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水系统解决方案


空调、供暖系统的常见问题:

    水力不平衡的系统会造成系统不同区域的冷热不均。

    为了使温度不达标区域能够满足设计流量,一般采用的方法是增加水泵运行台数或增大水泵扬程,但会使原本就过冷的区域过冷情况更加严重。而末端不利环路效果不明显。

    在实际运行中,空调机组的电动调节阀开度变化会引起水流量改变,进而水系统的压力会产生波动,影响其他回路偏离实际设计流量。



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    如果在系统设计时,没有考虑在水力管网中设置水力平衡设备,系统将或多或少地存在水力失调现象,总有室温过热或过冷的用户。这就迫使业主或管理单位不得不在系统上投入更多的设备和能源,以满足用户的要求。这种长期的不合理的运行状况,不仅不能解决供热供冷质量不高的问题,还造成了大量的能源浪费。


水系统水力失调情况分类:

    水力失调一般分为静态失调和动态失调。

    在静态系统中,当某些环路存在剩余压头时(即某些环路的阻力过小时),这些环路的实际流量就将超过设计流量,这就必然造成其他环路的实际流量达不到设计流量。这种水力失调是由管网系统的设计缺陷和施工缺陷造成的,称为静态失调。静态失调是先天性的,根本性的,如不采取措施予以纠正,其不良影响在系统中将自始至终存在。

    在动态系统中,当某些环路的水流量发生改变,例如用户调节阀门、关闭阀门,或控制阀根据负荷变化自住动作时,会引起系统的压力分布发生变化,从而干扰到其他环路,使其他环路的流量发生不应有的改变,这种失调是随机变化的,动态的,因而成为动态失调。


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什么是全面水力平衡?

    衡量一个供热系统是否实现了全面的水力平衡,需要从3个方面进行考查( 3个必要的水力工况条件) :

    1) 设计工况下,每个用户(设备) 是否能够同时获得其设计流量,并且流量偏差在±10%范围之内; 

    2) 对于采用二次泵的系统,一、二次环路之间的流量要相互匹配; 


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    3) 在部分负荷状态下,为避免各环路之间的相互干扰,控制阀两端的压差尽量保持恒定,不能变化太大。


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静态失调解决方案:

    对于静态失调问题,在系统中安装静态平衡阀,并用专用智能仪表对平衡阀进行调试,就可以有效消除某些环路的剩余压头,使各个环路的流量都能符合设计流量。

    静态平衡阀是一种特殊功能的阀门,它具有良好的流量调节特性,相对流量与相对开度呈近似线性关系。有精确的阀门开度指示,最小读数为阀门全开度的1%。有可靠的开度锁定记忆装置,阀门开度变动后可恢复至原锁定位置有截止功能,安装了平衡阀就不必再安装截止阀。有定量的测量功能和调节功能,系统调试时,调试人员通过与专用智能仪表人机对话,对平衡阀进行调整,即可实现系统的水力平衡。


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适用场合:

  1.锅炉或冷水机组

    锅炉或冷水机组在并联安装时,如果各机组的流量与其额定流量不一致,将影响机组发挥最大效能。在每台锅炉或冷水机组处安装平衡阀(图1),可使每台机组都能在设计流量下运行。冷水机组连接多台冷却塔时,每台冷却塔也应安装平衡阀(图2)。

  2.热力站

    在热电站或锅炉房向若干热力站供热水的系统中,为使各热力站获得要求的水流量,应在各热力站的一次环路侧安装平衡阀。为保证各二次环路水流量为设计流量,热力站的各二次环路侧也应安装平衡阀。

  3.小区供热管网

    小区供热管网由总管、干管和与建筑物热力入口相连的支管组成。如果不消除近环路的剩余压头,将使近端建筑物过热,远端建筑物过冷。在每条干管和每条支管上安装平衡阀,可保证各个建筑物之间的流量平衡(图3)。


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  图1 并联机组的平衡                 图2 冷水机组和冷却塔的平衡


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      图3 小区供热管网的平衡          图4 建筑物内供热(冷)管网的平衡



动态失调解决方案


自力式流量控制阀

    对于一般阀门而言,当阀芯开度一定时,通过阀门的流量随着压差的大小而变化。而动态流量平衡阀在压差变化时,能够自动调节开度以限制阀门流量的增加或减小,从而起到恒定流量的作用。    

    动态流量平衡阀可在出厂前根据管路的流量预先设定好,而不必到现场调试。设定好的动态流量平衡阀,安装到系统上时,只要阀门两端的压差值在工作压差范围内,通过阀门的流量就是预先设定好的流量。动态流量平衡阀带有流量设定装置,通过调节这个装置,可改变阀门的流量设定值。





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适用场合

  1.定流量运行的设备

    冷冻机、换热器、冷却塔和末端设备等,如需要定流量运行时,应安装动态流量平衡阀(图11、图12、图13、图14)。

  2.定流量环路入口

    在环路的入口处,安装动态流量平衡阀可使环路按照阀门的设定流量运行(图15)。

  3.定流量管路上

    某处管路需要定流量控制时,应安装动态流量平衡阀。例如,风机盘管前有电动三通阀,当空调水不经过风机盘管时,就会有过多的流量从阻力小的旁通管近环路返回。在图16中的位置安装动态流量平衡阀,可避免发生这种情况。


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  图11 冷冻机的定流量控制             图12 换热器的定流量控制


