動態(tài)平衡閥在暖通工程中的應用

1、動態(tài)平衡閥在暖通工程中的應用-暖通論文由于條1暖通空調(diào)設計中水力系統(tǒng)的現(xiàn)狀無論是空調(diào)或采暖工程中， 件的制約及不可能完全采用同程系統(tǒng)。而異程系統(tǒng)在實際的設計中， 為了保證系統(tǒng)最不利環(huán)路末端的資用壓頭， 所有其他空調(diào)采暖設備末 端的資用壓頭往往大于設計工況的需要值，特別是在規(guī)模大建筑功能 復雜的工程中，異程管線長，末端設備的阻力差異大及空調(diào)末端啟停 差異大的系統(tǒng)，在靠近冷熱源位置的資用壓頭余量過大， 往往出現(xiàn)流 量分配偏離設計狀態(tài)，導致其系統(tǒng)水力失調(diào)。流量的偏差會產(chǎn)生冷熱 源近端的空調(diào)太涼或采暖不熱的現(xiàn)象。 不但不能保證使用的功能，還 造成了能源上的浪費。2解決水利失調(diào)的辦法2.1加節(jié)流孔板在熱

2、力 入口或空調(diào)靠近冷源環(huán)路的部分管段上增加節(jié)流孔板。 采用這種辦法 解決水力失調(diào)的前提是：水系統(tǒng)阻力計算準確、熱力或空調(diào)末端流量 不能發(fā)生變化。因此在末端流量變化時仍會造成水力失調(diào)及能源上的 浪費。2.2安裝手動調(diào)節(jié)閥對大型空調(diào)系統(tǒng)而言，采用手動調(diào)節(jié)閥調(diào) 節(jié)過程復雜，手動調(diào)節(jié)前端閥門，后端流量會受影響。后端調(diào)整流量， 前端流量又會變化。因此調(diào)節(jié)費時費力；對于復雜系統(tǒng)，要求調(diào)節(jié)閥 門的工程師經(jīng)驗豐富。并且一旦系統(tǒng)壓力或負荷發(fā)生變化仍需要重新 調(diào)整水力系統(tǒng)。2.3安裝動態(tài)流量平衡閥熱力入口或空調(diào)設備末端的 設計流量確定后，根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動態(tài)平衡 閥，安上設置好的閥門既可使用。只

3、要閥門處的壓差變化在閥門的設 計壓力范圍內(nèi)，無需任何人為的調(diào)節(jié)。3動態(tài)平衡閥的特點3.1動態(tài) 平衡閥的工作原理：通過改變平衡閥的閥芯的過流面積來適應閥門前后的變化，從而達到控制流量的目的。動態(tài)平衡閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，對于不可壓縮的流體其簡化流量的方程為：Q=KA (AP)式中：Q通過平衡閥的流量；K 閥門開度的流 量系數(shù)；A閥芯的過流面積AP閥門進出口壓差由于在閥門的 開度不變的前提下，K值的變化可忽略，因此閥門的流量要保持恒定 應控制A (/SP) ?不變。而平衡閥由可變過流面積的閥膽和高精度 (5%)的彈簧及支撐裝置構成。彈簧受壓差的作用自動控制閥膽上 過流面積的大小，從而

4、使通過閥門的流量恒定。3.2閥門的工作過程： 當平衡閥前后壓差小于最小啟動壓差是彈簧未被壓縮，流通面積最 大。當閥門前后壓差在工作范圍時閥膽壓縮彈簧，進入工作狀態(tài)，水 流通過閥膽兩邊的圓孔和幾何型的通道流過；由于閥膽在運動，兩邊幾何流型的通道也因此變化 一閥體的流通面積不斷變化，在這一壓差 范圍內(nèi)水流流量基本保持恒定。當平衡閥前后壓差超越工作范圍是， 閥膽完全壓縮彈簧，水流只從閥膽兩邊的圓孔流過，此時閥膽變成了 固定的調(diào)節(jié)器，流量與壓差成正比，隨壓差的增大而增大。動態(tài)平衡 閥具有在一定的壓力范圍內(nèi)限制空調(diào)末端設備的最大流量、自動恒定流量的特點，在大工型、復雜、空調(diào)采暖負荷不恒定的工程中，簡化

