暖通空调调水力平平衡分析析德国欧文文托普中中国代表表处 王晓松松(本文刊刊载于《供供热制冷冷》杂志志20004年11月刊))摘 要：：本文揭揭示了水水力失调调与水力力平衡的的概念及及其分类类，并对对定流量量系统及及变流量量系统水水力失调调的特点点、实现现水力平平衡的措措施及典典偷募钢钢窒低承承问浇辛松钊钊氲姆治治觥?llt;BBR>关键词：：静态水水力平衡衡 动态态水力平平衡 定流量量系统 变流流量系统统Hyddronnic ballanccingg annalyysiss off heeatiing andd aiir ccondditiioniingBBy WWangg XiiaossonggAbsstraact Annalyysinng tthe conncepptioon aand claassiify of hyddronnic malladjjusttmennt aand hyddronnic ballanccingg. AAnallysiing thee chharaacteerissticc off hhydrroniic mmalaadjuustmmentt annd sstepp off rrealliziing hyddronnic ballanccingg inn innvarriabblennesss fllowrratee syysteem aand varriabblennesss fllowrratee syysteem. Deeep anaalyssingg a feww tyypiccal sysstemm foorm...Keeywoordss sstattic hyddronnic ballanccingg, dynnamiic hhydrroniic bbalaanciing,, iinvaariaableenesss fflowwratte ssysttem,, Vaariaableenesss fflowwratte ssysttem 在建建筑物暖暖通空调调工程中中，水力力平衡的的调节是是个重要要的课题题。
本文文提出了了静态水水力平衡衡和动态态水力平平衡的概概念，并并结合二二种水力力平衡的的特点，分分析了定定流量系系统和变变流量系系统几种种典型方方式的水水力平衡衡设备的的选择及及实现水水力平衡衡的方式式一、 水水力失调调和水力力平衡的的概念：： 在在热水供供热系统统以及空空调冷冻冻水系统统中各热热（冷）用用户的实实际流量量与设计计要求流流量之间间的不一一致性称称为该用用户的水水力失调调水力力失调的的程度可可以用实实际流量量与设计计要求流流量的比比值X来来衡量，XX称水力力失调度度X = S/J（S：用用户的实实际流量量，QJJ：用户户的设计计要求流流量） 水力平平衡是指指网路中中各个热热用户在在其它热热用户流流量改变变时保持持本身流流量不变变的能力力，通常常用热用用户的水水力稳定定性系数数ｒ来表表示 ｒ=11/ XXMAXX = QJ// QMMAX （QJ：：用户的的设计要要求流量量，QMMAX：：用户出出现的最最大流量量）二、 水水力失调调和水力力平衡的的分类：：1、 静态水水力失调调和静态态水力平平衡： 由由于设计计、施工工、设备备材料等等原因导导致的系系统管道道特性阻阻力数比比与设计计要求管管道特性性阻力数数比值不不一致，从从而使系系统各用用户的实实际流量量与设计计要求流流量不一一致，引引起系统统的水力力失调，叫叫做静态态水力失失调。
静态水力力失调是是稳态的的、根本本性的，是是系统本本身所固固有的，是是当前我我国暖通通空调水水系统中中水力失失调的重重要因素素通过过在管道道系统中中增设静静态水力力平衡设设备（水水力平衡衡阀）对对系统管管道特性性阻力数数比值进进行调节节，使其其与设计计要求管管道特性性阻力数数比值一一致，此此时当系系统总流流量达到到设计流流量时，各各末端设设备流量量均同时时达到设设计流量量，系统统实现静静态水力力平衡2、 动动态水力力失调和和动态水水力平衡衡：当用户阀阀门开度度变化引引起水流流量改变变时，其其它用户户的流量量也随之之发生改改变，偏偏离设计计要求流流量，从从而导致致的水力力失调，叫叫做动态态水力失失调动态水力力失调是是动态的的、变化化的，它它不是系系统本身身所固有有的，是是在系统统运行过过程中产产生的通通过在管管道系统统中增设设动态水水力平衡衡设备（流流量调节节器或压压差调节节器），当当其它用用户阀门门开度发发生变化化时，通通过动态态水力平平衡设备备的屏蔽蔽作用，使使自身的的流量并并不随之之发生变变化，末末端设备备流量不不互相干干扰，此此时系统统实现动动态水力力平衡三、 定定流量系系统水力力平衡分分析：定流量水水力平衡衡系统是是暖通空空调设计计中常见见的水力力系统，在在运行过过程中系系统各处处的流量量基本保保持不变变。
