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【摘要】暖通系统是建筑的重要组成部分，关系到建筑功能的实现。暖通系统是保证提供室内舒适气候的前提下，最大限度地降低成本和减少运行问题。其最常见的问题就是水力平衡问题。本文将进行重点探讨。
【关键词】水力平衡；暖通系统；应用；重要性
中图分类号：TU96+2文献标识码： A 文章编号：
一、前言
在暖通系统中，水力失衡是最为常见的问题，这主要是由于水力失调造成的系统流量分布不合理，一些地方流量大，一些地方流量不足，造成了某个区域动态不热，夏天不冷的情况，因此，加强对这个课题的研究具有重要意义。
二、水力平衡概述
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、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。在管道系统中增设动态水力平衡设备, 利用其屏蔽作用使末端设备流量在用户阀门开度改变时互不干扰,可以实现动态水力平衡。
三、解决水力平衡的若干办法
1、选择恰当的水力系统
可根据实际情况选择定流量系统的水力平衡或变流量系统的水力平衡。定流量水力平衡系统是在运行过程中系统各处的流量基本保持不变。系统中不含任何动态阀门，系统在初调试完成后阀门开度无须作任何变动，系统各处流量始终保持恒定。主要适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统，定流量系统只存在静态水力失调，不存在动态水力失调，因此只需在相关部位安装静态水力平衡设备即可。因此它解决的是静态平衡和系统能力问题，即保证系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备。随着楼宇建筑节能技术的深化及热用户对房间温度环境要求的提高，原有的定流量系统已远远不能满足节能及个性化的需求，人们需根据室温变化来人工或自动调节系统的流量，在供热空调系统的管路中设置了很多自力式调控装置，应用了变流量技术。变流量系统在运行过程中各分支环路的流量是随着房间冷热负荷的变化而变化的，使系统的实际运行阻力特性与设计工况的阻力特性不符，从而造成了系统的流量是动态的，变流量系统动态水力平衡一般是通过动态水力平衡设备将双管并联系统关键点压差恒定在设计压差来实现的。因此变流量动态水力平衡系统也可叫做变流量定压差系统。系统平衡不断的需要自我调整，这种调整是无规律、较为频繁的。因变流量系统大多是实际流量小于设计流量的，所以变流量系统也是高效节能的。
2、注重平衡阀的应用
（1）识别各类平衡阀产品
目前市场上平衡阀种类很多，名称也纷繁复杂。总体而言，根据其结构和功能，分为以下两类:
①静态平衡阀，即手动水力平衡阀，是以通过改变自身局部阻力( 开度) ，达到调整并联环路阻力比值为目的，以达到调整各环路的流量平衡。静态平衡阀作用的对象是系统阻力，适用于集中量调节、质调节及分阶段改变系统流量，当系统流量发生变化时，安装了静态平衡阀的各支路、各用户流量会按比例分配系统的总流量。
②动态( 自力式) 平衡阀，工作时一般通过弹簧膜片等弹性元件自力式工作，控制阀芯元件动作。根据其作用目的不同，分为以下三类: 一是动态流量平衡阀( 自力式流量控制阀) ，在工作压差范围内，以恒定所安装管路位置流量为其设定值，即当阀门前后的压差增大时，通过阀门过流面积自动关小的动作能够保持流量不增大; 反之，当压差减小时，阀门过流面积自动开大，流量仍保持恒定。也称定流量阀或流量调节器。二是动态压差平衡阀( 自力式压差控制阀) ，在工作压差范围内，以恒定两点之间压差为设定值，即当系统的压差增大时，通过阀门的自动关小动作来保证被控系统压差恒定; 反之，当压差减小时，阀门自动开大，压差仍保持恒定。一般用来恒定供、回水管之间的压差，也称定压差阀或压差调节器。三是动态电动平衡阀，同时具有动态平衡功能和电动调节或开关功能，相当于压差调节器与电动调节阀的组合一体阀。主要作用是在工作压差范围内要屏蔽掉系统波动对其影响，使通过阀门的水流量只受阀门开度的影响，而阀门开度只受负荷需求的控制，从而达到流量按照负荷所需进行调节的目的。
（2）在供热空调水系统中灵活应用各种平衡阀
在暖通空调水系统中，合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调，可极大改善系统的水力特性，使系统接近或达到水力平衡，从而为系统正常运行提供了保证，又节省了能源，使系统经济高效地运行。静态平衡阀主要用在机房集水器的回水立管，进行各分区管路的一次流量( 阻力) 分配; 另一方面，用在分层分支环路供、回水管，进行分层分支系统的阻力平衡和流量分配，一次调节锁定，后期不用调整。尤其对冬夏季使用一套管路的空调系统，通过静态水力平衡阀的合理调节使用，使管路系统阻力达到设计标准的均衡，后期稳定运行，不需二次调试。但静态平衡阀仅在设计工况时有效，当系统流量发生变化时，压差不在恒定，系统平衡将再次被打破。此时就必须在系统上设置动态平衡阀，采用自动平衡的方法来实现平衡。
