德國歐文托普公司中國代表處 王曉松☆
(本文刊載于《暖通空調(diào)》雜志2005年第七期)
摘 要：本文分析了暖通空調(diào)工程定流量和變流量系統(tǒng)水力平衡的特點；提出了變流量系統(tǒng)全面平衡的概念；同時對水力平衡和水力失調(diào)系統(tǒng)進行了比較；最后結(jié)合工程實例分析了這種全面平衡變流量水力系統(tǒng)的舒適節(jié)能性。
關(guān)鍵詞：全面平衡、靜態(tài)水力平衡、動態(tài)水力平衡、變流量系統(tǒng) All Balancing In HVAC Variable Flowrate System
By Wang Xiaosong Abstract: Analyse the characteristic of hydronic balancing in HVAC invariable flowrate system and Variable flowrate system; Give the concept of all balancing in variable flowrate system; Compare the hydronic balancing system with the hydronic maladjusted system;Finally analyse the comfort and energy-saving in all balancing system by a engineering case. Keywords: All balancing 、Static hydronic balancing、Dynamic hydronic balancing、 Variable flowrate system 在暖通空調(diào)工程中，水力平衡的調(diào)節(jié)是個重要的課題。本文分析了暖通空調(diào)工程定流量和變流量系統(tǒng)水力平衡的特點；提出了變流量系統(tǒng)全面平衡的概念；同時對水力平衡和水力失調(diào)系統(tǒng)進行了比較；最后結(jié)合工程實例分析了全面平衡水力系統(tǒng)的舒適節(jié)能性。 一.水力平衡的概念及分類：
1、靜態(tài)水力失調(diào)和靜態(tài)水力平衡：
由于設(shè)計、施工、設(shè)備材料等原因?qū)е碌南到y(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值與設(shè)計要求管道特性阻力數(shù)比值不一致，從而使系統(tǒng)各用戶的實際流量與設(shè)計要求流量不一致，引起的水力失調(diào)，叫做靜態(tài)水力失調(diào)。 靜態(tài)水力失調(diào)是穩(wěn)態(tài)的、根本性的，是系統(tǒng)本身所固有的。 通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)靜態(tài)水力平衡設(shè)備，在水系統(tǒng)初調(diào)試時對系統(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值進行調(diào)節(jié)，使其與設(shè)計要求管道特性阻力數(shù)比值一致，此時當(dāng)系統(tǒng)總流量達到設(shè)計總流量時，各末端設(shè)備流量同時達到設(shè)計流量，實現(xiàn)靜態(tài)水力平衡。 2、動態(tài)水力失調(diào)和動態(tài)水力平衡： 系統(tǒng)實際運行過程中當(dāng)某些末端閥門開度改變引起水流量變化時，系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生波動，其它末端的流量也隨之發(fā)生改變，偏離末端要求流量，引起的水力失調(diào)，叫做動態(tài)水力失調(diào)。 動態(tài)水力失調(diào)是動態(tài)的、變化的，它不是系統(tǒng)本身所固有的，是在系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的。 通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)動態(tài)水力平衡設(shè)備，當(dāng)其它用戶閥門開度改變引起水流量變化時，通過動態(tài)水力平衡設(shè)備的屏蔽作用，自身的流量并不隨之變化，末端設(shè)備流量不互相干擾，實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。 3、全面水力平衡： 全面水力平衡就是消除了靜態(tài)和動態(tài)水力失調(diào)，使系統(tǒng)同時達到靜態(tài)和動態(tài)水力平衡。 二.定流量系統(tǒng)的靜態(tài)水力平衡：
定流量系統(tǒng)是早期的暖通空調(diào)工程中常見的水力系統(tǒng)。 定流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)不含任何調(diào)節(jié)閥門，系統(tǒng)在初調(diào)試完成后閥門開度無須做任何改變，系統(tǒng)各處流量始終保持恒定。定流量系統(tǒng)主要適用于末端設(shè)備無須通過流量來進行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，如采用變風(fēng)量來調(diào)節(jié)的風(fēng)機盤管和空調(diào)箱等。 定流量系統(tǒng)只存在靜態(tài)水力失調(diào)，基本不存在動態(tài)水力失調(diào)，因此只需在相關(guān)部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備即可。