摘要：目前，我國采暖系統(tǒng)中普遍存在水力失現(xiàn)象，不僅造成供暖質(zhì)量差，而且還增加了能耗。供暖系統(tǒng)的水力平衡技術(shù)投資少、見效快，，它是改善供暖系統(tǒng)現(xiàn)狀和促進(jìn)節(jié)能減排改造的有效途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會效益。本文對設(shè)計熱水采暖系統(tǒng)時水力平衡計算應(yīng)該注意的幾個方面以及對熱水采暖系統(tǒng)因為水力失衡而造成的不良后果與改善措施進(jìn)行了詳細(xì)分析與探討。

關(guān)鍵詞：采暖系統(tǒng)；水力平衡；調(diào)節(jié)閥

正文：

1 采暖系統(tǒng)的水力失衡現(xiàn)象

建立熱水采暖系統(tǒng)的目的是為了給居住者提供舒適的居住環(huán)境，然而，在現(xiàn)實中，許多采暖系統(tǒng)中采暖空間都普遍存在著冷熱不均現(xiàn)象，由于冷熱不均，最終也會帶來供暖成本、設(shè)備和能源的巨大浪費(fèi)。

冷熱不均，歸根結(jié)底是由于供暖系統(tǒng)中水力系統(tǒng)的不平衡所造成的。當(dāng)用戶閥門開度變化引起管道水流量改變時，其他用戶的水流量也隨之發(fā)生一些改變，偏離原先設(shè)計所要求的流量，從而導(dǎo)致的水力失調(diào)，這種現(xiàn)象叫做動態(tài)水力失調(diào)。動態(tài)水力失調(diào)是變化的、動態(tài)的，它是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的，不是系統(tǒng)本身所固有的。可以通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)動態(tài)水力平衡設(shè)備，例如，流量調(diào)節(jié)器或壓差調(diào)節(jié)器等來解決這個問題，當(dāng)其他用戶的閥門開度發(fā)生變化時，由于動態(tài)水力平衡設(shè)備的屏蔽作用，使用戶自身的水流量并不隨之發(fā)生改變，此時，末端設(shè)備流量不會互相干擾，可以使供暖系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

定流量水力平衡系統(tǒng)也是采暖系統(tǒng)設(shè)計中比較常見的水力系統(tǒng)，在運(yùn)行的過程中供暖系統(tǒng)各處的水流量基本保持恒定值。對于那些完全定流量系統(tǒng)，僅僅存在靜態(tài)水力失調(diào)，不會產(chǎn)生動態(tài)水力失調(diào)的現(xiàn)象，因此，只需在特定的部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備就可實現(xiàn)水力平衡。

2 水力失調(diào)的原因分析

導(dǎo)致熱水供暖系統(tǒng)水力失衡的原因是多方面的，首先，在系統(tǒng)設(shè)計上，用戶系統(tǒng)各立支管環(huán)路或網(wǎng)路分支環(huán)路之間的阻力損失未能在設(shè)計流量分配下達(dá)到平衡狀態(tài)，在供暖系統(tǒng)開始運(yùn)行時并沒有進(jìn)行很好的初調(diào)節(jié)，而且在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，分支環(huán)路和熱用戶的流量也可能會發(fā)生變化，如果系統(tǒng)中任何一個散熱設(shè)備或者熱用戶的流量發(fā)生變化，都會引起其他散熱設(shè)備或者熱用戶的流量發(fā)生一些變化，另外，還有供暖系統(tǒng)的擴(kuò)容改造等，這些情況都是難免的，它們都會導(dǎo)致供暖系統(tǒng)的流量重新分配，導(dǎo)致水力失衡的現(xiàn)象。

另外，由于受到系統(tǒng)管徑規(guī)格的限制，完全地依靠系統(tǒng)設(shè)計來消除水力失衡是很不現(xiàn)實的，而且在實際運(yùn)行中由于局部區(qū)域或者熱用戶的熱負(fù)荷的發(fā)生變化，也會引起新的水力失衡現(xiàn)象，因此，在供暖系統(tǒng)運(yùn)行過程中應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行一些必要的調(diào)節(jié)。一般來說，在進(jìn)行熱水供暖系統(tǒng)水力平衡時，一般的做法是調(diào)整散熱設(shè)備進(jìn)出口閥門和管網(wǎng)閥門，但如果采用這種方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅調(diào)節(jié)大，而且還很難達(dá)到比較好的水力平衡調(diào)節(jié)效果。

