中国建筑第八工程局有限公司总承包公司
摘要：为了保障建筑物的日常使用的安全性、舒适性，建筑设计时要考虑设置完善舒适的空调系统，以满足建筑日常使用的舒适性。如今高层建筑的建设越来越多，这也给暖通空调系统的设计、安装和调试提出来更高要求。系统通过数据采集并控制，利用水泵变频技术、静态与动态平衡阀组的结合技术、压差旁通阀组技术、末端设备支路调节与平衡技术，达到主干管道、支干管道、支管、末端设备分级水力平衡。通过介绍水力平衡系统中主要的几种阀门特性和控制原理，探讨在超高层建筑中空调水系统中为达到水力平衡的设计、安装和调试。
关键词：空调水系统；分级式；水力平衡；调试
一、引言
目前我国正在大力发展新能源、环保节能工程，中央空调水系统水力是否平衡关系到整个系统的性能表现和运行成本的高低。目前国内空调系统的平衡能耗占建筑体总能耗的40%～60%，而此项数据在发达国家约为20%，其中系统水力达不到理想的水力平衡条件是造成能耗比有如此差距的重要原因之一。
以前国内大部分工程中，广泛采用的水力平衡技术为定流量水力平衡技术。在定流量水力系统中只考虑静态水力失调，而一般进行水力平衡的措施为采用节流板、设置手动调节阀、安装静态平衡阀等元器件的方式来控制空调水系统的管路和元器件阻力和流量，系统在各元器件设置完成后将不做其它动作，以理想的工况状态保持系统各种流量恒定。
而超高层空调水系统分级式水力平衡技术，不仅延续了以前的定流量水力平衡技术，更多的加入了变流量系统的水力平衡技术，变流量系统更多考虑在综合工况下，各主干、支干、支路、末端水力是相互影响的。在运行过程中不但要求各末端设备的流量达到要求流量，而且要求各末端设备只随负荷的变化而变化，而不受其它末端的影响。调试技术在定变流量的综合系统上，在分级式水力平衡技术的基础上对系统的主干管、支干管、支管、末端设备进行测试检验，结果越接近设计值、理论值则证明系统完成的情况越好。
系统实现水力平衡后的收益是巨大的，无论从系统起始端、过程中、末端达到水力平衡，不仅可大大提高空调供冷供热品质，还可大大降低供冷供热量，此消彼长所对比出来的能耗将是相当可关的。而要满足超高层这类大型的空调水系统的水力平衡，从系统的设计、安装、工艺要求、实现水力平衡的方法选择、变频水泵的使用、精确传感器的使用等方面入手。
二、工程概况
本工程位于吉安市高铁新区核心区，东起前进大道、西至中央景观中心公园、南起阳明西路、北至广场西路。建设用地面积 52695平方米，总建筑面积为207860平方米，其中地上面积为151520平方米，地下面积为56340平方米，包括科创中心、总部经济大楼2个高层建筑，1个文化展览馆、1个配套商业裙楼及二层地下车库等。其中科创中心空调冷源采用2台水冷离心式冷水机组和1台水冷螺杆式冷水机组，热源采用3台1400KW的真空燃气热水锅炉。冷水和热水共用一条供水管网，设计季节转换控制，夏季和冬季冷热水可自由转换。冷水机组制备之冷水，或者真空燃气热水锅炉制备之热水在地下室汇至分水器，分3路配送至各用冷区域，其中科创中心按照高、低区设2路供水，同时分水器预留一个供水接口。科创中心低区供水为1层至21层，高区供水为23层至43层。高区供水采用二次供水系统，冷热水在22层经板式换热器制备成空调冷热水为23层至43层服务。科创中心空调水管道立管为异程，水平分支管为同程，各标准层设压差平衡阀组。在制冷机房分集水器之间的连通管上设置旁通电动阀及压差控制器，压差控制器对系统的总供水和总回水压差进行系统检测，并根据检测结果对电动阀进行调节控制，进而使供水管和回水管实现旁通，以保持所需的压差值，实现主机定流量、末端系统变流量运行。
三、分级式水力平衡技术的运用
