空调水系统水力平衡及平衡阀在系统中的应用
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(2)基本平衡的管网 ,即使处在变流量的动态 中 ,其末端流量变化引起的相互干扰转化到热交换量 时 ,其波动对室温的影响会减小 。设计时要正确估计 干扰的影响 ,不要夸大 。
( 3 )平衡阀 的 使用 要基 于 其 特 性 才 能 正 确 发 挥 其对系统水力平衡的积极作用 。
2005年全国部分地区城镇居民家庭 平均每百户冷柜 、电冰箱 、空调器拥有量
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制冷技术 2006年第 3期
变流量空调水系统 ,其每个末端控制的特点是水流量 按室温测定值 ,受末端电动阀的调节而变化 ,整个管 网水量分布处于动态中 ,其中最不利环路也处于不定 的变化状态中 。在该种情况下单独使用静态平衡阀 起不了平衡的调节作用 ,对系统没有带来益处 。相反 由于设置阀门 ,增加水系统阻力 ,要消耗水泵扬程 ,带 来水泵功耗的增加 。
动态流量平衡阀的特性本质表明 ,它也是一种恒 定流量的装置 ,可以正常工作在一定的压差范围内 。 在系统中某一需流量恒定设备的分支管路配置了适 当的动态流量平衡阀后 ,该设备即能运行在设计流量 状态 。如果其并联的外网由于变动而造成压力的变 化 △P在一定范围内 (该阀门起效范围 ) ,则不会造成 流经该设备流量的变化 。
的压差 ,根据压差信号与设定信号比较后调整阀门开 3 平衡阀的合理应用
度 ,维持设定压差 。压差控制阀是基于弹簧 - 隔膜组
根据静态平衡阀的特性 ,其最适合的应用场合为
合的方法进行设计的 。弹簧拉动平衡芯 ( 2 )以打开 定流量水系统 (见图 4) ,它能通过对各并联环路流量
阀门 ,压差 AB 施加到隔膜 (3)上 ,从而对弹簧产生一 的多次测量与调整 ,使整个水系统达到准确的水力平
的供热量至末端设备与空气进行热交换的空调系统 , 其水系统的设计合理与否相当关键 ,直接影响到各个 部分的空调效果及整个系统运行效率的正常发挥 。
空调水系统的形式分为定流量和变流量 ,这两种 形式设计均要进行水力平衡以满足最不利环路的水 力需求 , 。在一些大型集中供能站 ,还要结合运行管 理 ,按不同功能区域 、运行时间等划分区域水系统. 这些分路之间也要做到相互水力平衡 ,不致为了解决 某一分路流量不足的问题 ,而提高输送水泵的能力 。 一个水力平衡完善的循环水系统 ,各分路流量不会过 流或不足 ,其系统热平衡性能也会提高 ,不致造成局 部过冷 、过热 ,系统热舒适性相应提高 。如水力平衡 不完善 ,为弥补局部冷热量不足 ,而使整个系统冬季 提高水温 ,夏季降低水温 ,或加大流量 ,既浪费能量又 提高运行成本 。
图 7 KT系列动态平衡调节阀
瑞典 TA 公司综合静态平衡阀 +二通调节阀 + 压差控制阀的组合使用功能 ,推出了 KT系列的 (三 合一பைடு நூலகம்)动态平衡调节阀 。其工作原理为通过该阀的 压差控制部分保持阀座的恒定压差 ,使调节流量的控 制部分正常工作 。
要特别注意通过动态流量平衡阀 +电动调节阀 的组合使用 ,是不能实现稳定末端流量的 。因单一的 动态平衡阀的恒定流量值是单一的 (见图 8) ,而电动 调节阀是应室温要求调节流量 ,故流量是变化的 ,原 则上说简单地将该二个阀叠加是矛盾的 ,毫无意义 的。
末端侧循环总压差限制在一定范围之内 ;故因某些设 的 。
2006年第 3期 制冷技术
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图 6 风机盘管与二通调节阀的组合特性曲线
变流量水系统中 ,流量随压差的平方根变化 ,即
流量 Q = A △P 。 当二通调节阀关小流量时 ,受该流量影响的末
端 、管道 、普通关断阀门等的压差均降低 。而二通调
振动对末端的热交换值有扰动 。因外管网压力波动 (图 6b) 。这样阀门开度比与热交换量比的特性曲线
影响的正负机率是随机的 ,正负概率趋势应是平衡 趋于线性 (图 6c) ,便于系统调节 。为使线性工作曲