5、了系統(tǒng)調(diào)試過成，并縮短了調(diào)試時間。特別是在異程水系統(tǒng)中使用平 衡閥，可以容易實現(xiàn)水力工況平衡、滿足設計環(huán)境溫度的要求，并且 在空調(diào)系統(tǒng)的運行中末端設備可以不受其他末端的啟停干擾。4動態(tài)平衡閥在實際工程中的應用 4.1區(qū)域供暖熱力入口處采用動態(tài)平衡 閥，保證系統(tǒng)所需流量。室內(nèi)采暖系統(tǒng)，溫控閥保證每個散熱器通過所需流量，動態(tài)平衡閥保證各立管流量恒定，解決水平失調(diào)。4.2空調(diào)系統(tǒng)大型集中空調(diào)系統(tǒng)中，在空調(diào)設備（空氣處理機及風機盤管） 末端設置平衡閥，通過三通（或兩通）電動閥保證設備所需流量，平 衡閥實現(xiàn)水力工況調(diào)節(jié)。在冷熱源，冷卻塔、水泵等處當設計管線受 限時。用平衡閥來避免負荷偏載，保證設備的正常

6、運行。 5空調(diào)系統(tǒng) 設計動態(tài)平衡閥反感因該注意的問題5.1動態(tài)平衡閥只起水力平衡的作用，不能用于負荷調(diào)節(jié)由于對動態(tài)平衡閥的誤解，容易認為平衡閥也能平衡空調(diào)或采暖負荷，用平衡閥取代電動三通閥或兩通閥。 但 隨著維護結構負荷或室內(nèi)負荷（人員、設備、照明等）的動態(tài)變化， 要求空調(diào)設備提供的水量也動態(tài)變化，才能如人所愿既能保證室 內(nèi)溫度的要求、又起到了節(jié)省的作用。在大型空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)設備 設置了平衡閥后；各個設備的啟停不會干擾影響其他設備的水流量， 平衡閥起到了水力平衡的作用；而電動三通或兩通閥節(jié)流，能夠調(diào)節(jié) 環(huán)境負荷所需數(shù)量。目前，帶電動自控制功能的動態(tài)平衡閥已經(jīng)面市， 按負荷需求動態(tài)平衡空調(diào)系統(tǒng)

7、實行節(jié)能就更容易實現(xiàn)了。因此采用帶電動自控功能的動態(tài)平衡閥，可以將水力平衡與負荷調(diào)節(jié)合二為一， 并直接用電腦控制設定流量，還簡化了安裝及便于安裝在狹小的空間 內(nèi)。5.2動態(tài)平衡閥不應該多極設置在空調(diào)設置中，手動調(diào)節(jié)閥是多 極設計的。而按照這一方法多極設置動態(tài)平衡閥設計概念是不對的。其理由是：如果下級的一個或多個設備關閉電動閥， 而上級平衡閥扔 保持流量不變，則會造成下級未關閉的設備流量增加， 不但加大了水 流噪聲，還會影響使用功能，并且也增加了不必要的經(jīng)濟投資。5.3空 調(diào)設計中應根據(jù)冬夏供回水溫差水量合理設置動態(tài)平衡閥在四管制空調(diào)系統(tǒng)中用兩個平衡閥是可以滿足冬季及夏季不同的水量要求的， 當冬

8、、夏季節(jié)空調(diào)供熱、冷水溫差不同時，水流量差異很大，因此在 兩管制水系統(tǒng)中則應根據(jù)冬、夏季不同流量的要求設置平衡閥： 方法 一，設置可變流量型動態(tài)平衡閥，冬夏換季時轉換閥門。方法二，設 置兩個平衡閥，閥1按冬季流量選擇閥門，閥2按夏、冬季最大水量 之差選擇閥門，冬季閥1,夏季開兩個閥，用兩個閥門實現(xiàn)空調(diào)設備 的四管制功能。方法三，采用帶自控裝置的動態(tài)平衡閥通過電腦設置 流量。否則，由于冬季夏季空調(diào)水流量不同，而簡單在空調(diào)末端上設 置固定流量的動態(tài)平衡閥是不可能滿足兩個季節(jié)的水量平衡的。6動態(tài)平衡閥工程設計實例 6.1工程簡介座落在北京繁華的王俯井商業(yè) 街的新東安市場，是由北京東安集團與香港新鴻基