常用用的主要要有以下下三种形形式：11、 完完全定流流量系统统： 完全定定流量系系统是指指系统中中不含任任何动态态阀门，系系统在初初调试完完成后阀阀门开度度无须作作任何变变动，系系统各处处流量始始终保持持恒定完完全定流流量系统统主要适适用于末末端设备备无须通通过流量量来进行行调节的的系统，如如末端风风机盘管管采用三三速开关关调节风风速和采采用变风风量空气气处理机机组的空空调系统统以及系系统要求求较低、只只需气候候补偿器器调节供供暖水温温即可满满足基本本需要的的供暖系系统等完全定流流量系统统只存在在静态水水力失调调，不存存在动态态水力失失调，因因此只需需在相关关部位安安装静态态水力平平衡设备备即可通通常在系系统机房房集水器器上安装装水力平平衡阀（如如图1所所示）；；对于空空调水系系统，可可以在建建筑物各各层水平平回水管管上安装装水力平平衡阀对于某些些系统，虽虽然也不不包含任任何动态态阀门，但但由于无无法通过过其它非非流量手手段进行行调节，因因此在实实际运行行中用户户会因为为房间过过冷或过过热而改改变阀门门开度从从而改变变流量，因因此可以以认为这这种系统统介于定定流量和和变流量量之间。
2、 单单管串联联（带旁旁通管）供供暖系统统：单管串联联供暖系系统包括括垂直双双管水平平单管串串联系统统以及垂垂直单管管系统等等这种种系统主主管的流流量基本本不变，因因此是定定流量系系统以以前者为为例，来来说明实实现系统统水力平平衡的方方式 这种系系统主要要存在静静态水力力失调，在在水平分分支管上上由于三三通或二二通温控控阀的调调节作用用而存在在一定的的动态水水力失调调因此此只需在在相关部部位增设设相关的的水力平平衡设备备即可使使系统保保持水力力平衡具具体如下下：⑴、在系系统机房房集水器器上安装装水力平平衡阀；；⑵、在立立管回水水管上设设水力平平衡阀（如如图2所所示）；；⑶、在水水平分支支管上安安装流量量调节器器保证各各分支环环路流量量恒定（既既可在本本分支环环路内部部管道特特性变化化时保持持流量恒恒定，也也可在其其它环路路流量变变化时避避免受其其干扰）如图3所所示，该该系统与与系统22类似系系统各分分支环路路的流量量基本不不变，是是定流量量系统这这种系统统主要存存在静态态水力失失调，在在末端管管路上也也存在一一定的动动态水力力失调因因此只需需在相应应部位增增加相应应的水力力平衡设设备即可可使系统统保持水水力平衡衡。
具体体措施同同系统22，只需需将措施施⑶的流流量调节节器安装装在末端端设备（风风机盘管管或空气气处理机机组）水水管道即即可四、 变变流量水水力平衡衡分析：： 由由于人们们对系统统品质的的要求以以及节能能意识的的不断提提高，变变流量水水力系统统在暖通通空调工工程中占占据越来来越重要要的位置置变流流量系统统在运行行过程中中各分支支环路的的流量是是随着外外界环境境负荷的的变化而而变化的的由于于暖通空空调工程程在一年年运行的的大部分分时间均均处于部部分负荷荷运行工工况，因因此变流流量系统统大部分分时间系系统流量量都是低低于设计计流量的的因此此这种系系统是实实时、灵灵敏、高高效、节节能的变流量系统一般既存在静态水力失调，也存在动态水力失调，因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡1、 静态水力平衡的实现：通过在相应的部位安装静态水力平衡设备，使系统达到静态水力平衡实现静态水力平衡的判断依据是：当系统所有动态水力平衡设备均设定到设计参数位置（设计流量或压差），所有末端设备的温度控制阀门（温控阀、电动二通阀和电动调节阀等）均处于全开位置时（这时系统是完全定流量系统，各处流量均不变），系统所有末端设备的流量均达到设计流量。