的 ;且通常系统采用压差旁通装置或二次循环泵 ,使 线不失真 ,维持二通调节阀两端的压差恒定是必要
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制冷技术 2006年第 3期
应 用 与 探 讨
空调水系统水力平衡及平衡阀在系统中的应用
魏 俭 (上海江欢成建筑设计有限公司 200041)
【摘 要 】 阐述空调水系统水力平衡的基本设计原则 ,介绍几种平衡阀的工作原理及其在系统中的合理应用 。 【关键词 】 水力平衡 动态平衡 平衡阀
无论什么系统 ,水力平衡设计要求水输送管网自 身达到水力平衡 ,管道阻力不平衡的管网可以通过调 整管路管径 ,设置水平及垂直同程系统来达到平衡. 这些处理方式简单而且效果好 。在管路中设置平衡 阀 ,通过对末端设备 、管道综合阻力的调整也可以达 到系统水力平衡的目的 。但平衡阀的应用 ,增加了某 些支路的综合阻力 ,使其与最不利环路趋于平衡 。当
根据国家统计局资料 , 2005 年全国部分地区城 镇居民家庭平均每百户冷柜 、电冰箱 、空调器拥有量
见下表 :
产品 冷柜 电冰箱 空调器
全国 6. 7 90. 7 80. 7
北京 10. 1 104. 0 146. 5
上海 2. 1 104. 4 168. 3
天津 14. 5 97. 8 102. 1
水系统为变流量时 ,因最不利环路的不确定性 ,如果 管路中采用平衡阀 ,则系统在设计时其资用压差会造 成整个管网压差增大 ,水泵输送功率增加 ,且增加了 系统初投资 。故管网系统水力平衡可以采用平衡阀 调节 ,但该措施应视为管网平衡设计的辅助手段 ,管 网自身水力平衡工作是根本 ,不能本末倒置 。
为了更好地应用对水力平衡起辅助作用的平衡 阀 ,必须深入了解其每一种阀门的特性及应用场合 , 这对在系统中应用的成功与否至关重要 。应牢记的 是平衡阀作用本质是局部阻力干扰 ,它是调节分 、支 路系统阻力 ,使每一个末端组合达到设计流量的装 置。 2 平衡阀的工作原理
压差控制阀的使用会起到良好的调整系统各回路平 衡的效果 (见图 9) 。一些要求较高的特定场合 ,如为 保证某设备工作压差 ,防止超压 ,压差控制器的应用 能发挥其控制作用 。 4 结论
( 1 )空调水 系 统的 根本 水 力 平 衡 在 于 管 网 系 统 的设计组织 ,要通过计算使其处于基本的平衡状态 , 而不要因使用某些装置 (如平衡阀 )而忽略这个基本 工作 。
由此可见 ,动态流量平衡阀适合安装在冷冻机房 内冷热源设备处 ,通常串联在冷水机组蒸发器及热水
交换器的出口处 (见图五 ) 。
图 4 静态平衡阀定流量水系统应用
恒定这些设备的水流量与设计值相符 ,这样能提 高设备的运转效率 ,使系统运行的水温正常 。与之配 套的冷冻水泵不会过流 、电机不会过载 ,在冷凝器出 口安装效果亦然 。
节阀本身 ,由于阀门开度变小 ,导致其两端压差增大 。 为消除这一变化 ,采用压差控制阀与静态平衡阀组 合 ,通过压差控制阀维持二通调节阀两端相对稳定的 工作压差 ,使调节阀控制的流量稳定 。通常在二通调 节阀上游侧串接一静态平衡阀作为上游压力测点 ,其 压力信号通过毛细管接入下游侧的压差控制阀 (见 图 7) 。当流量变化时 ,二通调节阀两端的压差与设 定值发生变化 ,上下侧压差作用于压差控制阀芯隔膜 及弹簧 ,将压差变化值吸收 ,维持了二通调节阀两端 的压差稳定 。同样 ,当外管网变动引起压力变化扰 动 ,压差控制阀通过吸收压差变量 ,维持二通调节阀 两端压差 。在静态平衡阀调整下 ,二通调节阀全开 时 ,获得设计流量 ;在压差控制阀的作用下 ,二通调节 阀的调节过程满足工作曲线的要求 。
图 5 动态平衡阀应用示意图
在变流量水系统中末端侧的热交换设备 ,均是按 备流量变化扰动造成的影响是有限的 ,不应夸大 。如
室温变化的要求提供供热或供冷量 。通过室温控制 果外管网中电动二通开关阀动作引起压力扰动 ,对末
器 ,控制末端装置水路出口的电动阀来实现变流量的 端流量造成扰动 ,其引起的热交换量扰动的振幅会比
valves and their p roper app lication in the system have been introduced.
