目前,集中供熱冷卻管網(wǎng)系統(tǒng)中的水力失衡(不平衡)現(xiàn)象仍然非常嚴(yán)重,水力失衡是供熱能耗浪費(fèi)的主要原因之一。因此,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能,首先要實(shí)現(xiàn)水力平衡,必須強(qiáng)制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡,這是確保其他節(jié)能措施可靠實(shí)施的前提。實(shí)踐證明,平衡閥是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水力平衡最基本的平衡元件。通過正確設(shè)置和合理應(yīng)用平衡閥,不僅可以提高整個水系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性(包括控制端、立管和主回路的平衡),而且可以使系統(tǒng)在最短的時間和最小的能耗下達(dá)到客戶所需的溫度和舒適的人工環(huán)境。平衡閥合理應(yīng)用的前提是充分了解和了解平衡閥的功能、技術(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)的水力失衡特點(diǎn)以及平衡閥在設(shè)計系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)需要解決的問題。本文將進(jìn)行更深入的討論,供您在工程設(shè)計和選擇時的參考。
一、平衡閥的功能
作為暖通空調(diào)工程技術(shù)人員,有必要充分了解平衡閥的功能,并在系統(tǒng)中正確應(yīng)用,以實(shí)現(xiàn)平衡穩(wěn)定的集中供熱和供冷系統(tǒng)的設(shè)計和安裝,創(chuàng)造舒適的人工環(huán)境。平衡閥用于供暖和空調(diào)水系統(tǒng),具有以下功能:
第一,解決采暖空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)水流量分配不均的問題,這就等同于解決集中供暖中有的樓層或房間永遠(yuǎn)過熱或過冷、有的房間永遠(yuǎn)不熱或不冷現(xiàn)象的問題。
第二,解決系統(tǒng)運(yùn)行中使用時間的差異,導(dǎo)致部分用戶加熱空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水流,導(dǎo)致房間溫度高低,舒適度差(這種現(xiàn)象相當(dāng)于集中加熱,白天用戶少,長期加熱室溫度高,夜間用戶增加,房間加熱溫度低),永遠(yuǎn)無法達(dá)到穩(wěn)定舒適的環(huán)境問題。第三,解決系統(tǒng)運(yùn)行中用戶數(shù)量波動、制冷或加熱主機(jī)反復(fù)啟停頻率、系統(tǒng)能耗、主機(jī)使用壽命的問題。
第四,特別是在負(fù)荷變化時,解決一些房間永遠(yuǎn)達(dá)不到所需設(shè)計溫度的問題。
第五,雖然生產(chǎn)設(shè)備的額定功率足夠,但設(shè)計的功率不能傳輸,尤其是在周末或晚上返回后的啟動中。
以上問題只是集中供熱和制冷系統(tǒng)運(yùn)行中不平衡的表面現(xiàn)象,系統(tǒng)能耗的增加和運(yùn)行成本的大幅增加是我們必須認(rèn)真面對的問題;同時,系統(tǒng)的舒適度也會大大降低。
二、平衡閥的合理應(yīng)用
1.靜態(tài)水力平衡閥的應(yīng)用靜態(tài)水力平衡閥主要應(yīng)用于兩個方面:一方面,用于機(jī)房集水器的回水立管,分配各分區(qū)管道的一次流量(阻力),一次調(diào)整鎖定,后期無需調(diào)整;另一方面,用于分層分支環(huán)路供/回水管,分層分支系統(tǒng)的阻力平衡和流量分配,一次性調(diào)整鎖定,后期無需調(diào)整。特別是對于冬季和夏季使用一套管道的空調(diào)系統(tǒng),通過合理調(diào)整和使用靜態(tài)水力平衡閥,管道系統(tǒng)的阻力達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的平衡,后期穩(wěn)定運(yùn)行無需二次調(diào)試。
一些工程設(shè)計將可設(shè)置的動態(tài)流量平衡閥取代靜態(tài)水力平衡閥,認(rèn)為通過冬季和夏季單獨(dú)的流量設(shè)置也可以實(shí)現(xiàn)流量分配的作用,前提是系統(tǒng)本身設(shè)計是完全水力計算平衡空調(diào)系統(tǒng),安裝施工完全按設(shè)計施工,全負(fù)荷運(yùn)行是水力平衡系統(tǒng),是固定流量系統(tǒng),
