1 概述

在建筑暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，水力失衡是最常見的問題。由于水力失衡導致系統(tǒng)流量分配不合理，部分地區(qū)流量過剩，部分地區(qū)流量不足，導致部分地區(qū)冬季不熱，夏季不冷，系統(tǒng)輸送冷熱不合理，造成能量浪費，或解決問題，提高泵揚程，但仍會產(chǎn)生熱（冷）不均勻和更大的電力浪費。因此，必須使用相應的調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量分配。

雖然一些通用閥門，如截止閥和球閥，也有一定的調(diào)節(jié)能力，但由于調(diào)節(jié)性能差，無法測量調(diào)節(jié)后的流量，這種調(diào)節(jié)只能說是定性和不準確的，往往給工程安裝后的調(diào)試和運行管理帶來極大的不便。因此，近年來，在越來越多的暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)（如集水器）的關(guān)鍵部件，特別是在一些國外設(shè)計公司設(shè)計的工程項目中，大量選擇水平衡閥來調(diào)整系統(tǒng)的流量分布（包括系統(tǒng)安裝后的初步調(diào)整和運行管理調(diào)整，本文主要闡述了前者，也可作為后者的參考）。

水力平衡閥有兩個特點：

a.具有良好的調(diào)節(jié)特性。一般來說，質(zhì)量好的水力平衡閥具有線性流量特性，即當閥兩端壓差不變時，其流量與開度呈線性關(guān)系；b.實時流量可測性。流過水力平衡閥的流量可通過專用流量測量儀在現(xiàn)場測量。

2 系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)

水力平衡調(diào)節(jié)的本質(zhì)是同時將系統(tǒng)中所有水力平衡閥的測量流量調(diào)整到設(shè)計流量。

2.1 單個水力平衡閥：

單個水力平衡閥的調(diào)節(jié)很簡單。只需連接專用流量測量儀器，將閥門直徑和設(shè)計流量輸入儀器，旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，直到測量流量等于設(shè)計流量。

2.2 水力平衡閥的調(diào)節(jié)精確計算：

對于某些水系統(tǒng)，在設(shè)計過程中對系統(tǒng)進行了準確的水平衡計算，已知系統(tǒng)中每個水平衡閥的流量和所共享的設(shè)計壓降。此時，水平衡閥的調(diào)整步驟如下：a.水力平衡閥的設(shè)計壓降在設(shè)計數(shù)據(jù)中找到；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、設(shè)計流量和閥口徑，檢查水力平衡閥壓損線圖，找出水力平衡閥對應的設(shè)計開度；d.旋轉(zhuǎn)水力平衡閥手輪，將其開度旋轉(zhuǎn)至設(shè)計開度。

2.3 一般系統(tǒng)水力平衡閥聯(lián)調(diào)：

對于目前大多數(shù)暖通空調(diào)水系統(tǒng)，其設(shè)計只是水平衡閥的設(shè)計流量，不知道壓差，系統(tǒng)包含多個水平衡閥，這些閥的流量變化會相互干擾。如何調(diào)整系統(tǒng)，使所有水平衡閥同時達到設(shè)計流量？

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2.3.1 系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)分析：

①并聯(lián)水系統(tǒng)流量分配的特點：并聯(lián)系統(tǒng)各水力平衡閥的流量及其流量系數(shù)KV值成正比(假設(shè)平衡閥兩端的壓差等于管道中的水流速度較低)，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成的并聯(lián)系統(tǒng)，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.如果保持不變，則調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不變。如果調(diào)節(jié)閥V1、V2、V當任何平衡閥的流量達到設(shè)計流量時，其余平衡閥的流量也達到設(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)中各平衡閥的流量相同，如圖1所示，調(diào)節(jié)閥G1和調(diào)節(jié)閥V1、V2、V3組成一系列系統(tǒng)，然后QG1=QV1 QV2 QV3；③串并聯(lián)系統(tǒng)流量分配的特點：如圖1所示，實際上是串并聯(lián)系統(tǒng)。V1、V2、V三組成并聯(lián)系統(tǒng)，平衡閥V1、V2、V3又與平衡閥G1形成一系列系統(tǒng)。根據(jù)串并聯(lián)系統(tǒng)流量分配的特點，實現(xiàn)水力平衡的方法如下：首先，平衡閥組V1、V2、V3.將流量比調(diào)整到與設(shè)計流量比一致；然后調(diào)G1流量調(diào)整到設(shè)計流量。此時，平衡閥V1、V2、V3、G1流量同時達到設(shè)計流量，系統(tǒng)實現(xiàn)水力平衡。事實上，所有暖通空調(diào)水系統(tǒng)都可以分解為多級串并聯(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)步驟：