从上可以看出，实现静态水力平衡的目的是保证末端设备同时达到设计流量，即设备所需的最大流量避免了一般水力失调系统一部分设备还没有达到设计流量，而另一部分已远高于设计流量的问题因此它解决的是静态平衡和系统能力问题，即保证系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备变流量系统静态水力平衡设备的选择可参照定流量系统的描述来进行，在这里就不再赘述但是，末端设备在大部分时间是不需要这么大的流量的因此，系统不但要实现静态水力平衡，还要实现动态水力平衡2、 动态水力平衡的实现：通过在相应部位安装动态水力平衡设备，使系统达到动态水力平衡它包含二方面内容：①、当系统其它环路发生变化时，自身环路关键点压差并不随之发生变化，当自身的动态阀门（如温控阀、电动调节阀）开度不变时，流量保持不变；如图4所示，当C、D点压差变化时，通过动态水力平衡设备（压差调节器PV）的调节作用，使A、B二点压差并不发生变化，如果各支路电动二通阀VM1、VM2……开度保持不变,则流经风机盘管FP1、FP2的流量保持不变；②、当外外界环境境负荷变变化导致致系统自自身环路路变化时时，通过过动态水水力平衡衡设备的的作用，使使关键点点压差并并不发生生变化，此此时自身身其它并并联支路路的流量量也不发发生变化化。
如图图4，当当风机盘盘管FPP1所在在房间负负荷变化化导致电电动二通通阀FMM1由开开启到关关闭，由由于压差差调节器器PV11的作用用，A、BB二点的的压差并并不随之之发生变变化，这这样，风风机盘管管FP22的流量量保持不不变由上可知知，变流流量系统统动态水水力平衡衡一般是是通过动动态水力力平衡设设备将双双管并联联系统关关键点压压差恒定定在设计计压差来来实现的的因此此变流量量动态水水力平衡衡系统也也可叫做做变流量量定压差差系统压压差调节节是变流流量系统统的主要要调节方方式实实际上，动动态水力力平衡的的另一关关键设备备流量调调节器也也是通过过阀体内内部关键键点恒定定压差（关关键点间间的节流流装置开开度不变变）来保保持流量量不变的的（固定定阀胆式式除外）下面就变流量系统几种典型动态水力平衡方式进行分析：⑴、暖通空调机房三种主要变流量动态水力平衡方式：①、自力式压差调节器方式：如图5所示，在分集水器旁通管上设压差调节器PV调节分集水器压差，当某一分支环路如V1-J1流量变化时，由于压差调节器的调节作用，使分集水器压差△P保持不变这样，其余分支环路V2-J2、V3-J3的流量并不随之发生变化，从而使系统实现动态水力平衡。
②、电动动调节阀阀方式：：电动调调节阀方方式可以以分为电电动二通通阀和电电动三通通合（分分）流调调节阀方方式三种种，以电电动二通通阀方式式为例：：如图6所所示，从从分集水水器上采采集压力力信号PP1、PP2输入入压差变变送器，压压差变送送器输出出4-220mAA标准电电流信号号到调节节计（或或DDCC），通通过与调调节计上上设定压压差相比比较，输输出4--20mmA控制制信号到到电动调调节阀控控制其动动作，通通过调节节电动调调节阀改改变旁通通水量从从而保证证分集水水器压差差△P恒恒定到设设计压差差，这时时分集水水器上任任一分支支回路流流量变化化时对其其它回路路不产生生影响，系系统实现现动态水水力平衡衡③、调频频水泵方方式：如如图7所所示，从从分集水水器上采采集压力力信号PP1、PP2输入入到压差差变送器器，压差差变送器器输出44-200mA标标准电流流信号到到调节计计（或DDDC），与与调节计计设定压压差比较较后输出出4-220mAA控制信信号到调调频器，通通过调频频器输出出已调频频的电压压信号到到水泵，控控制水泵泵转速改改变水流流量，从从而保证证分集水水器压差差与设定定压差保保持一致致，使系系统达到到动态水水力平衡衡。
