空调水系统中的分级式水力平衡调试技术

空调水系统中的分级式水力平衡调试技术

姜国斌 魏成权

（广东省工业设备安装公司 广州 510080）

摘 要：介绍了分级式水力平衡调试特点，把空调冷冻水管路系统按照末端设备、支管、干管分成三级，从末端级到主干级依次进行水力平衡调试，主干级采用基准流量比值法调试。

关键词：水力平衡 系统分级 调试

1. 前言

空调水系统中，由于水力失调导致系统流量分配不合理，某些区域流量过剩，某些区域流量不足，从而造成区域间冷热不均，系统输送冷、热量不合理，引起能量的浪费。设计通过在管道系统中设置动态水力平衡设备，使用户或末端自身流量不随其它用户或末端改变而改变，末端设备流量互不干扰，从而解决动态水力失调，实现动态水力平衡。施工时对系统加以水力平衡调试，通过调试改变管路系统中阀件的开度，对系统管道特性阻力数进行调节，使其管路流量趋于设计流量，实现静态水力平衡。

2. 工程概况

某工程总建筑面积18.2万平方米，总空调面积9.2万平方米，总装机冷负荷18635kW 。选用2台2000RT 、1台1000RT 离心式冷水机组及1台300RT 螺杆式冷水机组作为夏季空调冷源。

冷冻水系统采用一级泵变频系统，冷冻水泵与冷水机组采用并联设置。冷水机组冷冻水出口设置静态流量平衡阀，以平衡通过不同规格的冷水机组的流量。冷冻水管路采用同异程相结合式系统，冷冻水划分三个回路。并在每个回路最不利总管处设置压差传感器，给变频冷冻水泵提供压差信号。所有冷冻水支管设置静态流量平衡阀，以平衡各冷冻水支管的流量。

3. 分级式水力平衡调试特点

（1）按液体介质流量分配客观规律，对任一管网系统无论其复杂程度进行分级，按照末端、支管、支干管、主干管、总管流量的顺序逐级调试，提高工效，缩短调试工期，而且获得较好调试效果。

（2）利用流量比值与管路阻抗平方根倒数比值相等原理，在分级调试过程中，无需末端设备、分支管、分支干管、主干管一次性达到设计流量，分级调试结束后，当系统总流量调至设计总流量时，各级管路同时达到设计流量。

（3）末端设备水力平衡调试，可根据系统各自特点和侧重点的不同，选择进出风温差比较法或基准流量比值法进行调试，增强其选择性和灵活性，既可缩短调试工期，又可达到调试效果。

4. 调试准备

4.1根据水系统流程对系统进行分级

平层或平层某区的末端设备构成一级系统，分支管路构成二级系统，主干管路构成三级系统。对于较为复杂的管路按上述原则和方法还可划分四级、五级等更多级系统，直至分级到调试总阀结束。当系统设计有压力分区时，例如高层建筑通常为了减小低区系统管路承压而设置热交换器对系统进行垂直分区，这时水力平衡调试分级以热交换器为界面，上下区分别进行系统分级。

4.2设计流量计算

水力平衡调试前，需计算各串并联管路的设计流量。部分设计图纸对各管路的设计流量有清晰和详尽的标注，各调节阀件的设计流量可通过简单的加减计算获取。部分设计图纸对各管路的设计流量未有清晰的标注或说明，各调节阀件的设计流量需通过各设备或管路负担的冷（热）负荷进行计算。依据制冷（热）量比值等于设计流量比值这一原理计算设计流量。

4.3设置各类阀件初始状态

当系统设计有动态水力平衡设备时，将其设定到设计参数状态（设计流量或设计压差）。将所有断流阀、所有末端设备温度控制阀（温控阀、电动二通阀、比例积分阀、电动调节阀等）以及所有用以进行水力平衡调试的阀件均设置于全开状态。

5. 调试

5.1一级水力平衡调试

一级水力平衡是针对末端设备之间的调试，有两种调试方法可供选择，分别为进出风温差比较法和基准流量比值法。进出风温差比较法适用于同一分支管路末端设备数量相对较多，单台设备容量较小（如风机盘管），且具备开启制冷（热）机条件时。基准流量比值法适用于同一分支管路末端设备数量相对较少，单台设备容量较大（如组合空调器等），且不具备开启制冷（热）机条件时。本工程采用基准流量比值法，调试步骤如下：

（1）测试各末端设备管路实际流量，计算实测流量与设计流量比值。

（2）将流量比值按从小至大依次排序, 以最小流量比值作为基准流量比值，按从小至大的顺序，依次调节各阀门，使各管路流量比值等于基准流量比值，实现末端设备阀件之间的水力平衡。

（3）末端设备均按上述办法调节后，即完成了一条主干管末端设备一级水力平衡调试。按此方法完成其它主干管末端设备的一级水力平衡调试，也就完成了整个水系统的一级水力平衡调试。

5.2二级水力平衡调试

（1）测试各支管管路实际流量，计算实测流量与设计流量比值。

（2）将流量比值按从小至大依次排序, 以最小流量比值作为基准流量比值，按从小至大的顺序，依次调节各支管中的阀门，使各管路流量比值等于基准流量比值，实现各支管的水力平衡。

（3）各支管按上述调试方法完成后，即完成了整个水系统的二级水力平衡调试。

5.3三级水力平衡调试

（1）测试各主干管实际流量，计算实测流量与设计流量比值。

（2）将流量比值按从小至大依次排序, 以最小流量比值作为基准流量比值，按从小至大的顺序，依次调节阀门，使各管路流量比值等于基准流量比值，实现水力平衡。

（3）当完成各主干管间的水力平衡调试后，即完成了整个水系统的三级水力平衡调试。

5.4系统总水量调试

当完成各级水力平衡调试后，通过调节系统总阀至设计总流量，此时各主干管、支干管、各末端设备等整个管路系统均同时达到设计流量。

5.5 水力平衡校验与修正

在每级水力平衡调试时，由于管路阻力特性可能发生变化，导致流量分配发生变化。因此完成各级平衡调试后，需对系统各级管路流量进行校验，如水力平衡度未达到规范和设计要求，需按上述方法和步骤再进行调节，直至符合规范和设计要求。

6. 应用效果

该工程水系统环路设计较为复杂，管路分支较多，水力平衡度要求高。根据末端设备以大型组合空调器为主这一特点，在一级水力平衡调试阶段，采用基准流量比值法进行调试，取得良好的调试效果。通过分级式水力平衡调试方法的运用，系统一次调试成功，并通过第三方检测机构检测，系统水力平衡度、系统总流量、水泵输送能效比、室内温湿度等参数符合《建筑节能工程施工质量验收规范》GB50411-2007要求，顺利通过节能工程专项验收和总体竣工验收。