如圖2所示，該系統(tǒng)是二級并聯(lián)和二級串聯(lián)的組合系統(tǒng)，（V1～V3、V4～V6、…V16～V18)分別是一級并聯(lián)系統(tǒng)和閥組I（G1、G2…G6)形成一級串聯(lián)系統(tǒng)；閥組I它是二級并聯(lián)系統(tǒng)和系統(tǒng)主閥G構(gòu)成二級串聯(lián)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（圖中未說明）和水力平衡閥調(diào)整到全開位置，其他動態(tài)閥也調(diào)整到最大位置。例如，散熱器溫度控制閥必須拆下溫度控制頭或設(shè)置為最大開度位置；②分組和編號水力平衡閥：一級并聯(lián)閥組1~六、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實際計算流量比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~V分析3的流量比，假設(shè)q1<q2<q三、取水力平衡閥V一是基準閥，先調(diào)整V2，使q1=q2，再調(diào)節(jié)V3，使q1=q3，則q1=q2=q3；⑤按步驟④分別調(diào)整一級并聯(lián)閥組2~6，使各一級并聯(lián)閥組中的水力平衡閥流量比均勻；⑥測量二次并聯(lián)閥組I內(nèi)水力平衡閥G1~G6實際流量，計算流量比Q1-Q6；⑦二級并聯(lián)閥組的流量比Q1~Q分析，假設(shè)Q1<Q2<Q3<Q4<Q5<Q六、水力平衡閥G1作為基準閥，對G2～G6依次調(diào)整，直至調(diào)整Q1=Q2=Q3=Q4=Q5=Q6.即二次并聯(lián)閥組中水力平衡閥的流量比相等；⑧調(diào)整系統(tǒng)主閥G，使G實際流量等于設(shè)計流量。此時，系統(tǒng)中所有水力平衡閥的實際流量等于設(shè)計流量，系統(tǒng)實現(xiàn)水力平衡。但由于并聯(lián)系統(tǒng)各分支的管道工藝與閥彎頭等附件不同，并聯(lián)平衡閥兩端的壓差不同。因此，當調(diào)整后一個平衡閥時，會影響前一個調(diào)整過的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當該誤差超過工程允許范圍（如實例中的5%）時，則需進行再一次的測量和調(diào)節(jié)。

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圖2

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圖3

以下是哈爾濱愛建住宅小區(qū)某住宅樓供暖系統(tǒng)水力平衡調(diào)試的實例。(見圖3)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)有8根立管，分別是I、II、III、IV—VIII，立管I水力平衡閥從18層到30層分別為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.水力平衡調(diào)節(jié)；②按步驟①其他高區(qū)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.水力平衡調(diào)節(jié)；③調(diào)整系統(tǒng)主閥G，使其實際流量等于設(shè)計流量。此時，高區(qū)系統(tǒng)水力平衡初步調(diào)整。④檢查高區(qū)調(diào)試結(jié)果：a.對立管I并聯(lián)閥組驗證水力平衡調(diào)節(jié)。b.校準對立管閥組進行水力平衡調(diào)節(jié)。

4 結(jié)束語

通過以上討論和工程調(diào)試實例，我們可以得出結(jié)論，在暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，合理安裝水力平衡閥，采用正確的系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)整方法，可以大大提高系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或?qū)崿F(xiàn)水力平衡，保證系統(tǒng)的正常運行，節(jié)約能源，使系統(tǒng)經(jīng)濟高效運行。