⑵、供热热系统典典型的变变流量水水力平衡衡方式：：如图8所所示为垂垂直双管管、水平平双管并并联分户户设环供供热系统统在垂垂直立管管回水管管上设压压差调节节器PVV1，当当其它立立管的管管道特性性发生变变化时，由由于压差差调节器器PV11的调节节作用，垂垂直立管管供回水水关键点点A、BB的压差差保持不不变；在在水平管管回水管管上设压压差调节节器PVV2，当当其它不不同楼层层水平管管管道特特性发生生变化时时，由于于压差调调节器的的调节作作用，水水平支管管供回水水关键点点C、DD的压差差保持不不变这这时当该该环路某某一散热热器所在在房间负负荷变化化引起温温控阀WWA开度度变化时时，由于于压差调调节器的的调节作作用，关关键点CC、D的的压差不不变，这这样该环环路其余余散热器器的流量量并不会会随之变变化通过对变变流量供供热系统统关键点点压差的的层层整整定，使使系统中中每个散散热器的的流量只只会因为为自身负负荷变化化而通过过温控阀阀的调节节来改变变，并不不会因为为系统中中其它散散热器流流量变化化而发生生变化这这样，系系统真正正地实现现了动态态水力平平衡垂垂直双管管、带分分集水器器的散热热器及地地暖分户户设环系系统也是是变流量量系统，其其水力平平衡特性性同以上上是一致致的。
对对于单、双双管组合合系统，分分支管为为单管串串联的按按定流量量系统进进行分析析，分支支管为双双管并联联及主管管、机房房部分按按变流量量系统进进行分析析⑶、空调调系统典典型的变变流量水水力平衡衡方式：：①、带电电动二通通阀的风风机盘管管变流量量水力平平衡方式式：该系系统的水水力平衡衡分析参参看四..2（动动态水力力平衡的的实现）部部分值值得注意意的是，目目前市场场上有一一种自动动平衡电电动调节节阀，其其功能和和上述方方式是一一致的，均均能保证证每个风风机盘管管达到动动态水力力平衡它它将上述述功能和和电动二二通阀集集成到一一个阀内内，安装装在每个个风机盘盘管支路路上，其其缺点是是价格较较高②②、带电电动调节节阀的空空气处理理机组（或或柜式换换热机组组）变流流量水力力平衡方方式：如如图9所所示为带带电动二二通阀的的空气处处理机组组在回回水管上上安装压压差调节节器，当当系统其其它分支支管路的的管道特特性发生生变化时时，通过过压差调调节器的的调节作作用，使使A、BB二点的的压差保保持不变变这时时如果电电动二通通阀VMM的开度度不变，则则空气处处理机的的水流量量保持不不变，系系统实现现动态水水力平衡衡。
③、带动动态平衡衡电动调调节阀的的空气处处理机组组（柜式式换热机机组）变变流量水水力平衡衡方式：：动态平平衡电动动调节阀阀是一种种新颖高高效、调调节性能能极佳的的电动调调节阀，它它实质上上是压差差调节器器与电动动调节阀阀的集成成如右右图所示示，当系系统其它它管路的的特性发发生变化化时，由由于动态态平衡电电动调节节阀内置置压差调调节器的的作用，使使A、BB二点的的压差保保持不变变如果果电动调调节阀VVM开度度不变，则则通过空空气处理理机组的的水流量量保持不不变当当空气处处理机组组回风温温度T发发生变化化时，输输入到调调节计的的测量回回风温度度与设定定回风温温度相比比较，输输出一个个4-220mAA的控制制信号去去控制电电动调节节阀的开开度，以以调节水水流量，保保证回风风温度与与设定温温度一致致在电电动调节节阀动作作时，由由于压差差调节器器的作用用，电动动调节阀阀二端压压差（AA、B二二点）保保持不变变，因此此这种调调节是灵灵敏高效效的，且且调节阀阀流量特特性曲线线与理想想的流量量特性曲曲线一致致，没有有变形这这种电动动调节阀阀比普通通的电动动调节阀阀具有更更好的调调节特性性 五、 结结束语：：定流量量系统与与变流量量系统是是多种多多样的，在在这里只只简单地地分析几几种典型型的形式式。
需要要注意的的是，在在实际的的工程设设计中，应应根据工工程投资资和系统统的精度度要求合合理地选选用水力力平衡设设备，既既要满足足工程设设计和技技术规范范要求，同同时又应应采用合合理的方方案，为为甲方节节约资金金 参考文献献：1、 陈沛霖霖、岳孝孝芳主编编—空调调与制冷冷技术手手册上上海，同同济大学学出版社社，19990年年2、 陆耀庆庆 等主主编—供暖通通风设计计手册北北京，中中国建筑筑工业出出版社，1987年3、 贺平、孙刚主编—供热工程北京，中国建筑工业出版社，1990年☆王晓松，男，1969年7月生，大学，工程师100176，北京经济技术开发区同济中路5号（010）67883603 Email: oventropwxs@。