9、房地產(chǎn)發(fā)展有限公 司合資興建的工程，占地面積約 21400m2。工程建設規(guī)模龐大，建筑 平面分為A、B、C、D四個區(qū)，其中A、B、區(qū)為新東安市場部分； D區(qū)為動城區(qū)回遷部分。地下三層，地上六層，裙房之上的寫字樓為 十一層。（圖1新東安市場平面分區(qū)示意圖）新東安市場冷凍機房總 負荷為10450RT（約36750KW）?？照{(diào)水由地下三層冷凍房引至地下 二層。為了減小非商用面積。水系統(tǒng)為下供下回雙管異程式系統(tǒng)。從 地下二層至各區(qū)的20個空調(diào)水管井。風機盤管水系統(tǒng)根據(jù)建筑負荷 特點分為內(nèi)區(qū)，外區(qū)兩個環(huán)路。內(nèi)區(qū)只供冷凍水，外區(qū)冬季供熱水。 根據(jù)氣候及室內(nèi)符合情況，通過樓宇自控系統(tǒng)在地下二層按豎井電動 切

10、換控制外區(qū)雙溫水的冷、熱水開關。6.2空調(diào)設計的平衡閥方案對 于冷凍機組和冷凍泵來說，為了避免由于各種因素造成的負荷偏載發(fā)生，在冷凍機和定水流量的二次泵出口上安裝了平衡閥。由于新東安市場建筑平面大，并且業(yè)主及建筑師要求 黃金之地”有效商用面積率 高，因此設備用房和管井面積小，并其位置也很不利，這樣對縱向達 108m,橫向跨越270m的管路系統(tǒng)來說，管路的阻力平衡和系統(tǒng)調(diào)試 的困難是相當大的。為了解決水系統(tǒng) 管線長，難平衡”的困難，設計 過程中擬訂了兩套平衡方案。方案一：多極設置普通水管井間安裝平 衡閥在主管線與20個暖通水管井間安裝平衡閥 在豎井出口位 置安裝平衡閥 在每個空調(diào)箱上安裝平衡閥

11、在每個租戶的出水 口上安裝平衡閥方案二：使用動態(tài)平衡閥在末端裝置風機盤管上安裝平衡閥 在末端裝置空調(diào)箱上安裝平衡閥經(jīng)過經(jīng)濟比較，最終 采納的平衡閥方案是空調(diào)箱末端安裝平衡閥及自控閥零售和內(nèi) 區(qū)寫字樓兩或三個風機盤管合用一個平衡閥及自控閥，外區(qū)寫字樓每個風機盤管自用一個平衡閥及自控閥。6.3平衡閥應用總結 長管線異程大系統(tǒng)多級安裝普通平衡閥價格高于末端設備一級動態(tài)平衡 閥。在末端裝置上安裝動態(tài)平衡閥，維修時影響的范圍小，并各 租戶空調(diào)設備啟停的影響。 動態(tài)平衡閥自帶過濾器，避免了水系 統(tǒng)管路中的污垢對自控閥門的損傷。由于動態(tài)平衡閥在某一段壓力范圍內(nèi)的誤差只有 5%,其些設備的開或關對其他設備的流量幾乎 沒有影響，保證了末端裝置水流量的穩(wěn)定性。 新東安市場工程是政府 關注的工程，工期緊；隨著市場的變化也引起了工程設計的多次變化。 因此工程等不及調(diào)試就馬上開業(yè)， 雖然調(diào)試工作仍未全面進行，但由于使用了動態(tài)平衡閥，空調(diào)面積達18萬平方米的異程水系統(tǒng)，不調(diào)即用”的確使業(yè)主受益。整個新東安市場建筑功能比較復雜，內(nèi)含寫、， 計算機網(wǎng)絡中心、商場、零售店鋪、餐飲、電影院等，其建筑平面復 雜、變化多端。其建筑功能也不可能相對集中。業(yè)主要求設