本文闡述了暖通空調(diào)水系統(tǒng)中選用水力平衡閥的原理，并介紹了水力平衡閥的特性，以及應用水力平衡閥對水系統(tǒng)進行水力平衡調(diào)節(jié)的步驟、方法，結(jié)合工程實例詳細闡述了系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的要求、過程和結(jié)論。

1、概述

　　在建筑物暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失調(diào)是最常見的問題。由于水力失調(diào)導致系統(tǒng)流量分配不合理，某些區(qū)域流量過剩，某些區(qū)域流量不足，造成某些區(qū)域冬天不熱、夏天不冷的情況，系統(tǒng)輸送冷、熱量不合理，從而引起能量的浪費，或者為解決這個問題，提高水泵揚程，但仍會產(chǎn)生熱(冷)不均及更大的電能浪費。因此，必須采用相應的調(diào)節(jié)閥門對系統(tǒng)流量分配進行調(diào)節(jié)。

　　雖然某些通用閥門如截止閥、球閥等也具有一定的調(diào)節(jié)能力，但由于其調(diào)節(jié)性能不好以及無法對調(diào)節(jié)后的流量進行測量，因此這種調(diào)節(jié)只能說是定性的和不準確的，常常給工程安裝完畢后的調(diào)試工作和運行管理帶來極大的不便。因此近些年來，在越來越多的暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)的關(guān)鍵部位(如集水器)、特別是在一些國外設(shè)計公司設(shè)計的工程項目中，均大量地選用水力平衡閥來對系統(tǒng)的流量分配進行調(diào)節(jié)(包括系統(tǒng)安裝完后的初調(diào)節(jié)和運行管理調(diào)節(jié)，本文主要闡述的是前者，也可作后者的參考)。

　　水力平衡閥有兩個特性：

　　a.具有良好的調(diào)節(jié)特性。一般質(zhì)量較好的水力平衡閥都具有直線流量特性，即在閥二端壓差不變時，其流量與開度成線性關(guān)系;b.流量實時可測性。通過專用的流量測量儀表可以在現(xiàn)場對流過水力平衡閥的流量進行實測。

2、系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)

　　水系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是將系統(tǒng)中所有水力平衡閥的測量流量同時調(diào)至設(shè)計流量。

2.1、單個水力平衡閥調(diào)節(jié)：

　　單個水力平衡閥的調(diào)節(jié)是簡單的，只需連接專用的流量測量儀表，將閥門口徑及設(shè)計流量輸入儀表，根據(jù)儀表顯示的開度值，旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，直至測量流量等于設(shè)計流量即可。

2.2、已有精確計算的水力平衡閥的調(diào)節(jié)：

　　對于某些水系統(tǒng)，在設(shè)計時已對系統(tǒng)進行了精確的水力平衡計算，系統(tǒng)中每個水力平衡閥的流量和所分擔的設(shè)計壓降是已知的。這時水力平衡閥的調(diào)節(jié)步驟如下：a.在設(shè)計資料中查出水力平衡閥的設(shè)計壓降;b.根據(jù)設(shè)計圖紙，查出(或計算出)水力平衡閥的設(shè)計流量;c.根據(jù)設(shè)計壓降和設(shè)計流量以及閥口徑，查水力平衡閥壓損列線圖，找出這時水力平衡閥所對應的設(shè)計開度;d.旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，將其開度旋至設(shè)計開度即可。

2.3、一般系統(tǒng)水力平衡閥的聯(lián)調(diào)：

　　對于目前絕大部分的暖通空調(diào)水系統(tǒng)，其設(shè)計只有水力平衡閥的設(shè)計流量，而不知道壓差，而且系統(tǒng)中包含多個水力平衡閥，在調(diào)節(jié)時這些閥的流量變化會互相干擾。這時如何對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使所有的水力平衡閥同時達到設(shè)計流量呢?

2.3.1、系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的分析：

　　①并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點：并聯(lián)系統(tǒng)各個水力平衡閥的流量與其流量系數(shù)KV值成正比(由于管道中水流速度較低，假定各并聯(lián)支路上平衡閥兩端的壓差相等)，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成的并聯(lián)系統(tǒng)，則QV1：QV2：QV3=KV1：KV2：KV3(Q為流量，KV為流量系數(shù))。當調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3調(diào)定后，KV1、KV2、KV3保持不變，則調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不變。如果將調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3流量的比值調(diào)至與設(shè)計流量的比值一致，則當其中任何一個平衡閥的流量達到設(shè)計流量時，其余平衡閥的流量也同時達到設(shè)計流量。②串聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點：串聯(lián)系統(tǒng)中各個平衡閥的流量是相同的，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥G1和調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成一串聯(lián)系統(tǒng)，則QG1=QV1+QV2+QV3;③串并聯(lián)組合系統(tǒng)流量分配的特點：如圖1所示，實際上是一個串并聯(lián)組合系統(tǒng)。其中平衡閥V1、V2、V3組成一并聯(lián)系統(tǒng)，平衡閥V1、V2、V3又與平衡閥G1組成一串聯(lián)系統(tǒng)。根據(jù)串并聯(lián)系統(tǒng)流量分配的特點，實現(xiàn)水力平衡的方式如下：首先將平衡閥組V1、V2、V3的流量比值調(diào)至與設(shè)計流量比值一致;再將調(diào)節(jié)閥G1的流量調(diào)至設(shè)計流量。這時，平衡閥V1、V2、V3、G1的流量同時達到設(shè)計流量，系統(tǒng)實現(xiàn)水力平衡。實際上，所有暖通空調(diào)水系統(tǒng)均可分解為多級串并聯(lián)組合系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)示意圖