【Keywords】 hydraulic balance, dynam ic balance, balancing valve
1 空调水系统水力平衡 采用水作为介质 ,传输冷水机组的制冷量或热源
平衡的效果 。
网流量扰动的影响就更低了 。这些扰动引起对室温
变流量水系统设备侧管网的流量 (压力 )处在一 变化的影响大多是可以忽略的 。
定范围变动的状态中 ,电动控制阀控制的流量 ,随着
对应末端热交换设备的快开特性 (图 6a) ,设计
外网压力变动 ,会处于一定振幅的变动中 。该流量的 选用的二通调节阀的特性曲线通常为等百分比的
个力 。压力 A 通过与测量阀的排水管相连的毛细管 衡 ,各个末端均能在设计流量的状态下工作 。
传到压差控制阀上 ,当压差 AB 在膜上产生的压力高
静态平衡阀单独使用时 ,特别适合末端设备侧没
于弹簧力时 ,阀门慢慢关闭 ,直到找到一个新的平衡 有设温控调节装置的空调系统 。目前 ,常规水系统设
点 。这会在压差控制阀上产生一个附加的压降 ,并将 计中大部分均为末端水路带温控二通调节阀装置的
制冷技术 2006年第 3期
平衡阀或压差控制阀来消除 ,直接使用电动二通开关 阀已足够 。
图 9 变流量水系统压差控制阀立管应用
压差控制阀的特性决定了它一些更为广泛的应 用场合 。在大 、中型系统分区的各独立回路之间压差 值相差很大时 ,为避免这种差别引起水力平衡失调 ,
平衡阀可分为静态平衡阀 、动态流量平衡阀和压 差控制阀三种 。
图 1 静态平衡阀
静态平衡阀是可进行流量测定和调节的阀门
2006年第 3期 制冷技术
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(见图 1) 。其操作方式是人为手动调节 。该平衡阀 原理为可变流量的孔板 ,并带有关断功能 。通过测量 阀门前后测量孔的压降 ,结合阀门开度的读数 ,便能 换算出阀门调节后的流量 。动态流量平衡阀是一种 在阀体前后一定的压差范围内能自动保持流量不变
( 3 )平衡阀 的 使用 要基 于 其 特 性 才 能 正 确 发 挥 其对系统水力平衡的积极作用 。
2005年全国部分地区城镇居民家庭 平均每百户冷柜 、电冰箱 、空调器拥有量
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制冷技术 2006年第 3期
变流量空调水系统 ,其每个末端控制的特点是水流量 按室温测定值 ,受末端电动阀的调节而变化 ,整个管 网水量分布处于动态中 ,其中最不利环路也处于不定 的变化状态中 。在该种情况下单独使用静态平衡阀 起不了平衡的调节作用 ,对系统没有带来益处 。相反 由于设置阀门 ,增加水系统阻力 ,要消耗水泵扬程 ,带 来水泵功耗的增加 。
动态流量平衡阀的特性本质表明 ,它也是一种恒 定流量的装置 ,可以正常工作在一定的压差范围内 。 在系统中某一需流量恒定设备的分支管路配置了适 当的动态流量平衡阀后 ,该设备即能运行在设计流量 状态 。如果其并联的外网由于变动而造成压力的变 化 △P在一定范围内 (该阀门起效范围 ) ,则不会造成 流经该设备流量的变化 。
的压差 ,根据压差信号与设定信号比较后调整阀门开 3 平衡阀的合理应用
度 ,维持设定压差 。压差控制阀是基于弹簧 - 隔膜组
根据静态平衡阀的特性 ,其最适合的应用场合为
合的方法进行设计的 。弹簧拉动平衡芯 ( 2 )以打开 定流量水系统 (见图 4) ,它能通过对各并联环路流量
阀门 ,压差 AB 施加到隔膜 (3)上 ,从而对弹簧产生一 的多次测量与调整 ,使整个水系统达到准确的水力平
的供热量至末端设备与空气进行热交换的空调系统 , 其水系统的设计合理与否相当关键 ,直接影响到各个 部分的空调效果及整个系统运行效率的正常发挥 。
