浅析通风空调水力平衡调试中的故障常见问题及解决方案

浅析通风空调水力平衡调试中的故障常
见问题及解决方案
摘要：水力平衡对于通风空调系统能否正常工作至关重要，在实际应用中应
尽可能避免水力失调。

本文阐述了通风空调水系统水力失调的成因和解决方法，
并通过中央商务区办公楼供暖系统管网改造，新建局部供热管网以实现水力平衡，解决内部管网水力失调问题，有效地解决了困扰中央商务区办公楼供暖效果不佳
这一棘手问题，收到业主和管理方双方均满意的结果。

关键词：通风空调水系统；水力平衡；平衡调试
1、引言
随着社会经济的迅速发展和人民生活水平的日益提高，通风空调已经成为人
们生活中一种重要的设备，它可以在四季中给人们提供更舒适的温度和湿度。

通
风空调水系统内部水力平衡是保证各地区流量合理配置的重点，但通风空调系统
在实际运行过程中水力失衡现象也较为普遍，这不仅给人们生活造成了很大不便，还易导致电力资源浪费，影响装置使用寿命。

所以通风空调系统中水力失衡问题
备受关注。

2、水力平衡综述
对建筑物通风空调系统而言，若运行时由于某一个或某一部分使用者制冷或
制热之需求变化，导致系统管路之流量分配偏离每个热使用者之所需流量，造成
每个使用者供冷供热量无法满足要求，此现象即为之水力失调。

相对来说，水力
平衡是指在通风空调制冷或制热时，系统中任何一个用户制冷制热需求的改变都
不会对系统中其他用户制冷制热造成影响，这就意味着该系统水力学稳定性较高。

空调行业一般采用水力稳定系数作为通风空调水力平衡程度的量度，其系数用y
来表示。

在通风系统热用户规定流量及工况发生变化时，水力稳定性系数y的极
限值是1和0。

y越接近1水力失调度越大，水力稳定性越好。

y越接近0水力失
调度越小，水力稳定性越差。

尽管有人主张y值应尽可能增大，但过高的y值可
能会导致投资方出现资金浪费，因此y值不可能无限扩大。

当水处于y值为1时，其稳定性达到最优状态，水力达到最平衡状态，而其他值则表明水力失调。

3、水力失调与水力平衡划分
3.1静态水力失调与静态水力平衡
静态水力失调指暖通空调系统中存在的自带，稳态和根本性失调，产生这类
水力失调的主要原因在于系统管道的特性阻力数与设计所需的管道特性阻力数存
在偏差，且系统管道的特性阻数比受设计，施工和设备材料等多重因素的影响。

静态水力失调对暖通空调系统水力失调有显著影响，在此背景下暖通空调系统实
际用户流量和设计所需流量难以达到一致。

目前对于静态水力失调问题，一般都
是通过管道系统加装平衡设备（水力平衡阀）来解决的，水力平衡阀能够有效地
调整管道系统特性阻力数比，使之符合设计所需的管道特性阻力数比，在此情况
下若系统总流量满足设计流量时，各个末端设备的流量都能同时满足设计流量要求，系统就能实现静态水力平衡。

3.2动态水力失调与动态水力平衡
暖通空调系统每个用户流量随某一个或某几个用户阀门开度调整而变化，使
得实际流量和设计所需流量不符，这种动、变水力失调状态被称为动水力失调状态，该水力失调状态产生于系统工作期间。

动态水力失调同样可以通过水力平衡
设备（流量调节器即压差调节器）的屏蔽作用来避免，平衡设备安装在管道系统中，通过其调节作用用户的流量不会受到其他用户阀门开度变化的影响，而保持
实际流量与设计要求流量的一致，也就实现了动态水力平衡。

4、水力失调的成因和影响分析
由上述分类分析表明：水力失调分为静态水力失调与动态水力失调，暖通空
调系统中水力失衡是导致水力失调的重要因素，水力失衡将给系统的正常工作造
成极大的影响。

1）因水力失调而导致系统内用户流量分配不合理，给环路流量
获得带来了影响而不能正常工作；2）满负荷时冷热源和输配管路流量的失配使
水系统工作于大流量小温差工况，存在供热温度未达到预期值或者供冷温度高预
期值；3）使能量输配效能下降，当水力失调时，泵的选择往往偏差较大，而且
运行的工作点与高效区有一定的偏差，很难起到总体节能运行的调节作用；4）
系统工作于大流量、小温差工况，冷热源出力很难达到额定值且运行机组过载；5）因水量不能满足设计要求而使系统内自动控制不能正常工作，造成温控效果
不佳；6）电机受调节阀等因素的影响而频繁运动，降低了使用寿命。

综上所述，水力失调对暖通空调系统整体运行造成了不利的影响。

5、暖通空调系统水力调节的研究现状
为了保证暖通空调系统的高效能运行，需要对水力调节予以高度关注。

解决
水力失调的根本点是解决系统中流量分配不均匀的状况，当前最常采用的措施是
阀门调节方法来保证系统中流量分配均匀。

在实践中，球阀和截止阀经常被暖通
空调系统设计和技术人员用来调节系统流量分配。

阀门虽能起到一定调节作用，
但无法从本质上解决水力失调的问题，而该方式在使用过程中又有其缺点和劣势，如使用后不利于对流量进行有效测量、调节方式不确定较大等。

然后，为了对阀
门调节方法中存在的缺陷进行有效补偿，在这一阶段中，设计人员通常会采取在
关键部位安装水力平衡阀来增强水系统流量分配均匀程度。

实践表明：水力平衡
阀的水力调节性能仍然较为突出，不仅有良好的水力平衡调节效果，还能实现对
系统流量的实时测试，因而是一种较有推广价值的手段。

6、办公楼供暖系统的现状分析
中央商务区地处某市中心黄金地段，商务区内有6幢办公楼，利用现有独立
换热站供暖，供回水设计温度为80/60°C，单位热负荷为32W/m2，低区压差为
70kpa，高区压差为90kpa。

