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【摘要】本文介绍了水力平衡的概念及分类，概述了变流量系统的全面水力平衡方法。
【关键词】暖通空调；变流量；水力系统；平衡措施HVAC variable flow water system to analyze the overall balance of control problems Liang Yong-hui 【Abstract】This paper introduces the concept and classification of water balance, outlining a comprehensive balanced approach variable flow hydraulic system. 【Key words】HVAC;Variable flow;Hydraulic system;Countervailing Measures
1. 前言
空调水系统具有以下特点：空调设备绝大部分时间内在远低于设计负荷情况下运转；空调水系统供回水温差远低于供暖系统的温差，无法进行质调节，流量调节才是合理的做法；空调水系统设计有定流量系统与变流量系统之分，两种方式均是就负荷侧而言，对于冷源侧，则应根据制冷方式不同具体分析对待。主要关注的是变流量水系统的全面平衡。
2. 水力平衡的概念及分类
2.1静态水力失调和静态水力平衡。由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比值与设计要求的管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求的流量不一致引起的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的。通过增设静态水力平衡设备，在水系统初调试时对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求的管道特性阻力数比值一致，从而使系统总流量达到设计总流量，同时使各末端设备流量达到设计流量，可以实现静态水力平衡。
2.2动态水力失调和动态水力平衡。系统实际运行过程中当某些末端阀门开度改变引起水流量变化时，系统的压力产生波动，其他末端的流量也随之发生改变，偏离末端要求流量，引起水力失调，这种水力失调叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。
2.3全面水力平衡。全面水力平衡就是消除了静态和动态水力失调，使系统同时达到静态和动态水力平衡。
3. 变流量系统的全面水力平衡方法
3.1静态水力平衡的实现。通过在对应部位安装静态水力的平衡设备，使系统达到静态水力平衡。当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置，所有末端设备的温控阀均处于全开位置时，系统所有末端设备的流量均达到设计流量：实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备，并保证末端设备同时达到设计流量。
3.2变流量系统几种典型动态水力平衡方式分析。供热系统典型的变流量水力平衡方式垂直双管、水平双管并联分户设环供热系统，在垂直立管回水管上设压差调节器PV1，当其它立管的管道特性发生变化时，由于立管底部压差调节器PV1 的调节作用，垂直立管底部接干管处的压差保持不变；在各层水平支管回水管上设压差调节器PV2，当其它不同楼层水平管管道特性发生变化时，由于压差调节器的调节作用，水平支管供回水连接立管处的压差保持不变。这时当该环路某一散热器所在房间负荷变化引起温控阀开度变化时，由于压差调节器的调节作用，关键点PV2 的压差不变，这样该环路其余散热器的流量并不会随之变化。通过对变流量供热系统关键点压差的层层整定，使系统中每个散热器的流量只会因为自身负荷变化而通过温控阀的调节来改变，并不会因为系统中其它散热器流量变化而发生变化。这样，系统真正地实现了动态水力平衡。垂直双管、带分集水器的散热器及地暖分户设环系统也是变流量系统，其水力平衡特性同以上是一致的。对于单、双管组合系统，分支管为单管串联的按定流量系统进行分析，分支管为双管并联及主管、机房部分按变流量系统进行分析。
（1）空调系统典型的变流量水力平衡方式：带电动二通阀的风机盘管变流量水力平衡方式：目前市场上有一种自动平衡电动调节阀，其功能和上述方式是一致的，均能保证每个风机盘管达到动态水力平衡。它将上述功能和电动二通阀集成到一个阀内，安装在每个风机盘管支路上，其缺点是价格较高；带电动调节阀的空气处理机组（或柜式换热机组）变流量水力平衡方式：在回水管上安装压差调节器，当系统其它分支管路的管道特性发生变化时，通过压差调节器的调节作用，使压差保持不变。这时如果电动二通阀的开度不变，则空气处理机的水流量保持不变，系统实现动态水力平衡；带动态平衡电动调节阀的空气处理机组（柜式换热机组）变流量水力平衡方式：动态平衡电动调节阀是一种新颖高效、调节性能极佳的电动调节阀，它实质上是压差调节器与电动调节阀的集成。当空气处理机组回风温度T 发生变化时，输入到调节计的测量回风温度与设定回风温度相比较，输出一个控制信号去控制电动调节阀的开度，以调节水流量，保证回风温度与设定温度一致。这种电动调节阀比普通的电动调节阀具有更好的调节特性。
（2）变流量水系统的控制方法。
在变流量系统中，用户末端盘管采用二通阀调节，整个系统循环流量随负荷变化而成比例变化。无论对于一级泵系统还是二级泵系统，冷源侧均为定流量。一级泵的变流量系统是靠分、集水器之间的旁通实现的。二级泵变流量系统中，常见的负荷侧变流鼍方法是通过供回水压差对二次泵进行台数控制。真正意义上的变流量系统，是靠移动水泵工作点使之沿管路特性曲线移动，保持水泵在最高效率点运行。使用传感器的型式及其安装位置对于一个变速泵系统运转顺利与否，有着决定性的影响。压差传感器是最适用于HVAC 系统、密闭回路的传感器。压差传感器的位置对系统的运行和系统能耗量都有影响。当压差传感器装在末端设备附近时，水泵的扬程随着系统用水量的减少，在调节阀上的能耗也有所减少。可以节约很多能源。