空调水系统的形式分为定流量和变流量 ,这两种 形式设计均要进行水力平衡以满足最不利环路的水 力需求 , 。在一些大型集中供能站 ,还要结合运行管 理 ,按不同功能区域 、运行时间等划分区域水系统. 这些分路之间也要做到相互水力平衡 ,不致为了解决 某一分路流量不足的问题 ,而提高输送水泵的能力 。 一个水力平衡完善的循环水系统 ,各分路流量不会过 流或不足 ,其系统热平衡性能也会提高 ,不致造成局 部过冷 、过热 ,系统热舒适性相应提高 。如水力平衡 不完善 ,为弥补局部冷热量不足 ,而使整个系统冬季 提高水温 ,夏季降低水温 ,或加大流量 ,既浪费能量又 提高运行成本 。
图 7 KT系列动态平衡调节阀
瑞典 TA 公司综合静态平衡阀 +二通调节阀 + 压差控制阀的组合使用功能 ,推出了 KT系列的 (三 合一பைடு நூலகம்)动态平衡调节阀 。其工作原理为通过该阀的 压差控制部分保持阀座的恒定压差 ,使调节流量的控 制部分正常工作 。
要特别注意通过动态流量平衡阀 +电动调节阀 的组合使用 ,是不能实现稳定末端流量的 。因单一的 动态平衡阀的恒定流量值是单一的 (见图 8) ,而电动 调节阀是应室温要求调节流量 ,故流量是变化的 ,原 则上说简单地将该二个阀叠加是矛盾的 ,毫无意义 的。
末端侧循环总压差限制在一定范围之内 ;故因某些设 的 。
2006年第 3期 制冷技术
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图 6 风机盘管与二通调节阀的组合特性曲线
变流量水系统中 ,流量随压差的平方根变化 ,即
流量 Q = A △P 。 当二通调节阀关小流量时 ,受该流量影响的末
端 、管道 、普通关断阀门等的压差均降低 。而二通调
振动对末端的热交换值有扰动 。因外管网压力波动 (图 6b) 。这样阀门开度比与热交换量比的特性曲线
影响的正负机率是随机的 ,正负概率趋势应是平衡 趋于线性 (图 6c) ,便于系统调节 。为使线性工作曲
的 ;且通常系统采用压差旁通装置或二次循环泵 ,使 线不失真 ,维持二通调节阀两端的压差恒定是必要
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制冷技术 2006年第 3期
应 用 与 探 讨
空调水系统水力平衡及平衡阀在系统中的应用
魏 俭 (上海江欢成建筑设计有限公司 200041)
【摘 要 】 阐述空调水系统水力平衡的基本设计原则 ,介绍几种平衡阀的工作原理及其在系统中的合理应用 。 【关键词 】 水力平衡 动态平衡 平衡阀
无论什么系统 ,水力平衡设计要求水输送管网自 身达到水力平衡 ,管道阻力不平衡的管网可以通过调 整管路管径 ,设置水平及垂直同程系统来达到平衡. 这些处理方式简单而且效果好 。在管路中设置平衡 阀 ,通过对末端设备 、管道综合阻力的调整也可以达 到系统水力平衡的目的 。但平衡阀的应用 ,增加了某 些支路的综合阻力 ,使其与最不利环路趋于平衡 。当
根据国家统计局资料 , 2005 年全国部分地区城 镇居民家庭平均每百户冷柜 、电冰箱 、空调器拥有量
见下表 :
产品 冷柜 电冰箱 空调器
全国 6. 7 90. 7 80. 7
北京 10. 1 104. 0 146. 5
上海 2. 1 104. 4 168. 3
天津 14. 5 97. 8 102. 1
水系统为变流量时 ,因最不利环路的不确定性 ,如果 管路中采用平衡阀 ,则系统在设计时其资用压差会造 成整个管网压差增大 ,水泵输送功率增加 ,且增加了 系统初投资 。故管网系统水力平衡可以采用平衡阀 调节 ,但该措施应视为管网平衡设计的辅助手段 ,管 网自身水力平衡工作是根本 ,不能本末倒置 。
为了更好地应用对水力平衡起辅助作用的平衡 阀 ,必须深入了解其每一种阀门的特性及应用场合 , 这对在系统中应用的成功与否至关重要 。应牢记的 是平衡阀作用本质是局部阻力干扰 ,它是调节分 、支 路系统阻力 ,使每一个末端组合达到设计流量的装 置。 2 平衡阀的工作原理
压差控制阀的使用会起到良好的调整系统各回路平 衡的效果 (见图 9) 。一些要求较高的特定场合 ,如为 保证某设备工作压差 ,防止超压 ,压差控制器的应用 能发挥其控制作用 。 4 结论
