动态流量平衡阀在暖通工程中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

动态流量平衡阀在暖通工程中的应用

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年3月下作者：商兆利

[导读] 动态平衡阀对变流量系统运行时的水力失调的调节

身份证号码：3702111974111****0 商兆利

摘要:动态平衡阀对变流量系统运行时的水力失调的调节
关键词:动态水力平衡动态平衡阀
        引言
        随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。各国都在采取积极有效的措施改善环境，减少污染。这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是非常关键的，也是目前最直接有效的重要措施。暖通空调系统作为建筑能耗大户，占整个建筑能耗的40%，发达国家更多，甚至达到60%，因此减少暖通空调系统的能耗更能有效的节能。目前采用变流量系统更能有效的节约能源，但变流量空调系统的水力失调会导致能耗增加，本文着重讨论动态平衡阀如何解决采暖空调中变流量水力失调问题及相关安装调试要求。
        1概述
        采暖空调水系统主要分为定流量和变流量水系统，定流量系统按照设计流量运行不可调节，变流量水系统能随负荷的变化自动调节或根据自身需求手动调节，暖通空调工程在一年运行的大部分时间均处于部分负荷运行工况，因此变流量系统大部分时间系统流量都是低于设计流量的。因此变流量系统是实时、灵敏、高效、节能的。但变流量系统在运行时存在动态水力失调，动态水力失调会导致管网上部分末端设备流量达不到设计要求，此时增加了水泵得输出功率，增加了能耗，因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡，减少能耗。
        2暖通空调设计中水力系统的现状
        无论是空调或采暖工程中，由于条件的制约不可能完全采用同程系统。而异程系统在实际的设计中，为了保证系统最不利环路末端的资用压头，所有其他空调采暖设备末端的资用压头往往大于设计工况的需要值，特别是在规模大、建筑功能复杂的工程中，异程管线长，末端设备的阻力差异大及空调末端启停差异大的系统，在靠近冷热源位置的资用压头余量过大，往往出现流量分配偏离设计状态，导致其系统水力失调。流量的偏差会产生冷热源近端的空调太凉或采暖太热的现象，不但不能保证使用的功能，还造成了能源上的浪费。
        3解决水力失调的办法
        3.1加节流孔板
        在热力入口或空调靠近冷源环路的部分管段上增加节流孔板。采用这种办法解决水力失调的前提是：水系统阻力计算准确、热力或空调末端流量不能发生变化。因此在末端流量变化时仍会造成水力失调及能源上的浪费。
        3.2安装手动调节阀
        对大型空调系统而言，采用手动调节阀调节过程复杂，手动调节前端阀门，后端流量会受影响。后端调整流量，前端流量又会变化。因此调节费时费力；对于复杂系统，要求调节阀门的工程师经验丰富，并且一旦系统压力或负荷发生变化仍需要重新调整水力系统。
        3.3安装动态流量平衡阀
        热力入口或空调设备末端的设计流量确定后，根据流量及阀门处的压力变化范围选定动态平衡阀，安上设置好的阀门即可使用。只要阀门处的压差变化在阀门的设计压力范围内，无需任何人为的调节。
       4动态平衡阀的特点
       4.1动态平衡阀的工作原理
        通过改变平衡阀的阀芯的过流面积来适应阀门前后的变化，从而达到控制流量的目的。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