3.3对空调变水量系统全面平衡的控制方法，得出了以下几点结论：
（1）末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。
（2）末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法：控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速；将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值。使至少一个阀门全开。
（3）变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法．调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制．而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需妻的数据收集到控制器后．由控制器进行处理，然后对阀门的并启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式宥更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外美手阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到。就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。
（4）末端定压差控制方法中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一条曲线，而是一个区间，称之为“控制带”。控制带的确存在。而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。
4. 结论
目前，我国的空调系统中大多存在水力失调现象，容易造成供热（冷）质量差，增加了能耗，浪费资源。对在实际的工作中，应根据工程投资和系统的精度要求合理地选用水力平衡设备。到目前为止，水力平衡技术是改善供热（冷）现状和促进节能的最有效途径。在暖通空调水系统中，既要满足工程设计和技术规范要求，同时又应采用合理的方案，使系统接近或达到水力平衡，从而既为系统的正常运行提供了保证，同时又节省了能源，使系统经济高效地运行。
参考文献
［1］王晓松．［M］暖通空调变流量水系统中的定压差技术.
［2］张再鹏，陈焰华. 符永正变流量空调系统的水力平衡问题探讨暖通空调2009（6）.
［文章编号］1006-7619（2014）06-26-353
【关键词】暖通空调；变流量；水力系统；平衡措施HVAC variable flow water system to analyze the overall balance of control problems Liang Yong-hui 【Abstract】This paper introduces the concept and classification of water balance, outlining a comprehensive balanced approach variable flow hydraulic system. 【Key words】HVAC;Variable flow;Hydraulic system;Countervailing Measures
1. 前言
空调水系统具有以下特点：空调设备绝大部分时间内在远低于设计负荷情况下运转；空调水系统供回水温差远低于供暖系统的温差，无法进行质调节，流量调节才是合理的做法；空调水系统设计有定流量系统与变流量系统之分，两种方式均是就负荷侧而言，对于冷源侧，则应根据制冷方式不同具体分析对待。主要关注的是变流量水系统的全面平衡。
2. 水力平衡的概念及分类
2.1静态水力失调和静态水力平衡。由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比值与设计要求的管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求的流量不一致引起的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的。通过增设静态水力平衡设备，在水系统初调试时对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求的管道特性阻力数比值一致，从而使系统总流量达到设计总流量，同时使各末端设备流量达到设计流量，可以实现静态水力平衡。
2.2动态水力失调和动态水力平衡。系统实际运行过程中当某些末端阀门开度改变引起水流量变化时，系统的压力产生波动，其他末端的流量也随之发生改变，偏离末端要求流量，引起水力失调，这种水力失调叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。
2.3全面水力平衡。全面水力平衡就是消除了静态和动态水力失调，使系统同时达到静态和动态水力平衡。
3. 变流量系统的全面水力平衡方法
3.1静态水力平衡的实现。通过在对应部位安装静态水力的平衡设备，使系统达到静态水力平衡。当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置，所有末端设备的温控阀均处于全开位置时，系统所有末端设备的流量均达到设计流量：实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备，并保证末端设备同时达到设计流量。