3.1静态水力平衡
静态水力失调是在原设计、施工过程中、设备材料的使用等原因使得原设计要求管道特性阻力数比值与系统管道的特性阻力数的比值不一致，导致系统的实际水流量与设计水流量的不一致，从而导致水力失调，我们在处理静态水力失调的方式一般通过采用节流板、设置手动调节阀、安装静态平衡阀等元器件的方式来控制空调水系统的管路和元器件阻力和流量，系统在各元器件设置完成后将不做其它动作，以理想的工况状态保持系统各种流量恒定。
3.2动态水力平衡
动态水力失调是在系统完成后的运行过程中，不同的业态、不同的工况，使得在空调水系统的主干管道、支干管道、支管段、末端设备等阀件、设备的开度不同，从引起局部水流量的相应变化，使得系统的压力产生一定的波动，形成不同的压力差导致各部的流量偏离原设计的流量。由于动态水力失调是变化的、动态的，它不是系统所固有的而是系统运行过程中所产生。消除或减少动态水力失调，达到动态水力平衡的方法，在主干管道系统中增设动态水力平衡阀；在供回水干管初始加设旁通阀组；水泵控制方式改为变频控制；空调主机管道上加设温度、压差传感器，根据不同的情况进行相应的水流量变化；在末端设备上加设电动二通阀，随时调整末端水力平衡。
3.3超高层空调水系统分级设立
科创中心地上部分建筑高度197.0米，为超高层项目，楼层高度超过100米，单一的空调水系统要满足超高层的空调供应在能源浪费上较大，对于超高层一般通过在设备层设置系统中转，使单个封闭空调系统高度降至50～80米，在系统分级以后对于整个综合空调水系统的水力平衡增加了难度。
3.4静态和动态水力平衡综合调节
为了最大限度的满足科创中心的空调水系统分级式水力平衡，我们计划采用静态和动态水力平衡综合的方式。
3.4.1在最初制冷机组供回水干管设置静态平衡阀和静态压差调节阀，计划在系统投入运行时根据现场实际施工后的管道计算出管网的特性阻力，根据不同的业态和工况设定固定的压差值，以保证初始供回水管道压差恒定；在支干管和设备处设置静态平衡阀，稳定支干管和设备出口压差和流量，减少管道水流波动。
3.4.2在经过换热器后系统的供回水管道和末端主供回水管道上设置旁通阀组，通过供水和回水管道上的压差数值和温度数值，计算出系统需要的最有利水流量，通过旁通阀组的电动调节阀达到支干管的水力平衡。
3.4.3所有水泵均采用变频水泵，在水泵供回水管上设置压差传感器，通过变频器对压差传感器的信号的处理，给出系统最适合的水泵运转频率，确保暖通泵在最优的工况上运行，达到系统水力平衡和节能。
3.4.4末端设备的所有设备处均安装独立的动态平衡电动二通阀，将末端设备与动态平衡电动二通阀串联，然后多组组合并联，末端设备通过温度传感器调节每一个末端设备的动态平衡电动二通阀的开关百分比以达到末端设备组的水力平衡。
3.4.5水力平衡的调试
综上所述，在设计、安装时考虑各级的水力失调，通过不同的措施解决每一级的水力失调问题达到局部平衡，通过调试将主干、支干、支管、末端综合考虑，以达到全系统水力平衡。
四、结语
超高层建筑越来越多，空调系统的运用越来越广泛，我们不仅要考虑空调系统的能耗、环保，还要考虑到用户的直接体验，超高层空调水系统分级式水力平衡调试技术与传统水力平衡调试技术相比能耗降低一半而用户的舒适性增加不只一倍。对水力平衡的技术的运用使空调系统更加节能、高效、经济，是空调系统发展的趋势。
参考文献：
[1]卢凯，姜国斌.空调水系统中的分级式水力平衡调试技术[J].安装，2014-05-15.
[2]张仲青.浅论空调“水力平衡”问题及平衡阀的合理应用[J].建筑知识，2017（01）
[3]陈文辉.空调水系统末端水力平衡探讨[J].制冷与空调，2013（07）