對(duì)平衡閥功能及其應(yīng)用的探討
對(duì)平衡閥的功能、技術(shù)特點(diǎn)及其分類進(jìn)行了較為深入的探討,為合理選擇與應(yīng)用平衡閥提供了參考依據(jù);通過對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)水力失調(diào)、動(dòng)態(tài)水力失調(diào)的特性分析,提供了選用不同平衡閥解決相關(guān)失調(diào)的方法。
目前,集中供熱和供冷的管網(wǎng)系統(tǒng)中水力失調(diào)(不平衡)的現(xiàn)象依然很嚴(yán)重,而水力失調(diào)又是造成供熱能耗浪費(fèi)的主要原因之一。因此,要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能,首先應(yīng)該做到水力平衡,而且必須強(qiáng)制要求系統(tǒng)達(dá)到水力平衡,這是保證其他節(jié)能措施能夠可靠實(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,通過對(duì)平衡閥的正確設(shè)定與合理應(yīng)用,不僅可以提高整個(gè)水系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性(包括控制末端的平衡、立管的平衡以及主回路的平衡),而且能使系統(tǒng)在最短時(shí)間、最小能耗下達(dá)到客戶所要求的溫度和舒適的人工環(huán)境。而合理應(yīng)用平衡閥的前提是要充分認(rèn)識(shí)和了解平衡閥的功能、技術(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)的水力失調(diào)特性以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)需要平衡閥協(xié)助解決的問題。本文將就此進(jìn)行較為深入的探討,以供大家在工程設(shè)計(jì)選用時(shí)參考。
一、平衡閥的功能
作為暖通空調(diào)工程技術(shù)人員,為達(dá)到設(shè)計(jì)和安裝平衡穩(wěn)定的集中式供熱和供冷系統(tǒng)去創(chuàng)造舒適的人工環(huán)境,充分了解平衡閥的功能并在系統(tǒng)中正確應(yīng)用是非常必要的。平衡閥應(yīng)用于采暖與空調(diào)的水系統(tǒng),具有以下幾個(gè)方面的功能:
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)行中因?yàn)槭褂脮r(shí)間的差異,致使部分用戶采暖空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)水流量忽高忽低,導(dǎo)致房間溫度忽高忽低,舒適度差(這種現(xiàn)象等同于集中供暖中,白天使用用戶少,長(zhǎng)期供暖房間溫度偏高,晚上用戶增多,房間供暖溫度偏低),永遠(yuǎn)不能達(dá)到穩(wěn)定舒適的環(huán)境的問題。第三,解決系統(tǒng)運(yùn)行中因使用用戶數(shù)量波動(dòng)的影響,制冷或制熱主機(jī)反復(fù)開停機(jī)頻率增大,系統(tǒng)耗能增大,且影響主機(jī)使用壽命的問題。
第四,解決某些房間永遠(yuǎn)也達(dá)不到所需設(shè)計(jì)溫度的問題,尤其在負(fù)荷變化時(shí)。
第五,雖然生產(chǎn)設(shè)備的額定功率是足夠的,但所設(shè)計(jì)的功率不能傳送,在周末或夜晚回設(shè)后的啟動(dòng)中尤其如此。
上述問題僅是不平衡的集中供熱和供冷系統(tǒng)運(yùn)行中我們能直接感受到的表面現(xiàn)象,而深層次隱含的系統(tǒng)耗能量上的增加和運(yùn)行費(fèi)用上的大幅提升是我們必須認(rèn)真面對(duì)的問題;同時(shí),系統(tǒng)的舒適度也會(huì)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)水力平衡閥主要在兩個(gè)方面應(yīng)用:一方面,用在機(jī)房集水器的回水立管,進(jìn)行各分區(qū)管路的一次流量(阻力)分配,一次調(diào)節(jié)鎖定,后期不用調(diào)整;另一方面,用在分層分支環(huán)路供/回水管,進(jìn)行分層分支系統(tǒng)的阻力平衡和流量分配,一次調(diào)節(jié)鎖定,后期不用調(diào)整。尤其對(duì)冬夏季使用一套管路的空調(diào)系統(tǒng),通過靜態(tài)水力平衡閥的合理調(diào)節(jié)使用,使管路系統(tǒng)阻力達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的均衡,后期穩(wěn)定運(yùn)行不需二次調(diào)試。
某些工程設(shè)計(jì)將可外設(shè)定的動(dòng)態(tài)流量平衡閥替代靜態(tài)水力平衡閥,認(rèn)為通過冬夏季分別的流量設(shè)定也可達(dá)到流量分配的作用,此類用法的前提是系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)是經(jīng)過充分水力計(jì)算后平衡的空調(diào)系統(tǒng),安裝施工完全按照設(shè)計(jì)施工并在全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)是一個(gè)水力平衡的系統(tǒng),且是一個(gè)定流量系統(tǒng),