在供暖季实测得到的部分供热参数为：供回水温度：
高区50/45.9°C，低区51.5/43.2°C；供回水压力（Mpa）：高区0.88/0.82、
低区0.64/0.58。

由此可见换热站的实际供热参数和设计值相差很大。

通过调研发现办公楼供暖系统主要存在以下几个方面问题：
（1）整个商务区中，换热站附近的建筑供热效果较好，最远处供热效果较差，而供暖系统中管道排气较差。

（2）通过对各个楼宇管道井压力表的观测发现，供回水压差比较小，特别
是最远的楼（离换热站距离）供回水压差只有0.03~0.04Mpa。

（3）户内散热器为异程式设计且室内各散热器组表面温度相差太大，户内
水力失调严重。

我们剖析了产生上述问题的原因：
（1）办公楼定压补水压力偏高，存在系统排气不畅现象；
（2）各建筑之间水力失调现象显著，尤以近端楼与远端楼的失调程度更大；
（3）管道井中压差阀发生“短路”，证明已装压差阀并未发挥其应有功能，而是带来较大压力损失，造成供回水压差过大和室内循环不畅；
（4）各楼层静态水力平衡调节阀存在调节性能较差等问题，造成每个用户
循环水量与设计值偏差较大；
（5）户内每组散热器均无平衡的手段，致使每个散热器的循环水量不一致，引起用户散热器表面温度的严重差异。

7、办公楼供暖系统水力平衡的解决方法
针对目前办公楼供暖系统情况进行分析，采取以下措施进行改造：
7.1定压补水
办公楼供暖系统定压补水时压力偏大，需要增加系统定压补水量和完善系统
循环。

我们将原计划压补水压力增加了0.05工作组0.1Mpa。

7.2管网平衡
（1）管网平衡中，阀门的选型是重点，所以我们应该选用带流量，压差自
动平衡阀门以实现节能降耗。

为了实现管网平衡，在每单元管道井、供水管处设置静态平衡阀、回水管处
设置动态压差平衡阀来控制每单元热水流量，也就控制了每层楼每单元压差平稳、
避免了后期水压波动。

同时在每一层入户管上，设置静态平衡阀来控制每户入户流量，确保每个热用户达到设计流量要求。

在上述方案的基础上，我们选择了一个合资品牌的阀门（流量分配型），基本达到了要求。

（2）实现管网平衡等具体办法。

在每层楼的管道井中增设流量分配型平衡阀的目的在于解决每台机组的水力失调问题。

平衡阀的具体原理是根据物业公司给出的精确供热面积来分配流量，它是通过设置阻力值来平衡各个机组之间的阻力和供水热量的合理配置，以确保机组之间不会产生供热差异。

按照既定施工方案，结合换热站实际条件，在机组供回水温差及压差一定时，机组循环水量对应建筑面积。

从而调节平衡阀实现供热面积和供热水量相匹配。

（3）同时，我们还请阀门提供生产厂家在每个楼层调试静态水力平衡阀，把每个用户循环水量调至实际计算流量以确保供热效果并解决户与户之间水力失调问题，既满足了供热要求，又能使业主感到满意。

尤其要注意物业管理公司应在调试结束时锁上阀门以避免热用户任意关阀而打破系统平衡；同时因管路延程温度衰减等原因，同一区域楼栋及机组，因负荷渗透或者供回水温度改变，机组供热流量有一定差别。

7.3室内平衡
办公室内散热器采用异程排列，其好处在于每组散热器之间不受影响，有问题时可分别进行大修，各房间可设置不同温度；不足之处在于平衡要求较高，需配备相应平衡设备。

对于办公楼来说，办公室内散热器加工方案就是把回水管普通球阀改为可调试平衡截止阀并与每组散热器自力式恒温控制阀相配合，即将每组散热器循环流量控制和分配给员工。

7.4自动排气
通过观察办公楼内管道井排气情况发现，所装自动排气阀不能自动排气且管道及户内散热器存在“存气”问题；同时，管道井排气管的最高点和室内散热器之间的高差较小。

为解决这一问题，在管道井内适当增加排气管，并同时设置了品质良好的自动排气阀以在循环期间时刻排除空气。

8、小结
经专业水力平衡调试、改造的平衡管网基本能够满足设计流量要求，而在1个供暖季运行中，验证效果较好。

并在报告中提出：平衡阀门在全部调试后请勿任意修改。

在特殊情况下，事后应根据调试报告复位阀门至设定值。

总之，在办公楼供暖系统中，设置品质可靠的水力平衡阀，并采取适当方式联调可大大改善其水力特性，并使其趋近于或实现水力平衡。

同时由文中分析还可看出供热管网水力平衡调试不仅要进行精确计算，而且还需具有一定实践经验专业技术人员来研究和解决在调试中碰到的若干问题，具有专业性和技术要求较高等特点。

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