27暖通空调变流量系统几种平衡调节方案的选择.docx
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27暖通空调变流量系统几种平衡调节方案的选择
暖通空调变流量系统几种平衡调节方案的选择
本文分析了暖通空调工程风机盘管系统及空调箱（空气处理机组）系统几种常见的水力平衡及调节方案，并对这几种方案进行了比较。
关键词：
风机盘管空调箱空气处理机组水力平衡
在暖通空调变流量水力系统中，水力平衡及调节方案的选择是个重要的课题。
合理的选择水力平衡及调节方案，可以满足暖通空调系统的舒适节能性要求，使系统高效、稳定同时经济的运行。
以下针对暖通空调风机盘管系统和空调箱（空气处理机组）系统分别讨论几种常见的平衡和调节方案。
一、风机盘管系统水力平衡和调节方案：
针对风机盘管系统，常用的几种调试方案主要有：
“静态平衡阀+电动二通阀”、“静态平衡阀+压差调节阀+电动二通阀”、“动态流量平衡阀+电动二通阀”、“动态平衡电动二通阀”等
1、“静态平衡阀+电动二通阀”平衡调节方式：
图1为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平支管上，图2为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平支管和末端回水管上。
通过安装静态水力平衡阀，并且在初调试时按照一定的步骤进行调节，可以使在系统调试合格后各层水平支管或者各个风机盘管的流量同时达到设计流量，系统部分或者全部消除了静态水力失调，但是在系统运行过程中，不同风机盘管的调节会存在一定的相互干扰，因此存在一定的动态水力失调。
2、“静态平衡阀+压差调节阀+电动二通阀”平衡调节方式：
图3为压差调节器安装在风机盘管各层水平回水管上，静态平衡阀安装在各层水平供水管上；图4为压差调节器安装在风机盘管各层水平回水管上，静态平衡阀安装在末端风机盘管供水管上。
通过安装静态水力平衡阀，可以使系统在调试合格后各层水平支管或者各个风机盘管的流量同时达到设计流量，系统部分或者全部消除了静态水力失调；通过压差调节器在各层水平供回水管的定压差作用，可以维持风机盘管末端管道的压差在一定程度上保持恒定，从而避免末端风机盘管流量调节的相互干扰，实现动态水力平衡。
但是，由于水平管道上存在着一定的沿程阻力，当水平并联风机盘管的数量较多、管道长度较长，从而使沿程阻力较大时，定压差作用就受到了消弱，这时末端风机盘管的流量调节仍存在一定的相互影响，存在一定的动态水力失调。
3、“动态流量平衡阀+电动二通阀”平衡调节方式：
图5为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平回水管上，动态流量平衡阀安装在风机盘管末端管道供水管上。
动态流量平衡阀的流量按照对应末端风机盘管的设计流量进行定制，保证在工作压差范围内风机盘管的流量不受系统压力波动的影响，始终维持在设计流量，实现动态平衡。
垂直立管为同程式管道的系统，水平回水管上可不加静态平衡阀，垂直立管为异程式且水力失调程度较大的系统，建议在水平回水管上增加静态水力平衡阀并在初调试时进行一定的调节。
4、“动态平衡电动二通阀”平衡调节方式：
图6为静态平衡阀安装在风机盘管各层水平回水管上，动态平衡电动二通阀安装在风机盘管末端管道供水管上。
动态平衡电动二通阀是动态平衡与电动二通一体化的产品。
一方面它具有一般的电动二通阀的电动开关功能，另一方面，它能保证在工作压差范围内其流量不受系统压力波动的影响，始终维持在设计流量，从而实现动态平衡。
垂直立管为同程式管道的系统，水平回水管上可不加静态平衡阀，垂直立管为异程式且水力失调程度较大的系统，建议在水平回水管上增加静态水力平衡阀并在初调试时进行一定的调节。
“动态平衡电动二通阀”基本等同于“动态流量平衡阀+电动二通阀”
以下是风机盘管系统四种平衡调节方式的比较表：
比较内容
静态平衡阀+电动二通阀
静态平衡阀+压差调节阀+电动二通阀
动态流量平衡阀
+电动二通阀
动态平衡
电动调节阀
水平管（静态）
