动态平衡阀在空调系统中的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)http://www.sojiaren.com/ 作者:冯喜春

1、动态流量平衡阀简述

  动态流量平衡阀亦称:自力式流量控制阀、自动平衡阀等,它是根据系统工况(压差)变动而自动变化阻力系数,在一定的压差范围内,可以有效地控制通过的流量保持一个常值,使系统平衡。

2、动态平衡阀的工作原理

  通过改变平衡阀阀芯的过流面积来适应阀门前后的压差变化,从而达到控制流量的目的。动态平衡阀是一个局部阻力可以变化的节流元件,对于不可压缩的流体其简化流量方程为:

Q=KA(△P)

  式中:Q——通过平衡阀的流量;

  K——阀门开度的流量系数;

  A——阀芯的过流面积;

  △P——阀门进出口压差。

  由于在阀门开度不变的前提下,K值的变化可忽略,因此阀门的流量要保持恒定应控制AΔp不变(这是该种阀门结构性能的特点)。而平衡阀由可变过流面积的阀胆和高精度(±5%)的弹簧及支撑装置构成,弹簧受压差的作用自动控制阀胆上过流面积的大小,从而使通过阀门的流量恒定。

3、动态平衡阀的工作过程

  当平衡阀前后压差小于最小启动压差时弹簧未被压缩,流通面积最大。当阀门前后压差在工作范围时阀胆压缩弹簧,进入工作状态,水流通过阀胆两边的圆孔和几何型的通道流过,由于阀胆在运动,两边几何流型的通道也因此变化,使阀体的流通面积不断变化,在这一压差范围内水流量基本保持恒定。当平衡阀前后压差超越工作范围时,阀胆完全压缩弹簧,水流只从阀胆两边的圆孔流过,此时阀胆变成了固定的调节器,流量与压差成正比,随压差的增大而增大。

4、动态平衡阀在工程应用中的优越性

  1)减少系统循环水量,降低系统阻力,从而节约运行能耗;

  2)自动消除系统的压差波动,保持流量不变;

  3)自动平衡水系统压力,合理分配流量;

  4)解决异程管道系统近端压差大,远端压差小的矛盾;

  5)减少设计工作量,不需要对管网进行繁琐的水力平衡计算;

  6)降低调网难度,把复杂的调网工作简化为简单的流量分配;

  7)免除多热源管网热源切换时的流量再分配工作。

  8)能使异程管道系统轻松的实现同程管道系统的功效,减少管道系统的建设投资与安装的建筑空间;

  9)消除和降低水系统中水锤现象,保护设备安全运行。

5、动态平衡阀在空调工程中的应用

  5.1、制冷机组冷冻水系统,锅炉或换热器供水系统

  多台制冷机通常并联连接,这样可以根据冷负荷的变化来调整制冷机开停的个数,达到节能的目的;在制冷机前安装动态流量平衡阀,保证每台机组水流量的合理分配,避免水流过多或不足,同时可起到保护制冷机组的作用。

  5.2、冷却水系统

  安装动态流量平衡阀可以保证每个制冷机冷凝器的冷却水流量不会过大或过小;在冷却塔前安装平衡阀,也可保证流过每个冷却塔的水流量。能保证散热效果,也避免流量过大而造成超负荷。

  5.3、并联水泵系统

  在每台水泵前安装平衡阀,可保证每台水泵在设计工况下运行,具有明显的节能效果。

  5.4、区域供暖系统

  在各用户区域网水管线上安装自动流量平衡阀,可以实现各个用户区域供热水量按需分配,避免造成区域间冷、热失调的现象,保证供暖效果;同时又使循环水泵在最佳下作范围内运行,达到节能效果。

  5.5、空气处理机组、风机盘管、散热器等末端设备

  空气处理机组或风机盘管后面安装动态流量平衡阀,可使流经每个机组的水流量保持于设计值,使每个机组供冷量或供热量达到设计要求,避免个别机组因水量过多而造成的噪音,对末端设备起到保护作用。采用动态流量平衡阀,无需同程安装,可以节省材料及人工费。

6、动态平衡阀在空调系统应用中应注意的问题

  6.1、不可多极设置动态平衡阀

  动态平衡阀如果多极设置,当下级的一个或多个设备关闭阀门,此时上级平衡阀仍保持流量不变,这样会造成下级末关闭的设备流量增加,不但加大了水流噪声,还会影响使用功能,并且也增加了不必要的经济投资。

  6.2、动态平衡阀起水力平衡作用,不能作为负荷调节

  动态平衡阀只起水力平衡作用,而电动三通或二通调节阀才具调节环境负荷所需水量的功能。

7、工程应用实例

  7.1、应用简介

  浙江省杭州市电信大楼,建筑面积6万平方米,地下2层,地上41层,专用电信设备冷却系统以冷却水为主线,各层安装8台小型冷冻机为电信设备服务,热负荷大,必须保证冷却系统不间断运转,需要配置互为独立且又互补的双系统冷却水系统,即各成独立系统也可以两系统相连向一个系统转换,保证设备维修、维护时冷却水系统不间断地正常运行。由于电信设备有效使用面积率高,设备用房和管井面积小,为了解决水系统“管线长,难平衡”的困难,如果采用同程设计,需管井面积大,而现场不能满足系统管道布置需要,经过多种方案的反复比较和论证,最后采用异程设计,在双冷却水系统中,各系统分别在各层冷却水供水总管设置动态流量平衡阀,以满足系统水流量需要和调节各层系统平衡运转,实现水力工况平衡。

  7.2、应用总结

  1)长使用动态平衡阀,实现了各层冷却设备水力工况平衡,满足设计流量的需要,从而保证系统介质温度的控制;

  2)各层安装动态平衡阀,维修时影响的范围小,保证了冷却水系统在运行过程中各层冷却水流的稳定性;

  3)动态平衡阀在某一段压力范围内的误差只有±5%,流量根据需要自动调节平衡,使末端各小型制冷设备可以不受其它末端设备启停影响。

8、结论

  选择动态平衡阀可以满足设计需求,达到节约能源、操作方便等令人满意的变流量系统。动态流量平衡阀种类多,其应用可简化水系统设计,降低建设投资,初调简便,且可以动态补偿运行中的工况波动。既适合空调系统中定流量的场合应用,又适合变流量的空调系统,具备广阔的应用前景,因此,合理布局动态平衡阀符合当今节能型社会发展的需要,工程技术人员应在实践中不断认识和把握平衡阀的性能和作用,使之更好地应用于工程项目中。

参考文献

  [1]潘雨顺.水源热泵空调系统优化设计方法与应用前景[D].第十届全国冷(热)水机组与热泵技术研讨会论文集,2002.

  [2]马最良,曹源.水环热泵空调系统运行能耗的参数评价法[D].全国暖通空调制冷.2002年学术文集,2002.

  [3]潘雨顺.水源热泵空调系统优化设计方法与前景研究[D].全国暖通空调制冷.2002年学术年会资料集,2002.

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