理機組）并聯環路（圖中只繪出2臺），在空調箱的進口安裝了靜態水力平衡閥和電動調節閥。

在系統初調試時，通過調節靜態平衡閥，使系統在初調試合格后各臺空調箱的流量同時達到設計流量，從而實現靜態平衡；

在系統運行過程中，通過電動調節閥的調節作用使各個目標區域的溫度達到設定溫度；但是，由于這種系統各個末端設備電動調節閥的流量調節存在著相互影響，因此系統很難達到平衡狀態，即使達到平衡狀態，也會由于這種干擾而很容易偏離平衡狀態。

2、“壓差調節閥+電動調節閥”平衡調節方式：

圖8為空調系統常用的多臺空調箱（空氣處理機組）并聯環路（圖中只繪出2臺），在空調箱的進口安裝了電動調節閥，出口安裝了壓差調節閥。

通過壓差調節閥調節電動調節閥進口A至出口C的壓差至設定壓差，這樣不管系統中其它的動態閥門怎樣動作，由于壓差調節器的調節作用這兩點的壓差始終保持恒定，這樣就避免了系統中各個末端設備調節的相互干擾，從而實現動態平衡；

在系統運行過程中，通過電動調節閥的調節作用使各個目標區域的溫度達到設定溫度；

當然，也可以將壓差調節器的取壓點定在A、B二點，壓差調節器的設定壓差隨之調整。這時電動調節閥的閥權度變小，從而使調節閥實際的流量特性曲線偏離理想流量特性曲線，調節特性變差。

調試時先將電動調節閥全開，然后將壓差調節器的壓差調至設定壓差即可。

3、“動態平衡電動調節閥”平衡調節方式：

如圖9所示，為一組多臺空調箱（空氣處理機）并聯環路（圖中只畫出2路）。每路通過動態平衡電動閥來調節目標區域的回風溫度，其中區域一的設定溫度為25℃，區域二的設定溫度為27℃。

假定處于夏季工況，區域一已調至平衡狀態，即目標區域的溫度T1已穩定在25℃，這時動態平衡電動閥的開度維持在某一位置保持不變以輸出一個恒定的流量。

區域二還處于不穩定狀態，測量回風溫度T2為24℃，低于設定溫度27℃，這時測量溫度會和設定溫度在溫度控制器進行比較，輸出信號將動態平衡電動閥關小以減少流過空氣處理機二的冷水量，這時制冷量會減少，使測量溫度T2升高，接近設定溫度；以此同時，系統立管C、D二點的壓差會增大，空氣處理機一環路動態平衡電動閥DV1二端C、B1二點的壓差也相應增大。但是由于動態平衡電動閥的動態平衡功能（動態平衡閥芯PV1的定壓差作用），該閥電動調節閥芯二端A1、B1點的壓差并不發生變化，因此空氣處理機一環路的流量維持不變，制冷量不變，相應的區域一仍處于平衡狀態。

由上可見，空氣處理機二環路的調節沒有對已經平衡的空氣處理機一環路產生干擾，因此這兩個環路間不存在動態水力失調。對于多環路系統，任何一個環路的調節都不會對其它環路產生干擾，同時任何一個環路都不會受到其它環路調節的影響，系統越大，這種動態平衡的特性就越明顯，每一個環路只受自己區域負荷變化的影響，而不受系統壓力波動的影響，因此很容易達到并維持平衡狀態。

垂直立管為同程式管道的系統，各層進水管上可不加靜態平衡閥，垂直立管為異程式且水力失調程度較大的系統，建議在水平進水管上增加靜態水力平衡閥并在初調試時進行一定的調節。

以下是空調箱（空氣處理機組）僅安裝電動調節閥與上面三種平衡調節方式的功能性比較：

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參數、安裝和費用方面進行進一步的比較。