四、水力平衡技术在暖通空调中的应用
按照国家规范的热工要求，应通过合理划分和均匀布置环路，并进行水力平衡计算，减少各并联环路之间压力损失的相对差额。当相对差额大于15% 时，应根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置。水力平衡技术是所有节能措施中最重要的一项，是一切工作的基础。抛开水力平衡来谈节能则不能保证用户供暖效果，不能实现最大程度的节能。通常水力管网平衡调节靠平衡阀来实现，平衡阀是解决管网设计、施工过程中产生的最基本失调情况的一种阀门，因此，调节功能是其首要的功能。阀门的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性三种。对于平衡阀只有采用线性流量特性和等百分比流量特性才具有良好的调节性能，其中以等百分比流量特性最好。除调节功能之外，平衡阀附加了可测量的测量接口，配合智能仪表可以精确的测量压差、流量甚至介质温度；平衡阀具有可视的数字刻度，一看就可以知道阀门的开度。平衡阀必须经过科学调试才能达到正确发挥它的作用。与平衡阀一起被发明的还有平衡阀专用智能仪表，它与平衡阀来配合使用。平衡阀与智能仪表一起使用来检测系统运行中的实际数据，如流量、压差、温度等，帮助工作人员进行判断并且做出正确的调整。对于设计人员，应认识到系统的水力平衡是確保分户计量供热实施的重要环节，而且静态平衡是动态平衡的基础。
五、水力平衡技术在暖通空调中的节能效益
水力平衡技术能够真正实现系统阻力平衡，为采取其它节能措施打下良好的基础。通过此项节能技术，根据不同项目情况，一般在手工调节的基础上供热系统节能可达 5% — 20% 左右。水力平衡的重要价值还在于改善供热品质，提高用户满意度和收费率。通过实际测试，近端用户单位流量是远端用户单位流量的数倍，为使远端用户达到16℃，近端用户室温已经超过20℃，甚至开窗户造成能源浪费。因此须进行水力平衡调试。通过加装调节装置，使各个调节装置处的流量达到计算流量值，即整个系统达到了平衡，实施水力平衡调试技术可节能 10% 以上。
六、结束语
解决水力失衡的最好办法就是在工程设计的过程中，要根据暖通空调项目的投资、规模和精度要求选择合适的水力平衡方案，保证工程设计符合要求的同时，又要保证资金节约。
参考文献
[1]邹瑜.供热空调系统水力平衡技术及其应用[J].中国建设信息，2001
[2]洪天真，江亿，彦启森. 供热空调系统保证率设计的概念[J]. 暖通空调，2011
【关键词】水力平衡；暖通系统；应用；重要性
中图分类号：TU96+2文献标识码： A 文章编号：
一、前言
在暖通系统中，水力失衡是最为常见的问题，这主要是由于水力失调造成的系统流量分布不合理，一些地方流量大，一些地方流量不足，造成了某个区域动态不热，夏天不冷的情况，因此，加强对这个课题的研究具有重要意义。
二、水力平衡概述
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、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。在管道系统中增设动态水力平衡设备, 利用其屏蔽作用使末端设备流量在用户阀门开度改变时互不干扰,可以实现动态水力平衡。
三、解决水力平衡的若干办法
1、选择恰当的水力系统
可根据实际情况选择定流量系统的水力平衡或变流量系统的水力平衡。定流量水力平衡系统是在运行过程中系统各处的流量基本保持不变。系统中不含任何动态阀门，系统在初调试完成后阀门开度无须作任何变动，系统各处流量始终保持恒定。主要适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统，定流量系统只存在静态水力失调，不存在动态水力失调，因此只需在相关部位安装静态水力平衡设备即可。因此它解决的是静态平衡和系统能力问题，即保证系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备。随着楼宇建筑节能技术的深化及热用户对房间温度环境要求的提高，原有的定流量系统已远远不能满足节能及个性化的需求，人们需根据室温变化来人工或自动调节系统的流量，在供热空调系统的管路中设置了很多自力式调控装置，应用了变流量技术。变流量系统在运行过程中各分支环路的流量是随着房间冷热负荷的变化而变化的，使系统的实际运行阻力特性与设计工况的阻力特性不符，从而造成了系统的流量是动态的，变流量系统动态水力平衡一般是通过动态水力平衡设备将双管并联系统关键点压差恒定在设计压差来实现的。因此变流量动态水力平衡系统也可叫做变流量定压差系统。系统平衡不断的需要自我调整，这种调整是无规律、较为频繁的。因变流量系统大多是实际流量小于设计流量的，所以变流量系统也是高效节能的。
2、注重平衡阀的应用