3.2变流量系统几种典型动态水力平衡方式分析。供热系统典型的变流量水力平衡方式垂直双管、水平双管并联分户设环供热系统，在垂直立管回水管上设压差调节器PV1，当其它立管的管道特性发生变化时，由于立管底部压差调节器PV1 的调节作用，垂直立管底部接干管处的压差保持不变；在各层水平支管回水管上设压差调节器PV2，当其它不同楼层水平管管道特性发生变化时，由于压差调节器的调节作用，水平支管供回水连接立管处的压差保持不变。这时当该环路某一散热器所在房间负荷变化引起温控阀开度变化时，由于压差调节器的调节作用，关键点PV2 的压差不变，这样该环路其余散热器的流量并不会随之变化。通过对变流量供热系统关键点压差的层层整定，使系统中每个散热器的流量只会因为自身负荷变化而通过温控阀的调节来改变，并不会因为系统中其它散热器流量变化而发生变化。这样，系统真正地实现了动态水力平衡。垂直双管、带分集水器的散热器及地暖分户设环系统也是变流量系统，其水力平衡特性同以上是一致的。对于单、双管组合系统，分支管为单管串联的按定流量系统进行分析，分支管为双管并联及主管、机房部分按变流量系统进行分析。
（1）空调系统典型的变流量水力平衡方式：带电动二通阀的风机盘管变流量水力平衡方式：目前市场上有一种自动平衡电动调节阀，其功能和上述方式是一致的，均能保证每个风机盘管达到动态水力平衡。它将上述功能和电动二通阀集成到一个阀内，安装在每个风机盘管支路上，其缺点是价格较高；带电动调节阀的空气处理机组（或柜式换热机组）变流量水力平衡方式：在回水管上安装压差调节器，当系统其它分支管路的管道特性发生变化时，通过压差调节器的调节作用，使压差保持不变。这时如果电动二通阀的开度不变，则空气处理机的水流量保持不变，系统实现动态水力平衡；带动态平衡电动调节阀的空气处理机组（柜式换热机组）变流量水力平衡方式：动态平衡电动调节阀是一种新颖高效、调节性能极佳的电动调节阀，它实质上是压差调节器与电动调节阀的集成。当空气处理机组回风温度T 发生变化时，输入到调节计的测量回风温度与设定回风温度相比较，输出一个控制信号去控制电动调节阀的开度，以调节水流量，保证回风温度与设定温度一致。这种电动调节阀比普通的电动调节阀具有更好的调节特性。
（2）变流量水系统的控制方法。
在变流量系统中，用户末端盘管采用二通阀调节，整个系统循环流量随负荷变化而成比例变化。无论对于一级泵系统还是二级泵系统，冷源侧均为定流量。一级泵的变流量系统是靠分、集水器之间的旁通实现的。二级泵变流量系统中，常见的负荷侧变流鼍方法是通过供回水压差对二次泵进行台数控制。真正意义上的变流量系统，是靠移动水泵工作点使之沿管路特性曲线移动，保持水泵在最高效率点运行。使用传感器的型式及其安装位置对于一个变速泵系统运转顺利与否，有着决定性的影响。压差传感器是最适用于HVAC 系统、密闭回路的传感器。压差传感器的位置对系统的运行和系统能耗量都有影响。当压差传感器装在末端设备附近时，水泵的扬程随着系统用水量的减少，在调节阀上的能耗也有所减少。可以节约很多能源。
3.3对空调变水量系统全面平衡的控制方法，得出了以下几点结论：
（1）末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。
（2）末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法：控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速；将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值。使至少一个阀门全开。
（3）变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法．调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制．而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需妻的数据收集到控制器后．由控制器进行处理，然后对阀门的并启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式宥更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外美手阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到。就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。
（4）末端定压差控制方法中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一条曲线，而是一个区间，称之为“控制带”。控制带的确存在。而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。
4. 结论
目前，我国的空调系统中大多存在水力失调现象，容易造成供热（冷）质量差，增加了能耗，浪费资源。对在实际的工作中，应根据工程投资和系统的精度要求合理地选用水力平衡设备。到目前为止，水力平衡技术是改善供热（冷）现状和促进节能的最有效途径。在暖通空调水系统中，既要满足工程设计和技术规范要求，同时又应采用合理的方案，使系统接近或达到水力平衡，从而既为系统的正常运行提供了保证，同时又节省了能源，使系统经济高效地运行。
参考文献
［1］王晓松．［M］暖通空调变流量水系统中的定压差技术.
［2］张再鹏，陈焰华. 符永正变流量空调系统的水力平衡问题探讨暖通空调2009（6）.
［文章编号］1006-7619（2014）06-26-353