隨著時代的不斷進步,中央空調已經遍布我們身邊的很多場所,中央空調能耗在公共建筑的能耗中占了很大的比例,因此對中央空調節能途徑的探討目前仍是一個熱點。中央空調的節能途徑有很多,但電動調節閥的實際調節特性對中央空調的能耗影響則很少涉及。在此就簡單談一下水系統調節閥性能改進的施工方法。
閥門在供熱空調水系統中被廣泛應用于控制水的壓力、流量和流向。供熱空調水系統閥門的種類和工作原理:供熱空調水系統中常用的閥門按閥體結構形式和功能可分為閘閥、蝶閥、截止閥、球閥、旋塞閥、止回閥、減壓閥、安全閥、疏水閥、平衡閥等類。按照驅動方式分為手動、電動、液動、氣動等四種方式。
1 調節閥的實際流量特性
應用于空調水系統的電動調節閥的理想流量特性一般為等百分比特性。實際工作中因為調節閥必須與末端空調盤管串聯使用,調節閥在節流面積發生變化的同時,還發生閥前、后壓差的變化,從而使實際流量特性偏離等百分比特性。調節閥的實際工作流量特性可用閥門的權度來反映。權度 s 為調節閥全開時閥上的壓差與末端管路進出口壓差的比值。隨著閥門權度5 的下降,流量特性將趨向于直線特性。值太小時將嚴重影響自動調節系統的調節質量,通常5 的推薦值在0.3~0.5之間。
2 選擇合適的水力平衡來保證電動調節閥的調節性能
平衡閥是一種特殊功能的閥門,它具有良好的流量特性,有閥門開啟度指示,開度鎖定裝置及用于流量測定的測壓小閥。利用專用智能儀表,輸入閥門型號和開度值,根據測得的壓差信號就可直接顯示出流經該平衡閥的流量值,只要在各支路及用戶入口裝上適當規格的平衡閥,并用專用智能儀表進行一次性調試,就可使各用戶的流量達到設定值。
2.1空調水系統中常用的水力平衡措施空調系統中常用的水力平衡措施包括設置靜態平衡閥、動態平衡閥和壓差類平衡閥等。同程管僅能解決管路長短不同而導致的水力不平衡問題,不在本文討論范圍內。靜態平衡閥是一種可以精確調節閥門阻力系數的手動調節閥。在干管、支管上安裝足夠多的靜態平衡閥,經過良好調試以后,可以解決水系統額定工況水力不平衡的問題。
2.2 動態平衡閥可以自動消除閥門兩端壓差變化的影響來恒定通過閥門的水流量,也叫“恒流閥或限流閥”。動態平衡閥沒有固定的阻力系數,當兩端壓差增大時,這種閥門可自動增大阻力來補償壓差的變化值 ,以保持流量不變。當壓差小于其最小壓差(一般為 1~3m) 時 ,它 的閥膽開度達到最大,則不再有補充壓差能力,這時它相當于一個局部阻力系數固定的普通閥門,流量將隨著壓差的減小而減小。反之,當壓差大于其最大壓差(正常的系統不可能出現 ,其最大壓差可達 30~40m)時 ,閥膽開度達到最小 ,流量將隨壓差的增大而增大 。由于動態平衡閥的這種特性,它對電動調節閥調節性能的影響比較復雜,不能簡單用權度來衡量。
2.3 壓差類平衡閥實際上是一種壓差控制閥,通過控制空調水系統某處供回水管的壓差,使系統達到水力平衡的目的。無論是網路壓力出現波動,還是被控對象內部的阻力發生變化,壓差平衡閥均可維持施加于被控對象的壓差恒定。前者除能維持靜態水力平衡外,還可避免不同環路間工作時的互相影響 (即保持動態水力平衡),常用于空調系統支干管進出口恒定環路進出口壓差,也可在末端環路使用。后者將電動調節閥兩端壓差恒定 (現在多采用電動調節與壓差控制二合一的閥門)后 ,使其達到理想的工作條件,即電動調節閥的實際工作流量特性與理想流量特性是一樣的,具有最佳的調節效果。
3 采用合理的閥門選型方法改進電動調節閥的調節性能
調節閥的選型應根據末端環路管道設備的阻力,按照 0.3~0.5的權度值進行選型。然而,并聯末端環路之間的阻力往往并不相等,除了管道長度可 能不同外,空調箱本身的阻力也因不同的型號及制冷 量而不同,同一系統中最低和最高空調箱阻力的差距可達好幾倍。 假設某系統中阻力最大的環路(稱為環路 A)設備管道總阻力為 6×10kPa,阻力最小的環路(稱為環路 B)總阻力為 1 X 10kPa,兩個環路均按照 0.5的權度選擇調節閥,則包括調節閥在 內的總阻力為:A=12×10kPa,B=2 X 10kPa。顯然,在這種場合下,雖然環路 B調節閥的選型權度符合要求 ,但實際上閥門的全行程范圍內流量將同比偏大兩倍以上很多,實際調節性能將大幅下降。 因此,中央空調水系統各末端環路電動調節閥的 選型,應使選型后的環路總阻力(包括調節閥在內)與最不利環路相近,這樣調節閥的實際流量才能夠保證在符合要求的范圍內。上述選型方法需要進行所有環路阻力計算并比較,較為繁瑣 ,也可以根據最不利環路的阻力(包括設備和管道、附件),結合各環路空調設備的流量要求,按照 0-3~0.5的權度進行選型。
4 空調供熱系統中調節閥的選用原則
供熱系統最終目的是熱力工況的平衡,要求在流量改變的同時,散熱器(或換熱器)散熱量適應負荷的變化。就是說,調節閥的開度變化與散熱器散熱量的變化成線性關系,這才是供熱系統調節的最佳原則。即在調節過程中,調節閥的放大系數和調節對象的放大系數乘積維持不變。散熱器的流量與散熱量之間的關系。相對散熱量指散熱器某一流量下的散熱量與額定流量(設計流量)下的散熱量的比值。從上至下的曲線分別表示供回水溫差為10、20、30、40°C,供水溫度為90°C時散熱器流量與散熱量之間的關系。從圖中可以看出:流量小時流量變化對散熱器的散熱量影響大;流量大時影響小,即散熱器的散熱量隨流量變化的放大系數逐漸減小。熱水供暖系統應選用等百分比型調節閥,此外還應考慮閥門阻力,這一點對于調節閥用在不同場合非常重要。一般而言,系統的阻力數在熱源的分、集水器(注:對于熱源的分、集水器處的調節閥,其調節對象為整個供熱系統,其散熱量與流量的關系也類似圖3的形狀)、熱力站處為最大,干線分支處和用戶的熱力入口次之。對于柱塞式、開口式和套筒式閥芯的調節閥,它們全都采用截止閥的閥體,閥芯呈流開狀態。在相同的測試條件下,一般來說,套筒式調節閥阻力最大,開口式其次,柱塞式是小。
5 結語
優先推薦采用最不利環路權度選型法選擇電動調節閥,當理論計算可以滿足閥門權度和流量時,甚至可以不用水力平衡措施。當采用最不利環路權度選型法選擇電動調節閥仍不能滿足調節閥控制要求時,推薦采用靜態平衡閥與調節閥配合使用 ,可以改善大開度時調節閥的調節性能。
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