1 概述

在建筑暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失衡是最常見的問題。由于水力失衡導(dǎo)致系統(tǒng)流量分配不合理，部分地區(qū)流量過剩，部分地區(qū)流量不足，導(dǎo)致部分地區(qū)冬季不熱，夏季不冷，系統(tǒng)輸送冷熱不合理，造成能量浪費(fèi)，或解決問題，提高泵揚(yáng)程，但仍會(huì)產(chǎn)生熱（冷）不均勻和更大的電力浪費(fèi)。因此，必須使用相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量分配。

雖然一些通用閥門，如截止閥和球閥，也有一定的調(diào)節(jié)能力，但由于調(diào)節(jié)性能差，無法測量調(diào)節(jié)后的流量，這種調(diào)節(jié)只能說是定性和不準(zhǔn)確的，往往給工程安裝后的調(diào)試和運(yùn)行管理帶來極大的不便。因此，近年來，在越來越多的暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)（如集水器）的關(guān)鍵部件，特別是在一些國外設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目中，大量選擇水平衡閥來調(diào)整系統(tǒng)的流量分布（包括系統(tǒng)安裝后的初步調(diào)整和運(yùn)行管理調(diào)整，本文主要闡述了前者，也可作為后者的參考）。

水力平衡閥有兩個(gè)特點(diǎn)：

a.具有良好的調(diào)節(jié)特性。一般來說，質(zhì)量好的水力平衡閥具有線性流量特性，即當(dāng)閥兩端壓差不變時(shí)，其流量與開度呈線性關(guān)系；b.實(shí)時(shí)流量可測性。流過水力平衡閥的流量可通過專用流量測量儀在現(xiàn)場測量。

2 系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)

水力平衡調(diào)節(jié)的本質(zhì)是同時(shí)將系統(tǒng)中所有水力平衡閥的測量流量調(diào)整到設(shè)計(jì)流量。

2.1 單個(gè)水力平衡閥：

單個(gè)水力平衡閥的調(diào)節(jié)很簡單。只需連接專用流量測量儀器，將閥門直徑和設(shè)計(jì)流量輸入儀器，旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，直到測量流量等于設(shè)計(jì)流量。

2.2 水力平衡閥的調(diào)節(jié)精確計(jì)算：

對(duì)于某些水系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了準(zhǔn)確的水平衡計(jì)算，已知系統(tǒng)中每個(gè)水平衡閥的流量和所共享的設(shè)計(jì)壓降。此時(shí)，水平衡閥的調(diào)整步驟如下：a.水力平衡閥的設(shè)計(jì)壓降在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中找到；b.根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，查出（或計(jì)算出）水力平衡閥的設(shè)計(jì)流量；c.根據(jù)設(shè)計(jì)壓降、設(shè)計(jì)流量和閥口徑，檢查水力平衡閥壓損線圖，找出水力平衡閥對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)開度；d.旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，將其開度旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)開度。

2.3 一般系統(tǒng)水力平衡閥聯(lián)調(diào)：

對(duì)于目前大多數(shù)暖通空調(diào)水系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)只是水平衡閥的設(shè)計(jì)流量，不知道壓差，系統(tǒng)包含多個(gè)水平衡閥，這些閥的流量變化會(huì)相互干擾。如何調(diào)整系統(tǒng)，使所有水平衡閥同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量？

♂

2.3.1 系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)分析：

①并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：并聯(lián)系統(tǒng)各水力平衡閥的流量及其流量系數(shù)KV值成正比(假設(shè)平衡閥兩端的壓差等于管道中的水流速度較低)，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成的并聯(lián)系統(tǒng)，QV1：QV2：QV3=KV1：KV2：KV3（Q為流量，KV為流量系數(shù))。當(dāng)調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3調(diào)定后，KV1、KV2、KV3.如果保持不變，則調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不變。如果調(diào)節(jié)閥V1、V2、V當(dāng)任何平衡閥的流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，其余平衡閥的流量也達(dá)到設(shè)計(jì)流量。②串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：串聯(lián)系統(tǒng)中各平衡閥的流量相同，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥G1和調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成一系列系統(tǒng)，然后QG1=QV1 QV2 QV3；③串并聯(lián)系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)：如圖1所示，實(shí)際上是串并聯(lián)系統(tǒng)。V1、V2、V三組成并聯(lián)系統(tǒng)，平衡閥V1、V2、V3又與平衡閥G1形成一系列系統(tǒng)。根據(jù)串并聯(lián)系統(tǒng)流量分配的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水力平衡的方法如下：首先，平衡閥組V1、V2、V3.將流量比調(diào)整到與設(shè)計(jì)流量比一致；然后調(diào)G1流量調(diào)整到設(shè)計(jì)流量。此時(shí)，平衡閥V1、V2、V3、G1流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡。事實(shí)上，所有暖通空調(diào)水系統(tǒng)都可以分解為多級(jí)串并聯(lián)組合系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)示意圖