末端（静态）
水平管（静态）
末端（静态）
调节精度
一般
较高
较高
高
很高
很高
抗干扰能力
弱
弱
较强
较强
强
强
静态水力平衡
局部
全部
局部
全部
全部
全部
动态平衡功能
不能
不能
部分
部分
全部
全部
电动开关功能
具有
具有
具有
具有
具有
具有
工作状态
不稳定，受系统压力波动的影响
较稳定，在一定程度上不
受系统压力波动的影响
稳定，不受系统压力波动的影响
是否能
保持设计流量
不能
一定程度上能够
能够
最小压差要求
无最小压差要求
必须维持压差调节器
设计压差以保证正常工作
必须维持最小压差
以保证动态平衡
应用范围
适用于负荷波动较小的
风机盘管系统的温度控制
适用于负荷波动较大的
风机盘管系统温度控制
适用于负荷波动较大的
风机盘管系统温度控制
二、空调箱（空气处理机组）系统水力平衡和调节方案：
针对于空调箱（空气处理机组）系统，常用的几种水力平衡和调节方案主要有“静态平衡阀+电动调节阀”、“压差调节阀+电动调节阀”、“动态平衡电动调节阀”等。
1、“静态平衡阀+电动调节阀”平衡调节方式：
图7为空调系统常用的多台空调箱（空气处理机组）并联环路（图中只绘出2台），在空调箱的进口安装了静态水力平衡阀和电动调节阀。
在系统初调试时，通过调节静态平衡阀，使系统在初调试合格后各台空调箱的流量同时达到设计流量，从而实现静态平衡；
在系统运行过程中，通过电动调节阀的调节作用使各个目标区域的温度达到设定温度；但是，由于这种系统各个末端设备电动调节阀的流量调节存在着相互影响，因此系统很难达到平衡状态，即使达到平衡状态，也会由于这种干扰而很容易偏离平衡状态。
2、“压差调节阀+电动调节阀”平衡调节方式：
#p#副标题#e#
图8为空调系统常用的多台空调箱（空气处理机组）并联环路（图中只绘出2台），在空调箱的进口安装了电动调节阀，出口安装了压差调节阀。
通过压差调节阀调节电动调节阀进口A至出口C的压差至设定压差，这样不管系统中其它的动态阀门怎样动作，由于压差调节器的调节作用这两点的压差始终保持恒定，这样就避免了系统中各个末端设备调节的相互干扰，从而实现动态平衡；
在系统运行过程中，通过电动调节阀的调节作用使各个目标区域的温度达到设定温度；
当然，也可以将压差调节器的取压点定在A、B二点，压差调节器的设定压差随之调整。
这时电动调节阀的阀权度变小，从而使调节阀实际的流量特性曲线偏离理想流量特性曲线，调节特性变差。
调试时先将电动调节阀全开，然后将压差调节器的压差调至设定压差即可。
3、“动态平衡电动调节阀”平衡调节方式：
如图9所示，为一组多台空调箱（空气处理机）并联环路（图中只画出2路）。
每路通过动态平衡电动阀来调节目标区域的回风温度，其中区域一的设定温度为25℃，区域二的设定温度为27℃。
假定处于夏季工况，区域一已调至平衡状态，即目标区域的温度T1已稳定在25℃，这时动态平衡电动阀的开度维持在某一位置保持不变以输出一个恒定的流量。
区域二还处于不稳定状态，测量回风温度T2为24℃，低于设定温度27℃，这时测量温度会和设定温度在温度控制器进行比较，输出信号将动态平衡电动阀关小以减少流过空气处理机二的冷水量，这时制冷量会减少，使测量温度T2升高，接近设定温度；以此同时，系统立管C、D二点的压差会增大，空气处理机一环路动态平衡电动阀DV1二端C、B1二点的压差也相应增大。
但是由于动态平衡电动阀的动态平衡功能（动态平衡阀芯PV1的定压差作用），该阀电动调节阀芯二端A1、B1点的压差并不发生变化，因此空气处理机一环路的流量维持不变，制冷量不变，相应的区域一仍处于平衡状态。
由上可见，空气处理机二环路的调节没有对已经平衡的空气处理机一环路产生干扰，因此这两个环路间不存在动态水力失调。
对于多环路系统，任何一个环路的调节都不会对其它环路产生干扰，同时任何一个环路都不会受到其它环路调节的影响，系统越大，这种动态平衡的特性就越明显，每一个环路只受自己区域负荷变化的影响，而不受系统压力波动的影响，因此很容易达到并维持平衡状态。
垂直立管为同程式管道的系统，各层进水管上可不加静态平衡阀，垂直立管为异程式且水力失调程度较大的系统，建议在水平进水管上增加静态水力平衡阀并在初调试时进行一定的调节。