3 保持水力平衡的措施

首先，在進(jìn)行供暖系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該保證供暖系統(tǒng)處于靜態(tài)平衡狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)靜態(tài)水力平衡的基本判據(jù)是：當(dāng)供暖系統(tǒng)所有動態(tài)水力平衡設(shè)備均設(shè)定到設(shè)計流量或壓差，所有的末端設(shè)備的溫度控制閥門都處于全開位置時，這時供暖系統(tǒng)是完全定流量的系統(tǒng)，各處流量均是恒定的，系統(tǒng)所有末端設(shè)備的流量均達(dá)到設(shè)計流量，可以通過在相應(yīng)的部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備，使供暖系統(tǒng)達(dá)到靜態(tài)水力平衡狀態(tài)。

從上分析可以看出，實現(xiàn)系統(tǒng)靜態(tài)水力平衡的目的是保證末端設(shè)備可以達(dá)到設(shè)計流量，就是末端設(shè)備所需的最大流量。從而避免了一般供暖系統(tǒng)中，一些設(shè)備還沒有達(dá)到設(shè)計流量，而另一些設(shè)備已遠(yuǎn)高于設(shè)計流量的現(xiàn)象。因此它解決的是系統(tǒng)能力和系統(tǒng)靜態(tài)平衡的問題，也就是保證系統(tǒng)可以均衡地輸送足夠的水量到各個末端設(shè)備。對于變流量系統(tǒng)，可以參照定流量系統(tǒng)的描述來選擇靜態(tài)水力平衡設(shè)備。

一般來說，換熱站房有三種變流量動態(tài)水力平衡方式。

1）電動調(diào)節(jié)閥方式

電動調(diào)節(jié)閥方式可以分為電動三通合（分）流調(diào)節(jié)閥和電動二通閥方式三種，這里以電動二通閥方式為例：首先從分集水器上采集壓力信號P1和P2輸入壓差變送器，壓差變送器輸出4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號到DDC，通過和調(diào)節(jié)計上預(yù)先設(shè)定壓差相比較，然后輸出4-20mA的控制信號到電動調(diào)節(jié)閥以控制其動作，最后通過調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥來改變旁通水量，從而保證分集水器壓差△P為設(shè)計壓差這一恒定值，此時，分集水器上任一分支回路流量的改變不會對其他回路產(chǎn)生影響，供暖系統(tǒng)可以實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

2）自力式壓差調(diào)節(jié)器方式

當(dāng)某一分支環(huán)路如流量變化時，可以在分集水器旁通管上設(shè)壓差調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)分集水器壓差，由于壓差調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用，可以使分集水器的壓差保持恒定值。如此一來，其余分支環(huán)路的流量就不會隨之發(fā)生改變，從而使供暖系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

3）調(diào)頻水泵方式

也可以將從分集水器上采集壓力信號P1和P2先輸入到壓差變送器，然后壓差變送器輸4～20m標(biāo)準(zhǔn)電流信號到DDC，和調(diào)節(jié)計設(shè)定的壓差進(jìn)行比較后輸出4～20mA控制信號到調(diào)頻器，最后通過調(diào)頻器輸出已調(diào)頻的電壓信號到水泵電機(jī)，來控制水泵轉(zhuǎn)速改變水流量，從而保證預(yù)先設(shè)定的壓差和分集水器的壓差保持一致，從而使供暖系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

4 總結(jié)

目前，我國熱水供暖系統(tǒng)中普遍存在著水力失衡的不良現(xiàn)象，通過以上的分析可以看出，在做熱水采暖系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)認(rèn)真做好水力平衡計算，在熱水采暖系統(tǒng)中合理地安裝水力平衡閥以及采用正確的方法進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)，可以有效地改善系統(tǒng)的水力特性，使系統(tǒng)接近或者達(dá)到水力平衡，從而既為供暖系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保證，同時還節(jié)省了客觀的能源，使得供暖系統(tǒng)得以經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行。

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作者簡介

李威（1984－），男（漢族），福建省明溪縣人，本科生，主要研究方向：采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)