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定流量阀在变流量水系统中的应用──兼评平衡阀应用于变流量空调水系统中所产
作者:管理员    发布于:2015-07-14 16:18:21    文字:【】【】【

  了异议。文中首先分析了,态平衡阀的特性与局限性,如用于变流量空调水系统中将会产生什么问。

  继而分析了变流量空调水系统的动态平衡概念,介绍了动态平衡阀的特性及其在空调变流量水系统中的具体心用。希望本文中所提出的问和所阐明的观点能引起同行的注意与,论。,1问的提出暖气系统在引人温控阀前,所有的热水供暖系统均为定流量系统,在80年代未为解决此类系统楼外供热外网与楼内暖气系统中各环路之间的水力平衡问,采用了静态平衡技术,引进研制开发1静态平衡阀以下均简称平衡阀,使异程式供暖系统中远环路与近环路之间阻力平衡有了简便的解决办法,使供热外网为确保远环路的供暖室温而采用的小温差大流量做法有了根本的扭转,因而些供暖锅炉房的水泵输配电耗有了急剧下降。因此,这种静态平衡阀技术在我国北地区供暖节能中起着不可抹杀的历史作用=到了90年代末,为了进步推动建筑节能,在采暖系统中开始推广以恒温阀热量分配和热量计为技术内核的计量收费制度,室内散热器的供热量需要随着房间热负荷的变化或室温设定要求进行自动调节,每个散热器上必须装上相应容量的温控阀。所以,幢建筑物供暖所需要的热水流量将随着室外气温的变化与居住者生活规律的变化而变化,此时搂内的供暖水系统与楼外的供暖热网已不再是定流量水系统了,那种调整设定后具有固定阻力的平衡阀就不能适应这种变化的负荷与变化有关温控阀与平衡阀的讨论会上,我曾多次提出要正确认识平衡阀的特性及其使用的局限性,应尽早研制与开发适合变流量水系统的动态平衡阀有时也简称定流量阀,以适应变流量供暖水系统发展从空调供冷供热的水系统来说,自80年代初空调水系统的末端装置由电动通阀改为电动通后,从负荷侧来看,随着室内负荷的变化或室温控制要求的变化,空调水系统在流量上自觉与不自觉地已成为变流量水系统1.但是从冷源侧来看,为确保冷水机组蒸发器传热工况稳定与安全,又要求流过每台蒸发器的冷冻水流量仍应保持恒定不变=为了解决这个矛盾普遍采用了两种空调水系统方案0对于些较小的系统,般采用级泵方案,在分水缸与集水缸之间的旁通管上设置个电动调节阀,当负荷侧空调冷冻水流量发生变化时,由供回水干管的压差控制电动阀的开度,调节旁通流量,从而确保流过每台冷机蒸发器的水流量不变,对于些较大系统,般采用级泵系统,在次环路与次环路之间设有不装任何阀门的旁通管有时候也称跨越管在冷源侧,不管运行几台冷机,要求次环路中流过每台冷机蒸发器的水流量不变,般是台冷机对应台次泵,每台次泵按定流量运行。在负荷侧,在80年代初,开始时在次环路上均采用多台并联泵的台数控制,试通次泵的增泵或减泵以实现分级的变流量调节,结果都失畋了2,到了90年代中期才开始认识到应以变频调速并联泵实现无级的连续变流量调节,但当人们正对级变频泵应采用什么信号控制,按什么规律进行调节,低转速小流量应受什么参数制约进行思考讨论与研究的时候,些生产平衡阀的外国公司与国内厂商大力向些空调工程推销静态平衡阀,居然说服了很多业主与设汁单位在变流量空调水系统中采用了大量,态平衡阀,本人认为这种做法是不适宜的,故特撰写2静态平衡阀应用于变流量空调水系统会产生那些问,众所周知,每幢建筑物的空调冷负,与热负荷极少是相同的,在极大多数情况下,由于地理位置不同而造成的室外气候参数不同,及建筑物使用功能与等级的问,会导致每幢建筑物的空调冷热负荷各不相同,再加上供回水温度在供冷时采用51温差,在供暖时般采用101温差,因此,在两管制空调水系统中,同套管系的夏季供冷水流量与冬季供暖水流量往往相差很大,在采用变频调速水泵以前,很多工程不得不设置两套循环水泵,套供冷,套供暖就静态平衡阀的特性而言,从本质上说它只是个可人为设定与调整其局部阻力系数的贯流元件34,在定流量水系统中。在设计阶段,当各并联环路之间的阻力无法通过调整各管段管径使各环路之间压力损失值不超过15时这种情况在异程式布管方案中经常会碰到的,通常就设置平衡阀,以便在工程的调试与试运行阶段进行调整与重新设定。但是,在变流量空调水系统中如果也设置这种平衡阀,就很自然地会产生两个问①空调水系统的流量调试应根据供冷水流量进行平衡,还是根据供暖水流量进行平衡,当供冷水流量与供暖水流量相差很大时,为满足了供冷的平衡要求,就会满足不了供暖的平衡要求,反之也亦然;2在舒适性全年运行的空调水系统中。按朝向分区各不相同的变化,当末端装置采用开关型电动调节阀时,各环路所需要的供冷供热水流量就需要作相应的各自不同的调整。以适应各自的空调冷热负荷变化的需要。但是分设在各处的平衡阀旦根据某种设计工况下的负荷分布情况调整好其各自的局部阻力系数之后,由于各个空调房间与各个环路的空调负荷变化具有随机性与周期性原来按大负荷调整的大流量设定与调整的平衡阀,当其房间或环路的空调负荷变为大的时刻,所分配到的流量就可能仍是各空调房间中和各环路中多的,此时该环路中各空调旁间未端装置的双位控制阀的开关会十分频繁。还可能出现超现象;而原来按小负荷调整的小流量设定与调整的平衡阀,当其房间或环路的空调负荷变为大的时刻,所分配到的流量就可能仍是各空调房间中和各环路中少的,此时该环路各空调房间末端装置氏时间达不到设定值,因而导致整个空调水系统新的不平衡4失调,在变流量空调水系统中要求各空调环路与各空调房间水流童每时每刻都处于动态平衡状态,而下仅仅是设汁工况下的静态平衡,设置静态平衡阀只会加剧动态不平衡,加大超调与失调幅度,恶化各空调房间温度调节的精度与稳定性,因此是有害3什么是变流置空调水系统的动态平衡,所谓变流量空调水系统的动态平衡指的是系统中任何个空调房间或任何个环路,当其它房间或其它环路的供冷供热水流量发生大变化时,仍旧能得到在其大空调冷负荷或大热负荷时所需要的大设计冷水流量或大设计热水流量。

