空调水系统的阻力平衡是保证空调系统正常、有效运行的前提,以较低的能耗,获得舒适的室内环境。为了达到水系统的阻力平衡,一般尽可能采用同程式水系统,倘若条件不允许时则采用异程式水系统,此时系统可能存在水力平衡失调。当各分区环路采用同程式系统时,各系统环路间也可能存在严重的阻力不平衡而导致水力平衡失调。因此必须通过各种调节手段使系统达到平衡。在设计水系统时倾向于使用平衡阀来进行水力平衡
定流量系统是早期的空调工程中常见的水力系统。近年来,随着空调系统的大型化及《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005的实施,越来越多的空调工程中都采用了变流量系统。
变流量系统是指系统在运行过程中各分支环路的流量随外界负荷的变化而变化。由于空调系统在一年的大部分时间都处于部分负荷运行工况,因此变流量系统大部分时间管道流量都是低于设计流量的。变流量系统一般既存在静态水力失调,又存在动态水力失调,因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡,即采用静态平衡阀实现静态水力平衡,采用动态水力平衡设备实现动态水力平衡。
变流量系统中静态平衡阀用于系统初步调节。静态平衡阀保证的不是系统中单个管道的流量值,它要维持的是在系统初调试时,通过静态平衡阀的调节作用,使系统中各个管路的流量比值与设计流量的比值一致,这样当系统的总流量等于设计总流量时,各个末端设备及管道的流量也同时达到设计流量即所需的最大流量,系统实现静态水力平衡。静态平衡阀应当分级设置。
动态流量平衡阀用于系统中需定流量的管路。在系统中某一需流量恒定的设备的分支管路配置了适当的动态流量平衡阀后,该设备即能运行在设计流量状态。如果并联的外网由于变动而造成压力的变化△P在一定范围内(该阀门有效范围),则不会造成流经该设备流量的变化。由此可见,动态流量平衡阀适合安装在冷冻机房冷热源设备处,一方面可以保证机组在额定状态运行,将流量恒定在设计值,从而保护机组,另一方面提高机组的运行效率,使系统运行的水温正常。动态流量平衡阀在空调系统中的安装位置。
当压力处于设定范围内,流量随压力的变化并不发生变化,当压力在设定范围之外,流量随着压力的增大而增大。
需要强调的是动态流量平衡阀与电动调节阀组合使用是不能实现稳定末端设备流量的。因为末端设备支路上的电动调节阀是根据室温要求来调整开度进而调节流量的,其流量是变化的,而动态流量平衡阀作用是恒定流量,所以动态流量平衡阀和电动调节阀组合使用是错误的。
平衡阀应用于末端设备
动态平衡电动二通开关阀主要应用于风机盘管处,一方面,它具有传统电动开关阀的电动开关功能;另一方面,它又能在阀门开启时将流量始终恒定在风机盘管的设计流量。
组合式或一体式动态平衡电动调节阀主要应用于空调箱、空气处理机组和新风机组处。
变流量系统中平衡阀应用系统形式
末端设备使用动态平衡电动二通开关阀及一体式或组合式动态平衡电动调节阀
通过分级设置静态平衡阀,使系统初调试时,各个末端装置获得设计流量,实现静态水力平衡;通过设置动态水力平衡设备,使系统在运行过程中各个末端设备的流量同时达到系统瞬时负荷要求流量,且这些流量之间的调节不互相干扰,从而实现动态水力平衡。
这种系统优点是控制稳定精确;由于末端流量实时满足要求,系统会获得自动的平衡,不需要其它平衡过程;维修时影响的范围小,某一末端设备的关断不影响其它设备的正常使用。缺点是初投资较高。对于一些需要精确控制温度的场所,如计算机房、医院手术室、工业厂房等建筑,可以采用这种方案。
动态压差控制阀与静态平衡阀组合使用
当系统水平面积较大时,可在支路上划分更小的支路,如图4中的A支路,在小支路上设置压差控制阀以提高系统控制的灵敏度;当连接支路的末端设备较少时,宜在立管上设置压差控制阀以提高经济性。这两种系统优点是舒适性较好,减小电动调节阀的噪声,简化了平衡与调试工作,试运行能分阶段直接进行,而且初投资较低。对于大型商场、写字楼、高级公寓或酒店等建筑,并不是所有楼层都能同时卖完或出租出去,将动态压差控制阀设置在支路上,稳定支路上的压差,支路之间不需要进行平衡,因此,空调系统可以分层分段投入使用,而且新支路的加入不会影响其它已经运行的支路。
为使平衡阀前后的水流稳定,保证测量精度,平衡阀应安装在直管段上,即平衡阀前后各至少有5倍和2倍管径长的直管管段。若平衡阀设在水泵的出口管段上,阀前则需有10倍管径长的直管段。
安装过程中,保证阀体箭头所示的方向与实际水流方向一致,切忌安装方向相反。
平衡阀的手柄和测压小孔应调整到面向检修侧,以便于操作和检修。
在整个空调水系统调试完毕后,必须做好平衡阀的保温。
空调水系统的根本水力平衡在于管网系统的设计组织,要通过计算使其处于基本的平衡状态,而不要因使用某些装置(如平衡阀)而忽略这个基本工作。
平衡阀的应用为空调水系统的平衡提供了一种解决方案。各种平衡阀原理不同,作用也不同。静态平衡阀一旦设定,相当于局部阻力不会发生变化的节流元件,其控制对象为系统的阻力,开度的变化引起阻力的变化,进而达到调节流量的目的,静态平衡阀的调节可以保证各支路间的流量分配更加合理。压差控制阀控制的对象为系统的压力,当供回水管压力增大或减小时,控制阀门相应关闭或开启,以保持差压的稳定,动态压差控制阀可将管路系统分成若干个相对独立的区域,区域间互不影响。动态流量平衡阀相当于局部阻力可以发生变化的节流元件,其控制对象为系统的流量,当压力处于设定范围内,流量随压力的变化并不发生变化,动态流量平衡阀可用于需定水量的支路,避免其他支路流量变化时对其的影响。