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平衡閥的分類及在暖通空調中的應用
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2020-01-09 10:12:50

1 概述

在暖通空間調系統中,水是至關重要的元素。
由于設計、施工、設備材料等原因導致的系統管道特性阻力數比與設計要求管道特性阻力數比值不一致,從而使系統各用戶的實際流量與設計要求流量不一致,引起系統的水力失調,叫做靜態水力失調。
當用戶閥門開度變化引起水流量改變時,其它用戶的流量也隨之發生改變,偏離設計要求流量,從而導致的水力失調,叫做動態水力失調。
水平力失調將嚴重影響空調系統的運行,因此,必須通過在管道系統中增設靜態或者動態水力平衡設備(亦即平衡閥)使系統實現水力平衡,保證空間調的正常運行。
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2 平衡閥的分類
平衡閥是在水力工況下,起到動態、靜態平衡調節的閥門。對應于靜態和動態兩種水系統失衡狀況,平衡閥可分為兩大類:靜態平衡閥,動態平衡閥。
靜態平衡閥亦稱平衡閥、手動平衡閥等,它是通過改變閥芯與閥座的間隙(開度),來改變流經閥門的流動阻力以達到調節流量的目的,其作用對象是系統的阻力,能夠將新的水量按照設計計算的比例平衡分配,各支路同時按比例增減,仍然滿足當前氣候需要下的部份負荷的流量需求,起到平衡的作用。
動態平衡閥分為動態流量平衡閥,動態壓差平衡閥,自力式自身壓差控制閥等。
隨著空調行業的不斷發展與完善,平衡閥也出現的新的產品,目前很多項目采用了一種動態壓差平衡閥和電動調節閥結合在一起的一體閥,一般稱之為動態平衡電動調節閥。動態平衡電動調節閥是目前用于解決空調水系統平衡一個非常好的方法,當系統的壓力發生變化時,動態壓差平衡閥可以通過改變自身的通流面積使電動調節閥兩端的壓差保持不變,使調節閥的CV值始終為一,從而保證電動調節閥一直在最理想的工況下運行,真正做到水量的變化只與溫度有關而與壓力無關,可以保證進入空調箱的水量在任一時刻都是您所需要的水量。叢而使系統的性能更優越,維護更方便。
3 平衡閥的應用
3.1 定流量系統的靜態水力平衡
定流量系統是早期的暖通空調工程中常見的水力系統。
定流量系統是指系統不含任何調節閥門,系統在初調試完成后閥門開度無須做任何改變,系統各處流量始終保持恒定。定流量系統主要適用于末端設備無須通過流量來進行調節的系統,如采用變風量來調節的風機盤管和空調箱等。
定流量系統只存在靜態水力失調,基本不存在動態水力失調,因此只需在相關部位安裝靜態水力平衡設備即可。通常在系統機房集水器以及一些主要分支回水管上安裝靜態水力平衡閥。
3.2 變流量系統的全面水力平衡
隨著人們對空調品質要求、節能意識的不斷提高以及空調系統的大型化,變流量水力系統在暖通空調工程中占據越來越重要的位置。
變流量系統是指系統在運行過程中各分支環路的流量隨外界負荷的變化而變化。由于暖通空調工程在一年的大部分時間均處于部分負荷運行工況,變流量系統大部分時間管道流量都低于設計流量,因此這種系統是高效節能的。
目前在暖通空調變流量系統中常用的兼具動態平衡與調節功能的動態水力平衡設備主要有動態平衡電動二通閥(風機盤管用)、動態平衡電動調節閥(各類空調箱用)等。
4 幾個末端水力平衡方案的比較和分析
4.1 定流量系統水力平衡方案
(1)方案一:定流量系統-手動方案(如圖1)
圖1所示末端空調箱采用電動三通調節閥,屬于定流量系統,每臺末端的流量變化不會影響其他設備的流量,因此不存在相互影響的情況,即不存在動態水力失衡,故此方案僅在各個分支管設立靜態平衡閥,實現靜態平衡。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末端設備的流量同時達到設計流量,從而實現靜態平衡。但是靜態平衡閥的調試需按照一定的程序,對于一個大系統而言初調試是相當困難的,往往由于進行后一個平衡閥的調節時,將會影響到前面已經調節過的平衡閥,產生誤差。當這種誤差超過工程允許范圍時,則需進行再一次的測量和調節。如果由于用途改變等原因造成管路變化的,那么改造之后,必須重新對所有靜態平衡閥進行新的調試。
(2)方案二:定流量系統-自動方案(如圖2)
由于動態流量平衡閥的限流特性,因此此方案不必同方案一中的靜態平衡閥一樣逐級安裝,只需要在限流處安裝一個即可。動態流量平衡閥按流量進行選擇,安裝完畢后無需調試,將設定值設定為設計值即可使用。如果又后期改造,改造完后無需調試,只要重新設定流量值即可。
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圖1 定流量—手動方案
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圖2 定流量—自動方案
4.2 變流量系統水力平衡方案
(1)方案三:變流量系統-動態壓差平衡閥方案(圖3)。
如圖3所示空調箱采用電動兩通調節閥(此閥一般為比例積分調節,當然空調系統是復雜多樣的,大多數情況下還帶有風機盤管,所帶電動兩通閥僅起開關作用,在本文所列變流量兩個方案中,無論對空調箱還是風機盤管都可適用,因此在圖示中不一一畫出),任一空調箱由于負荷變化引起的流量變化都會影響其他空調末端設備的流量,產生動態失衡,此方案中在電動兩通調節閥前安裝一個動態壓差平衡閥,動態壓差平衡閥的作用是通過調節電動兩通調節閥進口B至出口A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,由于動態壓差平衡閥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,也可以將動態壓差平衡閥的取壓點定在A、C二點,動態壓差平衡閥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,然后將動態壓差平衡閥的壓差調至設定壓差即可。
此外由于同樣存在著靜態水力失衡,故在每個分支管處安裝靜態平衡閥(注:如果系統采用同程管道時可建議不設靜態平衡閥),調試時,電動閥全開,按靜態平衡閥調試程序進行調試,直至達到系統靜態平衡,至此完成系統全面水力平衡。
(2)方案四:變流量系統-動態平衡電動調節閥(兩通閥)方案(如圖4)
方案四的基本原理同方案三非常相似,動態平衡電動調節閥是將動態壓差平衡閥和電動兩通調節閥結合在一起,故又稱為一體閥。如圖4所示,由于動態平衡電動調節閥保證了該閥內電動調節閥芯二端A、B點的壓差不發生變化,因此系統壓力的波動不會影響到此設備,此設備流量仍然維持不變,制冷量不變,故此設備負責的空調區域溫、濕度仍保持平衡。
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圖3 變流量—動態壓差平衡閥方案
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圖4 變流量—動態平衡電動閥方案
5 結語
空調系統是復雜多樣的,本文的四個平衡閥方案僅就末端系統按定水量、變水量進行了討論,各有其一定的可行性,也有其一定的局限性。因此,在實際工程項目中,應該從經濟、節能、施工難易度及調試等多方面加以考慮,選擇最優化的水力平衡方案。
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