但此時,使用此類閥門失去了平衡的意義。同樣,如果是變流系統(tǒng),使用動態(tài)水力平衡閥進(jìn)行系統(tǒng)平衡,則相當(dāng)于使用限流器作為可調(diào)電阻。阻力不平衡系統(tǒng)必須存在運(yùn)行安全風(fēng)險。
2.壓差調(diào)節(jié)器的應(yīng)用
壓差調(diào)節(jié)器用于分層分支環(huán)路回水管道,用于恒定分支環(huán)路系統(tǒng)供回水管道之間的壓差,屏蔽運(yùn)行流量變化引起的其他環(huán)路壓力干擾,提高系統(tǒng)末端運(yùn)行的溫度穩(wěn)定性和舒適性。受工作壓力范圍的限制,該閥門一般采用靜態(tài)水力平衡閥,主要用于酒店、酒店等房間利用率低、水系統(tǒng)流量變化大(流量變化系統(tǒng))的項目。對于單位辦公室,考慮到各辦公室的利用率較高,系統(tǒng)正常運(yùn)行時流量波動不大(固定流量系統(tǒng))。這些閥門的作用不是很明顯。考慮到減少初始投資的需要,不需要使用它們。此外,在工程設(shè)計選擇中,應(yīng)避免使用動態(tài)流量平衡閥(限流器)而不是壓差調(diào)節(jié)器(穩(wěn)壓器)。
3.動態(tài)流量平衡閥的應(yīng)用
水泵出口采用動態(tài)流量平衡閥,穩(wěn)定泵出口流量在額定流量下運(yùn)行,避免水泵電機(jī)過載燒毀電機(jī)。對于并聯(lián)泵的冷卻水和冷凍水系統(tǒng),如果主機(jī)型號不同,建議在主機(jī)冷卻水和冷凍水進(jìn)口安裝此類閥門進(jìn)行流量控制,避免過流或過流影響主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命。此外,對于固定流量的集中加熱外網(wǎng)系統(tǒng),使用此類平衡閥較多,一般設(shè)置在各建筑的熱入口處。
盡管動態(tài)流量平衡閥具有在一定范圍內(nèi)自動穩(wěn)定環(huán)路流量的特點(diǎn),但是其水流阻力比較大,因此即使是針對定流量系統(tǒng),對設(shè)計人員的要求也首先是通過管路和系統(tǒng)設(shè)計來實(shí)現(xiàn)各環(huán)路的水力平衡,即“設(shè)計平衡”;只有當(dāng)設(shè)計認(rèn)為系統(tǒng)可能出現(xiàn)由于運(yùn)行管理原因(例如水泵運(yùn)行臺數(shù)的變化等等)有可能導(dǎo)致水量較大波動時,才宜采用閥權(quán)度要求較高、阻力較大的動態(tài)流量平衡閥。但是,對于變流量系統(tǒng)而言,除了某些需要特定定流量的場所(例如為了保護(hù)特定設(shè)備的正常運(yùn)行或特殊要求)外,不應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置動態(tài)流量平衡閥,而應(yīng)設(shè)置壓差調(diào)節(jié)器。
三、結(jié)論
平衡閥是解決系統(tǒng)水力失衡、降低系統(tǒng)能耗、創(chuàng)造舒適人工環(huán)境的新解決方案和有效技術(shù)措施。
室外供熱管道較長的供熱系統(tǒng)一般應(yīng)在建筑物熱入口設(shè)置靜態(tài)水力平衡閥,并根據(jù)建筑物內(nèi)供熱系統(tǒng)采用的調(diào)節(jié)方法決定是否設(shè)置動態(tài)流量平衡閥或壓差調(diào)節(jié)器。
對于固定流量系統(tǒng),設(shè)計人員應(yīng)首先通過設(shè)計平衡實(shí)現(xiàn)各環(huán)路的水力平衡;當(dāng)無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計平衡時,應(yīng)通過初步調(diào)試考慮靜態(tài)(手動)水力平衡閥;當(dāng)設(shè)計認(rèn)為系統(tǒng)可能因運(yùn)行管理而波動較大時,應(yīng)采用動態(tài)流量平衡閥。
除某些特定場所外,變流系統(tǒng)不應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置動態(tài)流量平衡閥,而應(yīng)設(shè)置壓差調(diào)節(jié)器(動態(tài)壓差控制閥)。
在組合式空調(diào)和新風(fēng)機(jī)組的供回水管道上設(shè)置動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥,比普通電動調(diào)節(jié)閥具有更好的調(diào)節(jié)性能。
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