但此時(shí)用此類閥門就失去了平衡的意義。同樣,如果是變流量系統(tǒng),把動(dòng)態(tài)水力平衡閥用于系統(tǒng)平衡,就相當(dāng)于拿限流器當(dāng)可調(diào)電阻使用,阻力不平衡的系統(tǒng)肯定存在運(yùn)行安全隱患。
2.壓差調(diào)節(jié)器的應(yīng)用
壓差調(diào)節(jié)器用在分層分支環(huán)路回水管上,用于恒定分支環(huán)路系統(tǒng)供回水管路之間的壓差,屏蔽其他環(huán)路因運(yùn)行流量變化引起壓力變化產(chǎn)生的壓力干擾,提高系統(tǒng)末端運(yùn)行的溫度穩(wěn)定性和舒適性。受工作壓力范圍限制,此類閥門一般配合靜態(tài)水力平衡閥使用,主要是用在酒店、賓館等各房間同時(shí)使用率不高、水系統(tǒng)流量變化比較大(變流量系統(tǒng))的項(xiàng)目。對(duì)于單位辦公用房考慮各辦公房間的同時(shí)使用率較高,系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)流量波動(dòng)不大(定流量系統(tǒng)),此類閥門作用不是很明顯,考慮到降低初投資的需要,不必采用。另外,工程設(shè)計(jì)選型中應(yīng)避免用動(dòng)態(tài)流量平衡閥(限流器)代替壓差調(diào)節(jié)器(穩(wěn)壓器)。
3.動(dòng)態(tài)流量平衡閥的應(yīng)用
動(dòng)態(tài)流量平衡閥用在水泵出口,穩(wěn)定泵的出水流量在額定流量下運(yùn)行,避免流量過大時(shí)致使水泵電機(jī)過載燒毀電機(jī)。對(duì)并聯(lián)泵的冷卻水、冷凍水系統(tǒng),如果主機(jī)型號(hào)不同,建議在主機(jī)冷卻水、冷凍水進(jìn)口安裝此類閥門進(jìn)行流量控制,避免因過流或欠流而影響主機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行及主機(jī)使用壽命。此外,對(duì)定流量的集中供暖外網(wǎng)系統(tǒng),用此類平衡閥的較多,一般是設(shè)置在各建筑物的熱力入口處。
盡管動(dòng)態(tài)流量平衡閥具有在一定范圍內(nèi)自動(dòng)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(duì)定流量系統(tǒng),對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也首先是通過管路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)各環(huán)路的水力平衡,即“設(shè)計(jì)平衡”;只有當(dāng)設(shè)計(jì)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(tái)數(shù)的變化等等)有可能導(dǎo)致水量較大波動(dòng)時(shí),才宜采用閥權(quán)度要求較高、阻力較大的動(dòng)態(tài)流量平衡閥。但是,對(duì)于變流量系統(tǒng)而言,除了某些需要特定定流量的場(chǎng)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(dòng)態(tài)流量平衡閥,而應(yīng)設(shè)置壓差調(diào)節(jié)器。
三、結(jié)論
在采暖與空調(diào)水系統(tǒng)中合理地設(shè)置平衡閥,是一個(gè)解決系統(tǒng)水力失調(diào)、降低系統(tǒng)能耗、創(chuàng)造舒適人工環(huán)境的全新解決方案和有效的技術(shù)措施。
室外供熱管線較長(zhǎng)的供熱系統(tǒng),一般均應(yīng)在建筑物的熱力入口處設(shè)置靜態(tài)水力平衡閥,并應(yīng)根據(jù)建筑物內(nèi)供暖系統(tǒng)所采用的調(diào)節(jié)方式,決定是否還要設(shè)置動(dòng)態(tài)流量平衡閥或壓差調(diào)節(jié)器。
對(duì)于定流量系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先通過“設(shè)計(jì)平衡”來實(shí)現(xiàn)各環(huán)路的水力平衡;當(dāng)無法做到“設(shè)計(jì)平衡”時(shí),應(yīng)考慮采用靜態(tài)(手動(dòng))水力平衡閥通過初調(diào)試來實(shí)現(xiàn)水力平衡;當(dāng)設(shè)計(jì)認(rèn)為系統(tǒng)可能出現(xiàn)由于運(yùn)行管理原因?qū)е滤枯^大波動(dòng)時(shí),宜采用閥權(quán)度要求較高、阻力較大的動(dòng)態(tài)流量平衡閥。
對(duì)于變流量系統(tǒng),除了某些特定場(chǎng)所外,不應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置動(dòng)態(tài)流量平衡閥,而應(yīng)設(shè)置壓差調(diào)節(jié)器(動(dòng)態(tài)壓差控制閥)。
將動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)置在組合式空調(diào)器、新風(fēng)機(jī)組的供回水管路上,比采用普通的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有更好的調(diào)節(jié)性能。