  但是,在个经过精心设计的变流量空调水系统中,在空调水系统中的各末端装置处,例如每个风机盘管,各个冷器加热器的供回水管之间的压差,不但在次泵组总供水量发生变化时要发生变化,而且即使在次泵组总供水量不发生变化,而其它些末端装置或其它些环路供水流量发生变化时也要发生变化对于每个空调末端装置来说,不管空调工况如何发生变化,在末端装置两端压差变化幅度范围内,为保持末端装置对调节对象调节的稳定性,其所通过的水流均应控制与保持在设计水流量5的变化范围内=在变流量空调水系统中,不但管系各处的水压每时每刻随时随地在发生变化,而且各末端装置发生着变化,目前我们在没有编制出或尚买不到空调变流量水系统水压分布动态模拟计算程序的条件下,只能首先要求准确计算出各个末端装置的设计冷热负荷,正确确定设计的大供冷供热水量,再根据负荷侧水泵的选配与水系统的构成,各种负荷变动的大可能会对每个环路,每个末端装置两端的影响,估算出每个末端装置进水压力大可能的变化幅度然后。再对应每个宋端装置的大水流量选配定流量阀应该指出。对于同程式的变流量水系统,各个末端装置的压差变化幅度的差异性显然要比异程多。因此,对于变流量空调水系统建议尽量按同程4定流置阀的特性及其在变流置空调水系统中的应用定流量阀,又称动态平衡阀,是种当进水压力发生较大变化时,通过其流量仍可保持在极小波动范围内变化可视为流量不变的流量调节装置在空调水系统中,尤其在变流量空调水系统中,由于总的负荷变化即总的流量变化,或者由于其它末端装置的流量调节,都会影响到给定末端装置供回水压差的变动。但对给定末端装置所服务的空调房间来说,又不希望受其干扰,需仍保持供回水压差变动前的原来的流量。于是人们就设计和开发了种装置,当进水压力在相当大范围内变化时它会自力式地,或电动式地增加或减少其局部阻力即调小或调大其流通面积,动态地保持所通过的流量不变即变化很小,使供给给定末端装置的流量始终稳定在设计流量的±5上下,所以它又被称为动态平衡阀。

  在变流量空调水系统中,从整个系统观点看,只要整个系统总负荷有了变化,就要相应地调节水量,总负荷增大就增加流量,总负荷减小就减少流量;但从每个空调房间来看,只要房间温度满足设定温度要求,就不希望去改变流过每个末端装置的流量。因此,在每个末端装置的进水口前或出水口后都需装有能维持恒定设计流量的动态平衡阀。