2.3.2 水力平衡聯(lián)調(diào)步驟：

如圖2所示，該系統(tǒng)是二級(jí)并聯(lián)和二級(jí)串聯(lián)的組合系統(tǒng)，（V1～V3、V4～V6、…V16～V18)分別是一級(jí)并聯(lián)系統(tǒng)和閥組I（G1、G2…G6)形成一級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)；閥組I它是二級(jí)并聯(lián)系統(tǒng)和系統(tǒng)主閥G構(gòu)成二級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)。水力平衡聯(lián)調(diào)的具體步驟如下：①將系統(tǒng)中的斷流閥（圖中未說明）和水力平衡閥調(diào)整到全開位置，其他動(dòng)態(tài)閥也調(diào)整到最大位置。例如，散熱器溫度控制閥必須拆下溫度控制頭或設(shè)置為最大開度位置；②分組和編號(hào)水力平衡閥：一級(jí)并聯(lián)閥組1~六、二級(jí)并聯(lián)閥組I、系統(tǒng)主閥G順序進(jìn)行，見圖2；③測量水力平衡閥V1~V18的實(shí)際流量Q實(shí)際計(jì)算流量比q=Q實(shí)/Q設(shè)計(jì)；④對(duì)每一個(gè)并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比進(jìn)行分析，例如，對(duì)一級(jí)并聯(lián)閥組1的水力平衡閥V1~V分析3的流量比，假設(shè)q1<q2<q三、取水力平衡閥V一是基準(zhǔn)閥，先調(diào)整V2，使q1=q2，再調(diào)節(jié)V3，使q1=q3，則q1=q2=q3；⑤按步驟④分別調(diào)整一級(jí)并聯(lián)閥組2~6，使各一級(jí)并聯(lián)閥組中的水力平衡閥流量比均勻；⑥測量二次并聯(lián)閥組I內(nèi)水力平衡閥G1~G6實(shí)際流量，計(jì)算流量比Q1-Q6；⑦二級(jí)并聯(lián)閥組的流量比Q1~Q分析，假設(shè)Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Q六、水力平衡閥G1作為基準(zhǔn)閥，對(duì)G2～G6依次調(diào)整，直至調(diào)整Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6.即二次并聯(lián)閥組中水力平衡閥的流量比相等；⑧調(diào)整系統(tǒng)主閥G，使G實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量。此時(shí)，系統(tǒng)中所有水力平衡閥的實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡。但由于并聯(lián)系統(tǒng)各分支的管道工藝與閥彎頭等附件不同，并聯(lián)平衡閥兩端的壓差不同。因此，當(dāng)調(diào)整后一個(gè)平衡閥時(shí)，會(huì)影響前一個(gè)調(diào)整過的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當(dāng)該誤差超過工程允許范圍（如實(shí)例中的5%）時(shí)，則需進(jìn)行再一次的測量和調(diào)節(jié)。

♂

圖2

3

圖3

以下是哈爾濱愛建住宅小區(qū)某住宅樓供暖系統(tǒng)水力平衡調(diào)試的實(shí)例。(見圖3)住宅樓共30層，其中1至17層為低區(qū)供暖，18至30層為高區(qū)供暖。以高區(qū)供暖為例。高區(qū)有8根立管，分別是I、II、III、IV—VIII，立管I水力平衡閥從18層到30層分別為V18、V19、V20……V30.具體調(diào)試步驟如下:①對(duì)立管I并聯(lián)閥組V1～V3.水力平衡調(diào)節(jié)；②按步驟①其他高區(qū)立管II、III、IV……VI-II閥組分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使每一立管并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等；對(duì)立管閥組G1-G8.水力平衡調(diào)節(jié)；③調(diào)整系統(tǒng)主閥G，使其實(shí)際流量等于設(shè)計(jì)流量。此時(shí)，高區(qū)系統(tǒng)水力平衡初步調(diào)整。④檢查高區(qū)調(diào)試結(jié)果：a.對(duì)立管I并聯(lián)閥組驗(yàn)證水力平衡調(diào)節(jié)。b.校準(zhǔn)對(duì)立管閥組進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)。

4 結(jié)束語

通過以上討論和工程調(diào)試實(shí)例，我們可以得出結(jié)論，在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，合理安裝水力平衡閥，采用正確的系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)整方法，可以大大提高系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或?qū)崿F(xiàn)水力平衡，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，節(jié)約能源，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。