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動態平衡閥及其應用論述
標簽：動態平衡閥|動態平衡閥應用
隨著我國國民經濟的高速發展,城市的建筑建設規模越來越大,人們對室內環境的要求也越來越高。尤其建設在黃金地帶的商業建筑,如何提高有效商用面積率,保證空調系統的使用和運行并不由此而增加能耗;面對大型建筑或水路系統中各環路流程相差甚大的異程系統,如何保證空調末端設備水力平衡并能方便系統調節而滿足設計和用戶的要求,是專業技術人員和安裝單位共同關心的問題。 我公司通過多年的空調工程安裝實踐,總結出了空調系統中如何使用動態平衡閥的一些經驗。現介紹如下。
一、暖通空調設計中水力系統的現狀
一、暖通空調設計中水力系統的現狀
無論是空調或采暖工程中,由于條件的制約及不可能完全采用同程系統,而異程系統的實際設計中,為了保證系統最不利環路末端的資用壓頭,所有其它空調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末端啟停變化大的系統,在靠近冷熱源位置的資用壓頭余量過大,往往出現流量分配偏離設計狀態,導致其系統水力失調。流量的偏差會產生冷熱源近端的空調太涼或采暖太熱、遠端空調不涼或采暖不熱的現象。這種情況不但不能保證使用功能,還造成了能源上的浪費。
二、解決水力失調的方法
1. 加節流孔板
在熱力入口或空調靠近冷源環路的部分管段上增加節流孔板。采用這種方法解決水力失調的前提是:水系統阻力計算準確、熱力或空調末端流量不能發生變化。因此,在末端流量變化時仍會造成水平衡失調及能源上的浪費。
2. 安裝手動調節閥
對大型空調系統而言,采用手動調節閥調節過程復雜。手動調節前端閥門,后端流量會受影響。后端調整流量,前端流量又會變化。因此調節費時費力。對于復雜系統,要求調節閥門的工程師經驗豐富,并且一旦系統壓力或負荷發生變化仍需重新調整水力系統。
3. 安裝動態流量平衡閥
熱力入口或空調設備末端的設計流量確定后,根據流量及閥門處的壓力變化范圍選定動態平衡閥,安上設置好的閥門即可使用。只要閥門處的壓差變化在閥門的設計壓力范圍內,無需任何人為的調節。
三、動態平衡閥的特點
1. 動態平衡閥的工作原理
通過改變平衡閥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。動態平衡閥是一個局部阻力可以變化的節流元件,對于不可壓縮的流體其簡化流量方程為:
Q = K·A·(ΔP) 0. 5
式中 Q ———通過平衡閥的流量
K ———閥門開度的流通系數
A ———閥芯的過流面積
ΔP ———閥門進出口壓差
由于在閥門開度不變的前提下, K 值的變化可忽略,因此,閥門的流量要保持恒定,就要控制A·(ΔP) 0. 5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,從而使通過閥門的流量恒定。
2. 閥門的工作過程
當平衡閥前后壓差小于最小啟動壓差時,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,水流通過閥膽兩邊的圓孔和幾何型通道流過;由于閥膽在運動,兩邊幾何型的通道也因此變化,閥體的流通面積不斷改變,在這一壓差范圍內水流流量基本保持恒定。當平衡閥前后壓差超越工作范圍時,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節器,流量與壓差成正比,隨壓差增大而增大。
動態平衡閥具有在一定的壓力范圍內限制空調末端設備的最大流量、自動恒定流量的特點,在大中型、復雜或空調采暖負荷不恒定的工程中,簡化了系統調試過程,并縮短了調試時間。特別是在異程水系統中使用平衡閥,可以容易實現水力工況平衡,滿足設計環境溫度的要求,并且在空調系統的運行過程中末端設備可以不受其它末端的啟停干擾。
四、動態平衡閥在實際工程中的應用
1. 區域供暖
熱力入口安裝動態平衡閥,保證各單項建筑物系統所需流量。室內采暖系統:溫控閥保證每個散熱器通過所需流量,從而保證各用戶處所需熱量。如動態平衡閥裝于各立管始端可保障各立管流量恒定,解決水平衡失調;對于要求分戶計量的雙管采暖系統,對于同一立管,動態平衡閥裝于各水平支路上可保障各水平支路的流量恒定,解決豎向失調。
2. 空調系統
大型集中空調系統中,在空調設備(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,平衡閥實現水力工況調節。在冷熱源、冷卻塔、水泵等處當設計管線采用同程系統受限時,用平衡閥來避免負荷偏載,保證設備的正常運行。
五、空調系統設計中應該注意的問題
1. 動態平衡閥只起水力平衡作用,不能用于負荷調節
由于對動態平衡閥的誤解,容易認為平衡閥也能平衡空調或采暖負荷,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負荷(人員、設備、照明等) 的動態變化,要求空調設備提供的水量也動態變化,既能保證室內溫度的要求,又起到了節能的作用,才能如人所愿。在大型空調系統中,空調設備設置了平衡閥后,各個設備的啟停不會干擾影響其它設備的水流量,平衡閥起到了水力平衡的作用;而電動三通或兩通閥節流,能夠調節環境負荷所需水量。
要保證大型空調水系統末端的使用功能,并使系統運行經濟合理、管理方便,既離不開平衡閥,也離不開自控系統。用動態平衡閥解決水力失調問題及抵抗管網中流量變化對設備流量的干擾;用自控系統的電動閥根據實際負荷情況調整設備的流量。同時,設計中還應使自控閥與動態平衡閥協調、匹配設置。
目前,帶電動自控功能的動態平衡閥已經面市,按負荷需求動態平衡空調水量、實行節能就更容易實現了。因此采用帶電動自控功能的動態平衡閥,可以將水力平衡與負荷調節合二為一,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。
2. 動態平衡閥不應多極設置
在空調設計中,手動調節閥是多極設計的。而按照這一方法多極設置動態平衡閥的設計概念是不對的。其理由是:如果下級的一個或多個設備關閉電動閥,而上級平衡閥仍保持流量不變,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濟投資。
3. 空調設計中應根據冬夏供回水溫差、水量,合理設置動態平衡閥
在四管制空調系統中,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、夏季節空調供熱、冷水溫差不同時,水流量差異很大,因此在兩管制水系統中則應根據冬、夏季不同流量的要求設置平衡閥。其方法有三:一是設置可變流量型動態平衡閥,冬、夏季時轉換閥門;二是設置兩個平衡閥,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,冬季開閥1 ,夏季開2 個閥,用兩個閥門實現空調設備的四管制功能;三是采用帶自控裝置的動態平衡閥通過電腦設置流量。否則,由于冬、夏季空調水流量不同,而簡單在空調末端上設置固定流量的動態平衡閥,是不可能滿足兩個季節的水量平衡的。
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