  从调节类型来划分,由于空调末端装置大致可分两类对于装有开关型电动阀的末端装置,如风机盘管或水源热泵,般有两种解决方案种方案是在出水口后设置常规的电动开关型通阀,在进水口前设置能恒定流量的动态平衡阀;另种方案是在进水口前设置带有恒定流量功能的电动开关阀。后种方案不但安装简单,而且在总造价比较上具有更好的竞争力,但因对其功能性能了解对于装有调节型通电动阀的末端装置,如空调箱内的冷器,加热器,般也有两种解决方案种方案是将原来的调节型通电动阀改为调节型比例积分型电动通分流阀,在此阀之上游再设置个恒定流量的动态平衡阀,这样的配置从末端装置内部看是变流量的,但从整个系统来看,该末端装置始终处在恒定流量状态下工作;另种方案是在进水口前只安装个具存动态定流量限值性能的比例积分型电动两通阀,这种电动动态平衡两通阀把两种功能合为身,不管进门压力变化怎样波动,先是根据预先设定的流量值,在调节阀阀芯全开时,确保能流过所设定的流量,至于调节阀阀芯的开度又完全受温度偏差值控制,按比例积分规律调节。后种方案,不论从末端装置内部看,还是从整个系统来看,该末端装置始终在变流量状态。后种方案不但安装工作量比前种少,而且在总造价上也具有更好的竞争力,但因所属型号系列较新,对其功能性能了解的人较少,故实际工程上也用得较少。

  需要指出,选用动态平衡阀时,除了所承受的压力变动范围在订货时要注明之外,还必须注意与注明流量设定的方式5.般分两种种是由工厂生产时就配置好相应的阀芯,即定流量值在工厂设定;另种是可在现场设定的。而现场设定的动态平衡阀也有两种,种是内设定,另种是外设定内设定的阀门必须在停水条件下才能打开阀门重新设定,外设定的阀门即使在运行时也可进行流量重新设定,极为方便,但价格较高。

  以上只讨论了为什么要在变流量空调水系统中设置动态平衡阀定流量阀和如何设置与选配动态平衡阀。为了使变流量空调水系统真正能做到稳定可靠节能地工作,除了要正确设置与选配末端装置的动态平衡阀门之外,对于实现变流量调节的变频调速水栗应根据什么信号,按照什么函数关系进行调节,要不要设置变流量下限和如何实现也是极为重要的,也是目前变流量空调水系统设计中大家正在思考讨论与研究的问。由于本文目所限,这些问将撰写另文进行讨论,在本文中就不再赘述了。

  5结语静态平衡阀是种可人为设定与调整的局部阻力。它适用于定流量的供热采暖系统中,尤其是在些异程式的定流量供热采暖系统中,当远环路与近环路的阻力损失无法通过管径调配进行平衡时,设置静态平衡阀就能较容易实现各环路之间的水力平衡。

  在变流量空调水系统中,干管与支管中的流量变化必然会导致施加于每个末端装置上的进口压力的大幅度变动,即使在每个末端装置上设置段,相流段突然扩张段1这4个阶段需要建立不同的流动模型,其中对于两相流段采用均相模型。由于毛细管中流速较高,故这假设近似成立文献中对毛细管的两相流段建立了如下的基本方程质量守恒心能量守恒毛细管内TcTw换热段吸气管内通过管壁及平均流速为3结论在制冷系统的冷凝器蒸发器及节流机构中都有制冷剂气液两相流存在,它们符合气液两相流动和换热的般规律,但因具体设备的不同,又有各0的特点。基于不同的流型和边界条件,可分别采用均相模型和分相模型求解,建立控制方程和传热汁算也各不相同当前对气水两相流动和换热识,但对制冷设备中的制冷剂气液两相流动和换热,还有待进步的研究1林宗虎,气液两相流和沸腾传热,西安交通大学出版社,1987.

  2张芸。汽车空调制冷系统仿真计算及润滑油对系统性能的影响的理论研究。西安交通大学硕士学位论文,1997.

  3使用替代工质1吓0343的家用冰箱的动态模拟及实验研究。西安交通大学硕士学位论文。1996.

  4王冬奇。电孓膨胀阀计算模拟及变频空调采用电子膨胀阀与毛细管的性能对比。西安交通大学硕士学位论文,1999.

  5彭守运。低温流体狭缝热虹吸两相流强化传热研究,西安交通大学硕士学位论文,1990.

  6巫江虹。板翅式换热器分配特征研究,西安交通大学博士学位论文,19.

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