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  图13 冷却塔的定流量控制            图14 末端设备的定流量控制


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 图15 环路的定流量控制               图16管路定流量控制




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自力式压差控制阀

    对于动态失调问题,在系统中合适的部位安装动态压差平衡阀,可有效避免系统中各个用户之间的相互干扰,使系统在动态变化中保持水力平衡。 

    在动态系统中,未安装压差控制阀时,当环路上的某些用户调节阀门、关闭阀门或控制阀根据负荷变化自主动作时,这些用户的流量发生变化,环路的阻力同时发生变化,即供、回水管之间的压差发生变化。压差的变化势必对环路上的其它用户造成干扰,使这些用户的流量发生不应有的改变。安装了动态压差平衡阀后,当被控环路供、回水管之间的压差偏离设定值时, 阀门的阀芯能够自动调节开度,保持被控环路供、回水管之间的压差不变,从而避免环路中各个用户之间的相互干扰。


适用场合

1.动态系统的水平支管入口

     在安装有控制阀或调节阀的动态系统的水平支管入口处,安装动态压差平衡阀可使被控环路供、回水管之间的压差保持恒定(图18)。



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    图18 水平支管的压差控制             图19 立管或单元入口的压差控制

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    图20 区域环路的压差控制              图21 风机盘管系统的压差控制


2.动态系统的立管或单元入口

    在安装有控制阀或调节阀的动态系统的立管或单元入口处,安装动态压差平衡阀可使被控环路供、回水管之间的压差保持恒定(图19)。

3.需要保持压差恒定的环路

    在动态系统中,需要保持供、回水管之间压差恒定的其它环路,应安装动态压差平衡阀(图20、图21)。



动态平衡电动调节阀:


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    变流量系统是指在系统运行过程中各个分支环路的水流量随空调负荷变化而变化的系统。由于空调系统在全年中的大部分时间都处于部分负荷的情况,因此变流量系统的实时调节和动态平衡是实现系统节能的关键。

     普通电动调节阀在进行流量调节时,存在相互干扰的问题,电动执行器频繁动作,系统反复波动,难以稳定在平衡状态。动态平衡电动调节阀是集动态平衡功能与电 动调节功能于一体的阀门,当阀门根据当前负荷处于某一流量时,不论系统压力如何变化,该阀门将不受影响而保持流量恒定,这就使各个阀门都能有效地进行流量 调节,互不干扰,避免了系统的反复波动,满足了系统的节能运行和稳定控制的要求。


适用场合:

变流量系统:

    在实时调节水量的变流量环路、空调箱、新风机组、空气处理机组等的进水或回水管安装动态平衡电动调节阀,可避免出现一般电动调节阀动作时的相互干扰,减少了系统波动,提高了稳定性和控制精度(图24)。


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图24 动态平衡电动调节阀安装示意图


技术特点:

  1.流量调节特性

    当空调负荷变化时,阀门根据系统的控制信号调整到某一开度,流量相应调节到某一数值。不同的开度对应不同的流量,流量与开度关系曲线是一条近似的指数特性曲线,具备了与空调系统末端装置相匹配的调节性(图 25)。

  2.流量恒定特性

    当阀门根据当前负荷处于某一流量时,由于阀门具有自力式流量控制阀的自力式适应功能,流量不随系统的压力变化而变化。因此当其它流量控制元件动作时该阀门不受影响,流量保持恒定,避免了普通电动调节阀调节时给系统带来的波动。流量恒定特性曲线见图26。 

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  图25 流量调节特性曲线图               图26 流量恒定特性曲线图



系统调试:

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    安装在系统中的静态水力平衡阀需要经过专业化的调试才能确保各环路都达到设计流量的要求。在目前的工程实践中,设计师、厂家、使用者都未对水力平衡调试给予必要的重视。因此有必要再次强调: 系统若要实现平衡,需要合理安装静态水力平衡阀。平衡阀安装完毕后,必须进行系统平衡调试,才能使各环路的流量达到设计参数,满足使用的需要。

    我司有着近20年的水系统改造设计和调试经验,为您提供高效可靠的改造与调试方案。


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    系统实现水力平衡的节能效果是明显的。不仅可以大大提高供热品质,而且可减少供热量、降低水泵能耗和使自控装置发挥最佳性能。以降低水泵能耗为例,通过采取合适的水力平衡措施,可降低水泵输配能耗,从而降低系统(水泵的输配能耗约占系统能耗的20%)的部分能耗。


应用案例:

    北京东兴住宅小区是上世纪90年代建设的综合住宅小区,以多层建筑为主,总供热面积47万平方米。小区建成后,每年都有部分用户因室温未达到北京市最低供 热标准,向有关部门投诉,部分用户拒绝缴纳供热费。 小区供暖所也曾采取了加装水泵变频调速器、更换锅炉、锅炉运行量化管理等多种手段,试图改善供热质量,但都没有明显效果。经过技术人员现场调研、测试后, 认为该小区供热系统管网存在严重水力失调问题,应从解决系统的水力失调问题入手,改善系统的运行状况。


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    系统全面安装了平衡阀,并由专业技术人员使用智能调试仪表对系统进行水力平衡调试后,每一分支环路都基本能够按照设计流量运行。提高了供热品质,消除了物业与业主的矛盾,收到了良好的社会效益,节能效益也十分显著。


系统改造前后运行状况对比表:


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