（1）识别各类平衡阀产品
目前市场上平衡阀种类很多，名称也纷繁复杂。总体而言，根据其结构和功能，分为以下两类:
①静态平衡阀，即手动水力平衡阀，是以通过改变自身局部阻力( 开度) ，达到调整并联环路阻力比值为目的，以达到调整各环路的流量平衡。静态平衡阀作用的对象是系统阻力，适用于集中量调节、质调节及分阶段改变系统流量，当系统流量发生变化时，安装了静态平衡阀的各支路、各用户流量会按比例分配系统的总流量。
②动态( 自力式) 平衡阀，工作时一般通过弹簧膜片等弹性元件自力式工作，控制阀芯元件动作。根据其作用目的不同，分为以下三类: 一是动态流量平衡阀( 自力式流量控制阀) ，在工作压差范围内，以恒定所安装管路位置流量为其设定值，即当阀门前后的压差增大时，通过阀门过流面积自动关小的动作能够保持流量不增大; 反之，当压差减小时，阀门过流面积自动开大，流量仍保持恒定。也称定流量阀或流量调节器。二是动态压差平衡阀( 自力式压差控制阀) ，在工作压差范围内，以恒定两点之间压差为设定值，即当系统的压差增大时，通过阀门的自动关小动作来保证被控系统压差恒定; 反之，当压差减小时，阀门自动开大，压差仍保持恒定。一般用来恒定供、回水管之间的压差，也称定压差阀或压差调节器。三是动态电动平衡阀，同时具有动态平衡功能和电动调节或开关功能，相当于压差调节器与电动调节阀的组合一体阀。主要作用是在工作压差范围内要屏蔽掉系统波动对其影响，使通过阀门的水流量只受阀门开度的影响，而阀门开度只受负荷需求的控制，从而达到流量按照负荷所需进行调节的目的。
（2）在供热空调水系统中灵活应用各种平衡阀
在暖通空调水系统中，合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调，可极大改善系统的水力特性，使系统接近或达到水力平衡，从而为系统正常运行提供了保证，又节省了能源，使系统经济高效地运行。静态平衡阀主要用在机房集水器的回水立管，进行各分区管路的一次流量( 阻力) 分配; 另一方面，用在分层分支环路供、回水管，进行分层分支系统的阻力平衡和流量分配，一次调节锁定，后期不用调整。尤其对冬夏季使用一套管路的空调系统，通过静态水力平衡阀的合理调节使用，使管路系统阻力达到设计标准的均衡，后期稳定运行，不需二次调试。但静态平衡阀仅在设计工况时有效，当系统流量发生变化时，压差不在恒定，系统平衡将再次被打破。此时就必须在系统上设置动态平衡阀，采用自动平衡的方法来实现平衡。
四、水力平衡技术在暖通空调中的应用
按照国家规范的热工要求，应通过合理划分和均匀布置环路，并进行水力平衡计算，减少各并联环路之间压力损失的相对差额。当相对差额大于15% 时，应根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置。水力平衡技术是所有节能措施中最重要的一项，是一切工作的基础。抛开水力平衡来谈节能则不能保证用户供暖效果，不能实现最大程度的节能。通常水力管网平衡调节靠平衡阀来实现，平衡阀是解决管网设计、施工过程中产生的最基本失调情况的一种阀门，因此，调节功能是其首要的功能。阀门的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性三种。对于平衡阀只有采用线性流量特性和等百分比流量特性才具有良好的调节性能，其中以等百分比流量特性最好。除调节功能之外，平衡阀附加了可测量的测量接口，配合智能仪表可以精确的测量压差、流量甚至介质温度；平衡阀具有可视的数字刻度，一看就可以知道阀门的开度。平衡阀必须经过科学调试才能达到正确发挥它的作用。与平衡阀一起被发明的还有平衡阀专用智能仪表，它与平衡阀来配合使用。平衡阀与智能仪表一起使用来检测系统运行中的实际数据，如流量、压差、温度等，帮助工作人员进行判断并且做出正确的调整。对于设计人员，应认识到系统的水力平衡是確保分户计量供热实施的重要环节，而且静态平衡是动态平衡的基础。
五、水力平衡技术在暖通空调中的节能效益
水力平衡技术能够真正实现系统阻力平衡，为采取其它节能措施打下良好的基础。通过此项节能技术，根据不同项目情况，一般在手工调节的基础上供热系统节能可达 5% — 20% 左右。水力平衡的重要价值还在于改善供热品质，提高用户满意度和收费率。通过实际测试，近端用户单位流量是远端用户单位流量的数倍，为使远端用户达到16℃，近端用户室温已经超过20℃，甚至开窗户造成能源浪费。因此须进行水力平衡调试。通过加装调节装置，使各个调节装置处的流量达到计算流量值，即整个系统达到了平衡，实施水力平衡调试技术可节能 10% 以上。
六、结束语
解决水力失衡的最好办法就是在工程设计的过程中，要根据暖通空调项目的投资、规模和精度要求选择合适的水力平衡方案，保证工程设计符合要求的同时，又要保证资金节约。
参考文献
[1]邹瑜.供热空调系统水力平衡技术及其应用[J].中国建设信息，2001
[2]洪天真，江亿，彦启森. 供热空调系统保证率设计的概念[J]. 暖通空调，2011