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静态水力平衡阀应用的讨论

静态水力平衡阀应用的讨论

发布日期:2021/8/18 14:25:52

设计人员在很多工程中大量采用了水力平衡阀。但是,实际工程中不断暴露出问题,由此产生了关于水力平衡和平衡阀的质疑和相关的学术之争。

  1 水力平衡

  2.1 设计工况下的水力失调

  对于一个按照设计要求运行的理想HVAC系统而言,在满负荷工况下,各个用户都能够获得设计水量,满足各个区域用户的舒适性以及系统运行的安全性和经济性要求,避免用户投诉和能源浪费,这样的系统就算是实现了水力平衡的系统。反之则称为水力不平衡或称水力失调的系统。通常在设计工况下,当系统中某一用户资用压头高于设计压头时,其实际流量就可能会大于设计流量,其他环路的实际流量则有可能达不到设计流量,这种设计工况下出现的水力失调特性为静态水力失调,是由于设计、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引起的,是系统本身所固有的[2]。

  另一种状态是,系统中所有末端用户实际流量均等于或大于设计值。由此引起的水力失调工况并不会导致客户投诉,故常常并未引起设计师和工程师的重视。

  对于闭路循环的管网,其水力工况各物理量之间的相互关系可用公式Δp=SG2描述,其中Δp为压差或阻力损失;S为管网阻抗;G为流量。压差和流量的调控互为手段和目的。

  在静态水力平衡阀的设计理念进入中国之前,工程技术人员多采用截止阀或蝶阀等来实现和满足水系统对水力平衡技术的要求。由于截止阀、蝶阀结构简单、价格低、调节便利,被广泛应用于水力平衡的调节。图1是给出的水力平衡示意图。

  在正确设计选型前提下,系统在满负荷工况下末端各温控电动阀应全开,1#~3#末端的设计流量均为33m3/h。若图1中所有阀门开度均为100%,1#末端流量约为39m3/h;2#末端流量约为35m3/h;3#末端流量约31m3/h,水泵工作点参数扬程约为19m、流量约为105m3/h,系统出现水力失调。

  分别调节1#和2#调节阀开度,将1#末端节点盘管加温控阀两端压差减小40kPa;2#末端减小20kPa,使1#~3#末端节点盘管加温控阀两端阻力均为80kPa,同时满足约33m3/h的设计流量,水泵工作点参数为扬程20m,流量100m3/h,实现系统静态水力平衡。而3个末端中3#末端无需调整调节阀即可满足33m3/h设计流量,可见并不是所有末端支路都需要配置静态水力平衡调节阀,静态水力平衡阀并不是解决水系统设计工况下水力失调难题的唯一选择。

  鉴于目前大多数HVAC水系统的设计仅对末端支路标示设计流量参数,而很少对末端压差值提出技术要求,手动调节阀的平衡调节主要还是依靠设计、施工、运行和维护人员的实践经验现场调节实现的,故被平衡阀供应商视为一种缺乏理论支持的系统调节方法。但是,其对消除设计工况下的系统水力失调作用却是有目共睹的不争事实。

  标签:丹佛斯静态平衡阀

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