2.3.2、水力平衡聯(lián)調(diào)的步驟：

　　如圖2所示，該系統(tǒng)為一個二級并聯(lián)和二級串聯(lián)的組合系統(tǒng)，(V1～V3、V4～V6、…V16～V18)為一級并聯(lián)系統(tǒng)，又分別與閥組I(G1、G2…G6)組成一級串聯(lián)系統(tǒng);閥組I為二級并聯(lián)系統(tǒng)，又與系統(tǒng)主閥G組成為二級串聯(lián)系統(tǒng)。該系統(tǒng)水力平衡聯(lián)調(diào)的具體步驟如下：①將系統(tǒng)中的斷流閥(圖中未表示)和水力平衡閥全部調(diào)至全開位置，對于其它的動態(tài)閥門也將其調(diào)至最大位置，例如，對于散熱器溫控閥必須將溫控頭卸下或?qū)⑵湓O(shè)定為最大開度位置;②對水力平衡閥進行分組及編號：按一級并聯(lián)閥組1~6、二級并聯(lián)閥組I、系統(tǒng)主閥G順序進行，見圖2;③測量水力平衡閥V1~V18的實際流量Q實，并計算出流量比q=Q實/Q設(shè)計;④對每一個并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比進行分析，例如，對一級并聯(lián)閥組1的水力平衡閥V1~V3的流量比進行分析，假設(shè)q1<q2<q3，則取水力平衡閥V1為基準閥，先調(diào)節(jié)V2，使q1=q2，再調(diào)節(jié)V3，使q1=q3，則q1=q2=q3;⑤按步驟④對一級并聯(lián)閥組2～6分別進行調(diào)節(jié)，從而使各一級并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等;⑥測量二級并聯(lián)閥組I內(nèi)水力平衡閥G1~G6的實際流量，并計算出流量比Q1-Q6;⑦對二級并聯(lián)閥組的流量比Q1~Q6進行分析，假設(shè)Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Q6，將水力平衡閥G1設(shè)為基準閥，對G2～G6依次進行調(diào)節(jié)，直至調(diào)至Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6，即二級并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等;⑧調(diào)節(jié)系統(tǒng)主閥G，使G的實際流量等于設(shè)計流量。這時，系統(tǒng)中所有的水力平衡閥的實際流量均等于設(shè)計流量，系統(tǒng)實現(xiàn)水力平衡。但是，由于并聯(lián)系統(tǒng)的每個分支的管道流程和閥門彎頭等配件有差異，造成各并聯(lián)平衡閥兩端的壓差不相等。因此，當進行后一個平衡閥的調(diào)節(jié)時，將會影響到前面已經(jīng)調(diào)節(jié)過的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當這種誤差超過工程允許范圍時(如實例中的5%)，則需進行再一次的測量和調(diào)節(jié)。

圖2 串并聯(lián)系統(tǒng)示意圖

3、水力平衡調(diào)試實例

圖3 調(diào)試實例系統(tǒng)示意圖

　　以下是哈市愛建住宅小區(qū)某住宅樓供暖系統(tǒng)水力平衡調(diào)試實例。(見圖3)該住宅樓共30層，其中1至17層為低區(qū)供暖，18至30層為高區(qū)供暖，以高區(qū)供暖為例。高區(qū)共有8根立管，分別為I、II、III、IV—VIII，立管I從18層到30層的水力平衡閥分別為V18、V19、V20……V30。具體調(diào)試步驟如下：①對立管I并聯(lián)閥組V1～V3進行水力平衡調(diào)節(jié);②按步驟①對高區(qū)其余立管II、III、IV……VI-II閥組分別進行調(diào)節(jié)，從而使每一立管并聯(lián)閥組內(nèi)的水力平衡閥的流量比均相等;對立管閥組G1-G8進行水力平衡調(diào)節(jié);③調(diào)節(jié)系統(tǒng)主閥G，使它的實際流量等于設(shè)計流量。這時，高區(qū)系統(tǒng)水力平衡初調(diào)完畢。④對高區(qū)的調(diào)試結(jié)果進行校驗：a.對立管I并聯(lián)閥組進行水力平衡調(diào)節(jié)的校驗。b.對立管閥組進行水力平衡調(diào)節(jié)的校驗。

4、結(jié)束語

　　通過以上論述及工程調(diào)試實例，我們可以得出結(jié)論，在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，合理地安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，可以極大地改善系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或達到水力平衡，從而既為系統(tǒng)的正常運行提供了保證，同時又節(jié)省了能源，使系統(tǒng)經(jīng)濟高效地運行。