( 1 )空调水 系 统的 根本 水 力 平 衡 在 于 管 网 系 统 的设计组织 ,要通过计算使其处于基本的平衡状态 , 而不要因使用某些装置 (如平衡阀 )而忽略这个基本 工作 。
由此可见 ,动态流量平衡阀适合安装在冷冻机房 内冷热源设备处 ,通常串联在冷水机组蒸发器及热水
交换器的出口处 (见图五 ) 。
图 4 静态平衡阀定流量水系统应用
恒定这些设备的水流量与设计值相符 ,这样能提 高设备的运转效率 ,使系统运行的水温正常 。与之配 套的冷冻水泵不会过流 、电机不会过载 ,在冷凝器出 口安装效果亦然 。
节阀本身 ,由于阀门开度变小 ,导致其两端压差增大 。 为消除这一变化 ,采用压差控制阀与静态平衡阀组 合 ,通过压差控制阀维持二通调节阀两端相对稳定的 工作压差 ,使调节阀控制的流量稳定 。通常在二通调 节阀上游侧串接一静态平衡阀作为上游压力测点 ,其 压力信号通过毛细管接入下游侧的压差控制阀 (见 图 7) 。当流量变化时 ,二通调节阀两端的压差与设 定值发生变化 ,上下侧压差作用于压差控制阀芯隔膜 及弹簧 ,将压差变化值吸收 ,维持了二通调节阀两端 的压差稳定 。同样 ,当外管网变动引起压力变化扰 动 ,压差控制阀通过吸收压差变量 ,维持二通调节阀 两端压差 。在静态平衡阀调整下 ,二通调节阀全开 时 ,获得设计流量 ;在压差控制阀的作用下 ,二通调节 阀的调节过程满足工作曲线的要求 。
图 5 动态平衡阀应用示意图
在变流量水系统中末端侧的热交换设备 ,均是按 备流量变化扰动造成的影响是有限的 ,不应夸大 。如
室温变化的要求提供供热或供冷量 。通过室温控制 果外管网中电动二通开关阀动作引起压力扰动 ,对末
器 ,控制末端装置水路出口的电动阀来实现变流量的 端流量造成扰动 ,其引起的热交换量扰动的振幅会比
valves and their p roper app lication in the system have been introduced.
【Keywords】 hydraulic balance, dynam ic balance, balancing valve
1 空调水系统水力平衡 采用水作为介质 ,传输冷水机组的制冷量或热源
平衡的效果 。
网流量扰动的影响就更低了 。这些扰动引起对室温
变流量水系统设备侧管网的流量 (压力 )处在一 变化的影响大多是可以忽略的 。
定范围变动的状态中 ,电动控制阀控制的流量 ,随着
对应末端热交换设备的快开特性 (图 6a) ,设计
外网压力变动 ,会处于一定振幅的变动中 。该流量的 选用的二通调节阀的特性曲线通常为等百分比的
个力 。压力 A 通过与测量阀的排水管相连的毛细管 衡 ,各个末端均能在设计流量的状态下工作 。
传到压差控制阀上 ,当压差 AB 在膜上产生的压力高
静态平衡阀单独使用时 ,特别适合末端设备侧没
于弹簧力时 ,阀门慢慢关闭 ,直到找到一个新的平衡 有设温控调节装置的空调系统 。目前 ,常规水系统设
点 。这会在压差控制阀上产生一个附加的压降 ,并将 计中大部分均为末端水路带温控二通调节阀装置的
制冷技术 2006年第 3期
平衡阀或压差控制阀来消除 ,直接使用电动二通开关 阀已足够 。
图 9 变流量水系统压差控制阀立管应用
压差控制阀的特性决定了它一些更为广泛的应 用场合 。在大 、中型系统分区的各独立回路之间压差 值相差很大时 ,为避免这种差别引起水力平衡失调 ,
平衡阀可分为静态平衡阀 、动态流量平衡阀和压 差控制阀三种 。
图 1 静态平衡阀
静态平衡阀是可进行流量测定和调节的阀门
2006年第 3期 制冷技术
21
(见图 1) 。其操作方式是人为手动调节 。该平衡阀 原理为可变流量的孔板 ,并带有关断功能 。通过测量 阀门前后测量孔的压降 ,结合阀门开度的读数 ,便能 换算出阀门调节后的流量 。动态流量平衡阀是一种 在阀体前后一定的压差范围内能自动保持流量不变
