动态平衡阀在暖通工程的应用分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)机械工业第六设计研究院有限公司第六工程院 作者:王柯酣

  随着我国建筑规模扩大,建筑数量不断增多,人们对于室内环境具有较高的要求,特别是商业建筑,如何有效扩大商用面积,确保空调系统正确、安全运行,而不增加消耗,是暖通行业建筑需重视的问题。

  无论是采暖、空调工程,因条件制约不可能全部使用同程系统,实际设计时,异程系统为确保系统中环路末端的不利资用压头,其它空调末端资用设计工况需要值,尤其是规模大建筑功能复杂工程,由于异程管线长,空调末端启停差异、阻力差异,靠近冷热源位置具有剩量的资用压头,流量分配与设计状态偏离,引起系统水力失调。因流量偏差,导致冷热源近端出现采暖不热、空调太凉等现象,不仅确保使用功能,导致能源浪费。

一、解决水利失调方法

  首先,加节流孔板。空调靠近冷源环路、热力入口等部分管段,增加节流孔板,解决水力失调的水系统热力末端流量、阻力计算准确,无法出现变化。所以,末端流量变化仍会导致水力失调、能源浪费。

  其次,手动调节阀的安装。针对大型空调系统,选择手动调节阀难以进行调节,若对前端阀门进行手动调节,会影响后端流量。调整后端流量,其前端流量会出现变化。所以,调整费力、费时。针对复杂系统,工程师需具有调节阀门,若出现系统压力、负荷,对水力系统进行重新调整。

  第三,动态流量平衡阀的安装。确定空调设备末端、热力入口的设计流量,按照阀门处压力、流量变化的范围,确定动态平衡阀,将阀门安置好,只需阀门处压差变化,控制阀门压力,不需要人为调节。

二、动态平衡阀特点

  首先,动态平衡阀工作原理。对平衡阀阀芯过流面积进行调整,以适应阀门前后变化,实现流量控制。动态平衡阀属于一个以改变局部阻力为主的节流元件,针对不可压缩流体,流量方程:Q=KA(△P),其中Q代表平衡阀流量,K代表流量系数,A代表阀芯过流面积,△P代表阀门的进出口压差。当阀门开度不变时,可忽视K值变化。所以,阀门流量维持A(△P)不变。平衡阀则由支撑装置、高精度弹簧、过流阀胆构成,弹簧的受压差对阀胆的过流大小进行控制,进而恒定阀门流量。

  其次,阀门工作过程。若最小启动压差大于平衡阀的前后压差,则表示弹簧没有被压缩,此时的流通面积最大。若平衡阀门前后的压差处于工作范围内,则弹簧被阀胆压缩,处于工作状态,阀胆两边圆孔、几何型通道经过水流。因阀胆处于运动状态,几何流型通道也由于变化,阀体流通面积也随之变化。处于该压缩范围内,可基本恒定水流流量。若平衡阀的前后压差大于工作范围,弹簧被阀胆全部压缩,只有阀胆两边圆孔有水流,即阀胆作为固定调节器,压差和流量呈正比,压差增大,流量也随之增大。

  动态平衡阀通过一定压力范围,对空调末端流量最大值进行控制,可实现流量的自动恒定,空调采暖的负荷不稳定,系统调试被简化,减少调试时间。尤其平衡阀在异程水系统的应用,可实现设计环境温度、水力工况平衡,其他末端启停对空调系统末端设备的运行不造成影响。

三、实际工程中动态平衡阀的运用

  首先,区域供暖。动态平衡阀运用于热力入口,确保系统流量,室内温暖阀、采暖系统需确保每个散热器具有足够的流量,动态平衡阀需确保恒定各立管流量,使水平失调得到解决。

  其次,空调系统。在大型空调系统、集中式空调系统中,平衡阀设置在空调设备的末端,经过三通电动阀确保设备的运行流量,平衡阀调整水力工况,当水泵、冷却塔、冷热源的设计管线受到限制时,采用平衡阀防止负荷偏载,确保设备正常、安全运行。

四、空调系统设计动态平衡阀反感因该注意的问题

  首先,动态平衡阀无法调整负荷。在空调系统设计中,只能调节水力平衡,无法调节负荷,因误解了动态平衡阀,极易认为平衡阀可调整采暖负荷、平衡空调,利用平衡阀代替电动两通阀、三通阀。然而随着室内负荷、结构负荷的动态变化,空调设备水量也实现动态变化,即可确保室内温度,也可达到节省的目的。大型空调系统的运用,将平衡阀设置在空调设备中,各设备启停对其它设备水流量不造成干扰,平衡阀可平衡水力。电动的两通阀、三通阀节流,可对环境负荷数量进行调整。目前,动态平衡阀均带有电动自控功能,根据负荷要求,对空调系统进行动态平衡,以实现节能。所以,选择电动自控功能的动态平衡阀,即可平衡负荷调整和水力平衡,可用电脑直接设定流量,还可简化安装,在狭小空间内也可安装。

  其次,动态平衡阀不宜多极设置。设置空调时,通常多极设计手动调节阀,但按照该方法对动态平衡阀进行设置是错误的。若下级的多个、一个设备将电动阀关闭,上级平衡阀流量仍然保持不变,可能会增加下级未关设备的流量,不仅增加了水流造成,对使用功能也造成影响,增加了经济投资。

  第三,在空调设计时,应按照冬夏供回水温差,对动态平衡阀进行合理设置。空调系统的四管制,采用两个平衡阀,即可满足冬夏两季的不同水量要求,若冬夏两季的冷水温差与供热温差不一致,水流量的差异也较大,所以两管制水系统必须按照冬夏两季的不同流量要求,对平衡阀进行设置。主要有三种方法:

  (1) 对可变流量的动态平衡阀进行设置,在冬夏换季时,将阀门转换即可。(2) 对两个平衡阀进行设置,阀1根据冬季流量确定阀门,阀2根据冬夏两季的最大水量差确定阀门,冬季只开阀1,夏季开阀1、阀2,以两个阀门实现四管制功能。(3) 选择自控功能的动态平衡阀,通过电脑设定流量。

五、结语

  动态流量平衡阀分为固定式动态流量平衡阀和可调式动态流量平衡阀,它们都是在工作压差范围内维持自身流量不变,区别是前者出厂后流量不可调,后者流量可调。对于设计流量已知的系统,选择前者即可,在使用中不需任何调试和维护,因此在暖通工程中使用动态平衡阀极为方便。

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