动态平衡阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，对于不可压缩的流体其简化流量的方程式为：
        Q=KA（△P）
        式中：Q——通过平衡阀的流量；
        K——阀门开度的流量系数；
        A——阀芯的过流面积
        △P——阀门进出口压差
        由于在阀门的开度不变的前提下，K值的变化可忽略，因此阀门的流量要保持恒定应控制A（△P）不变。而平衡阀由可变过流面积的阀胆和高精度（±5%）的弹簧及支撑装置构成。弹簧受压差的作用自动控制阀胆上过流面积的大小，从而使通过阀门的流量恒定。
        4.2阀门的工作过程
        当平衡阀前后压差小于最小启动压差时弹簧未被压缩，流通面积最大。当阀门前后压差在工作范围时阀胆压缩弹簧，进入工作状态，水流通过阀胆两边的圆孔和几何型的通道流过；由于阀胆在运动，两边几何流型的通道也因此变化—阀体的流通面积不断变化，在这一压差范围内水流流量基本保持恒定。当平衡阀前后压差超越工作范围时，阀胆完全压缩弹簧，水流只从阀胆两边的圆孔流过，此时阀胆变成了固定的调节器，流量与压差成正比，随压差的增大而增大。
        动态平衡阀具有在一定的压力范围内限制空调末端设备的最大流量、自动恒定流量的特点，在大中型、复杂、空调采暖负荷不恒定的工程中，简化了系统调试过程，并缩短了调试时间。特别是在异程水系统中使用平衡阀，可以容易实现水力工况平衡、满足设计环境温度的要求，并且在空调系统的运行中末端设备可以不受其他末端的启停干扰。
        5动态流量平衡阀在实际工程中的使用
        5.1在区域供暖中使用动态流量平衡阀
        提升系统整体可靠性与稳定性是在供暖系统当中应用动力流量平衡阀的最终目标，热力入口实其应用的主要位置。拥有稳定流量的立管是维持温控阀运行稳定性的重要前提，该阀门需要在散热区入口使用。动态平衡阀与动态流量平衡阀以及温控阀之间存在较大差异，在各环路立管中使用，可维持现有流量的稳定性，从而解决水力失调问题。异程系统当中的水利失调也可通过区域供暖的方式不断改善。
        5.2在空调系统中使用动态流量平衡阀
        现阶段大型空调系统都会涉及到设置平衡阀的问题，在设置平衡阀时，需要综合工程需求以及系统特性，空调设备末端是大多数系统安装平衡阀的位置，进而实现对水利变化的有效平衡。受到系统工况的影响，水利会发生不同程度的改变，平衡阀就是在此种背景下发挥自身作用。水泵、冷却塔以及冷热源设计管线是构成完整系统不可缺少的几部分内容。上述内容会在工作中受到诸多客观因素的限制。动态平衡阀在上述部件受到限制后可有效改善负荷偏载的问题，保障系统正常运行，并维持其安全性与稳定性。
        6动态流量平衡阀应用注意事项
        6.1无法顺利调整负荷问题
        在空调系统的设计当中，动态流量平衡阀只可以调节系统的水力平衡，不能调节负荷。因为对动态流量平衡阀的误解，一些设计人员认为平衡阀可以用来调整采暖系统和空调系统的负荷，而使用动态流量平衡阀来替代电动三通阀，导致系统无法调节负荷。电动三通阀可以根据负荷调节末端设备流量，动态流量平衡阀能保证单个设备的工况变化不影响其他设备的运行，既保证了系统的正常运行，又实现了节能的目的。
       6.2禁止多级使用。
        对空调系统进行设置的时候，通常会在管路上设置多级手动调节阀，但是该方法不适用于动态流量平衡阀。因为当下级的某些末端设备停止使用后，上级的平衡阀会使系统中的流量保持基本不变，这会使下级正在使用的末端设备流量增加，影响使用功能，增大调节难度。设计空调系统时，应该根据冬夏供水和回水的温差来合理设计动态流量平衡阀。四管制的空调系统，应当使用两个平衡阀，用来满足冬夏两个季节不同水量的要求。
        结语
        动态流量平衡阀能在工作压力差的范围内保持自身的流量基本不发生变化，能有效地克服"大流量，小温差"的不良运行方式，提高系统能效，实现经济运行。应用动态流量平衡阀可简化水系统的设计，动态补偿系统运行中的工况波动。既适合空调系统中的定流量场合，又适合变流量的空调系统，对于目前正在大力推广的实行分户热计量的供暖系统也是不可或缺的水力平衡设备。
参考文献：
[1]王少静.动态流量平衡阀在暖通工程中的应用[J].城市建设理论研究：电子版,2016,6(8).
[2]王陆捷.动态流量平衡阀在降低水力失调中的应用[J].节能,2017(5).
[3]袁淑芬浅谈动态平衡阀的应用及其工作特点：四川建材，SICHUANBUILDINGMATERIALS，2007年第04期
[4]王晓松暖通空调变流量水力系统的全面平衡：暖通空调，HEATINGVWENTILATING&AIRCONDITIONING，2005年第07期
[5]陈清，涂光备，动态流量平衡阀的原理及其应用：煤气与热力，GAS&HEAT，2000年第06期