通常在系統(tǒng)機房集水器以及一些主要分支回水管上安裝靜態(tài)水力平衡閥。 三.變流量系統(tǒng)的全面水力平衡： 隨著人們對空調(diào)品質(zhì)要求、節(jié)能意識的不斷提高以及空調(diào)系統(tǒng)的大型化，變流量水力系統(tǒng)在暖通空調(diào)工程中占據(jù)越來越重要的位置。 變流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)在運行過程中各分支環(huán)路的流量隨外界負(fù)荷的變化而變化。由于暖通空調(diào)工程在一年的大部分時間均處于部分負(fù)荷運行工況，變流量系統(tǒng)大部分時間管道流量都低于設(shè)計流量，因此這種系統(tǒng)是高效節(jié)能的。 變流量系統(tǒng)一般既存在靜態(tài)水力失調(diào)，也存在動態(tài)水力失調(diào)，因此必須采取相應(yīng)的水力平衡措施來實現(xiàn)系統(tǒng)的全面平衡。 1、 靜態(tài)水力平衡的實現(xiàn)： 通過在相應(yīng)的部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備，使系統(tǒng)達到靜態(tài)水力平衡。 實現(xiàn)靜態(tài)水力平衡的判斷依據(jù)是：當(dāng)系統(tǒng)所有的自力式閥門均設(shè)定到設(shè)計參數(shù)位置，所有末端設(shè)備的溫控閥（電、氣動閥）均處于全開位置時，系統(tǒng)所有末端設(shè)備的流量均達到設(shè)計流量。 從上可以看出，實現(xiàn)靜態(tài)水力平衡的目的是使系統(tǒng)能均衡地輸送足夠的水量到各個末端設(shè)備，并保證末端設(shè)備同時達到設(shè)計流量。 但是，末端設(shè)備在大部分時間是不需要這么大的流量的。因此，系統(tǒng)不但要實現(xiàn)靜態(tài)水力平衡，還要實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。 2、 動態(tài)水力平衡的實現(xiàn)： 通過在相應(yīng)部位安裝動態(tài)水力平衡設(shè)備，使系統(tǒng)達到動態(tài)水力平衡。 實現(xiàn)動態(tài)水力平衡的判斷依據(jù)是：在系統(tǒng)中各個末端設(shè)備的流量達到末端設(shè)備實際瞬時負(fù)荷要求流量的同時，各個末端設(shè)備流量的變化只受設(shè)備負(fù)荷變化的影響，而不受系統(tǒng)壓力波動的影響，即系統(tǒng)中各個末端設(shè)備流量的變化不互相干擾。 變流量系統(tǒng)的動態(tài)水力平衡在保證系統(tǒng)供給和需求水量瞬時一致性（這個功能是由各類調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)的）的同時，避免了各末端設(shè)備流量變化的相互干擾，從而保證系統(tǒng)能高效穩(wěn)定地將設(shè)備在各個時刻所須的流量準(zhǔn)確地輸送過去。 目前在暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)中常用的兼具動態(tài)平衡與調(diào)節(jié)功能的動態(tài)水力平衡設(shè)備主要有動態(tài)平衡電動二通閥（風(fēng)機盤管用）、動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥（各類空調(diào)箱用）等。 四.水力平衡和水力失調(diào)系統(tǒng)的比較： 1、靜態(tài)水力平衡與水力失調(diào)系統(tǒng)的比較： 圖1為對靜態(tài)水力不平衡系統(tǒng)進行改造的一個應(yīng)用實例。下圖為系統(tǒng)流程圖，其中左側(cè)為水泵及主機，右側(cè)為四臺末端設(shè)備，四臺末端設(shè)備的設(shè)計流量均為20m3/h； 上圖為該系統(tǒng)在靜態(tài)水力平衡前后的阻力分布線圖。 ⑴、靜態(tài)水力失調(diào)系統(tǒng)的流量計算： 在未安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備前，現(xiàn)場測得的末端設(shè)備流量及通過改造水泵來滿足流量的計算結(jié)果如表1所示，該系統(tǒng)為靜態(tài)失調(diào)的水力系統(tǒng)。 表1
由上表可見，設(shè)計總流量為80（m3/h），但為了保證最不利環(huán)路達到設(shè)計流量，實際水泵所需的最小流量為107.5（m3/h），遠遠大于設(shè)計總流量。
這樣的系統(tǒng)既不節(jié)能，也不舒適，因此必須安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備對系統(tǒng)進行改造。 ⑵、靜態(tài)水力平衡系統(tǒng)的流量計算： 表2為安裝了靜態(tài)水力平衡閥并調(diào)試合格前后的末端設(shè)備流量的實測數(shù)值。 表2
由上表可見，設(shè)計總流量為80（m3/h），系統(tǒng)靜態(tài)水力平衡后的實際總流量也是80（m3/h），且各個末端設(shè)備的流量同時達到設(shè)計流量。因此這種系統(tǒng)實現(xiàn)了靜態(tài)水力平衡，并且舒適節(jié)能。
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