以下是空调箱（空气处理机组）仅安装电动调节阀与上面三种平衡调节方式的功能性比较：
比较内容
“电动调节阀”
“静态平衡阀
+电动调节阀”
“压差调节阀
+电动调节阀”
“动态平衡电动调节阀”
调节精度
一般
较高
高
高
输送流量
即使在同一开度位置，其流量也随着系统压力的波动而波动
即使在同一开度位置，其流量也随着系统压力的波动而波动
在同一开度位置流量能够基本保持恒定
在任一开度位置的流量是唯一和恒定的
静态水力
平衡调节
不能
能
能
能
输送
热（冷）量
即使在同一开度位置，其输送的热（冷）量也随着系统压力的波动而波动
即使在同一开度位置，其输送的热（冷）量也随着系统压力的波动而波动
在同一开度位置输送的热（冷）量能够基本保持恒定
在任一开度位置输送的热（冷）量都是唯一和恒定的
调节阀
开度变化
既受标准控制信号的控制，又受系统压力波动的影响
既受标准控制信号的控制，又受系统压力波动
的影响
只受标准控制信号的控制，基本不受系统压力波动的影响
只受标准控制信号的控制，不受系统压力波动的影响
工作状态
不稳定，受系统压力波动的影响
不稳定，受系统压力波动的影响
较稳定，基本不受系统压力波动的影响
稳定，不受系统压力波动的影响
抗干扰能力
弱
弱
较强
强
流量特性曲线
系统压力波动越大，偏离理想的流量特性曲线的幅度就越大，调节特性越差
系统压力波动越大，偏离理想的流量特性曲线的幅度就越大，调节特性越差
与理想的流量特性曲线基本一致，调节特性较好
与理想的流量特性曲线一致，调节特性好
最小压差要求
无最小压差要求
无最小压差要求
必须维持一定的工作压差
必须维持最小压差以保证动态平衡
应用范围
适用于暖通空调系统负荷波动较小的末端空调设备（如空调箱、新风机组、空气处理机）的温度控制。
适用于暖通空调系统负荷波动较小的末端空调设备（如空调箱、新风机组、空气处理机）的温度控制。
适用于暖通空调系统末端空调设备（如空调箱、新风机组、空气处理机）的温度控制，但安装调试繁琐
适用于暖通空调系统末端空调设备（如空调箱、新风机组、空气处理机）的温度控制，在系统负荷波动较大的变流量系统中优势明显。
由于后两种方案的功能性特征较类似，下面就其具体的技术参数、安装和费用方面进行进一步的比较。
“动态平衡电动调节阀”与“压差调节器+电动调节阀”组合方案比较表
技术特性
比较
动态平衡电动调节阀
压差调节器+电动调节阀
备注
基本功能
由于是按照动态平衡功能与电动调节功能一体化设计的，因此在变流量系统中能很好地同时实现这两种功能，同时满足了在保证功能的同时尽量减少系统阻力的要求，保证了阀门工作的协调一致性
由于这两种产品是根据不同的功能需要单独设计的，因此当它们组合使用时工作的协调性较差，工作时对系统的阻力损耗较大
工作阻力
工作阻力较小，可以达到30Kpa，
工作阻力较大，小口径达到40Kpa，大口径达到60Kpa以上，造成系统的能耗较大
规格范围
规格范围可达DN25-DN150
一般规格范围只有DN25-DN100，规格范围小
运行和安装费用
工作阻力小，单阀体，运行和安装费用低
工作阻力大，运行和安装费用高
安装
安装简单快捷
由于实际上需要安装二个阀，还须安装取压连接管，而且这二个阀间的距离有时还挺远，因此安装复杂
设备费用
在同等品质下，费用较低
在同等品质下，费用较高
运行和安装费用
工作阻力小，单阀体，运行和安装费用低
工作阻力大，运行和安装费用高
维护
及费用
由于所有的功能在一个阀体内实现，因此使用安全可靠，基本不须维护，所以维护费用低
#p#副标题#e#
由于阀门需要现场接管和调试，任何安装导致的泄露以及调试问题都会使阀门无法正常工作，因此需要维护的时间及费用都很高
安装空间
体积小，需要的安装空间较小
一般空调系统使用的压差调节器尺寸都较大，对于大口径阀，高度超过1米，因此需要的安装空间较大
调试时间
调试非常简单，调试时间短
调试复杂，调试时间长
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