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中央空调冷热水管网水力平衡技术的发展

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摘要：本文简单的对水力平衡的技术种类及发展情况进行了分析，并且把水力平衡的不同特点也一并做了分析。将动态水力的控制技术与计算机当中的控制技术进行结合然后按能量来进行分配作为水力平衡未来的主要发展方向。
关键词：水力平衡；中央空调；冷水管网；技术发展
整个中央空调的冷热水管网系统在运行的过程中成本的高与低以及它的使用性能完全取决于它的水力是否平衡。根据有关调查数据显示在我国目前中央空调的平均能耗已经占到建筑行业能耗的百分之四十至六十之间了，然而一些较为发达的国家该比例则刚刚达到百分之二十左右，在我国影响中央空调能耗处于偏高的原因有很多，最为主要的原因就是中央空调冷水网管系统的水力达不到平衡。
1水力平衡能够带来的节能效益
在中央空调系统内如果能够做到水力平衡，会使整个系统的节能效果都非常明显。不但可以很好的提高供热、供冷的质量，还可以有效的降低供热、供冷量以及水泵的能耗，并且能够让自控装置发挥出最佳的性能。
现在建筑规模越来越大，空调系统也越来越大，如果没有很好的水力平衡调节措施，空调冷热水管路系统水力失调现象可能越严重，能源浪费也越大。在水力管网系统中，某些离水泵距离较近、阻力较小的环路，存在剩余压头时，这些环路的实际流量大于设计流量，而离水泵距离较远、阻力较大的环路存在供水流量不足现象。为了保证远端、阻力较大环路的供水流量，往往会增加水泵开启数量，同时增加空调主机功率，实现该部位的空调制冷制热效果，造成能源浪费。如果通过合理选型、科学配管、加装平衡阀、利用自动控制等方法，尽可能做到空调冷热水管路系统的水力动态平衡，将在系统初装费、运行维护费等方面实现成本节省，节约能源。
2系统的水力失调和水力平衡的种类
我们所说的水力失调其实就是在中央空调系统当中，设计时的流量和实际运行当中的流量不一致。
2.1静态水力失调和静态水力平衡
静态的水力失调是因为一些综合原因导致的，如施工前的设计以及施工的过程还有一些设备材料的原因造成了中央空调系统的特定阻力的系数和设计时候所要求的不一样，使得很多用户在使用时的实际流量情况与设计时要求的流量情况不相符，造成了系统内的水力失调，我们称这种水力失调情况为静态的水力失调，因这种失调是稳态的、是空调系统自身所带的根本性问题。相反，若是没有这些情况则属于静态的水力平衡。
2.2动态水力失调和动态水力平衡
动态水力失调是因用户阀门开度有变化时而引起的流量改变，此时其它用户的流量也会相应发生改变，完全不在正常设计要求的流量范围内，因这种情况引起的水力失调情况我们通常称为动态水力失调，因这种失调情况是动态不固定的、且具有一定变化的，它并不是系统自身所带来的问题，而是在运行的过程中而突然产生的。同样，若是没有这些情况的出现，则属于动态水力平衡。
一般在工程的施工中对中央空调冷水管网系统的水力平衡情况是有一定要求的，第一，在工况设计的时候所有的末端设备流量的误差均不能大于或小于百分之十，一定要达到所设计的流量；第二，在对阀门进行控制的时候，控制阀的权度必须要大于百分之二十五，且两端的压力差不可以有太大的变化，能够保证正常的进行工作；第三，在对系统当中不管是哪一组的末端设备进行相应调节的时候，都不能对其它的末端设备产生影响，需保证能够正常运营；第四，必须使得输配侧和生产侧的流量兼容。
3系统水力平衡的发展
3.1水力平衡在定流量系统的调节方法
静态的水力失调情况一般只存在于定流量的水力系统当中，动态水力失调的情况通常情况下是不会出现在定流量的系统当中的。一般会使用调节方法是合理的运用节流孔板、静态的平衡阀以及手动的调节阀等一些能够节流的元件来进行调节管路遇到的阻力情况及流量情况，这样就可以很好的保证各个环路在运行当中的实际流量能够按着设计时的流量正常进行下去或者固定在一个定值中。整个系统在调试完成以后，阀门的开度不作一点变动，系统当中的每一处流量都始终保持不变，这样也就实现了静态的水力平衡状态了。
以某机场的一期工程为例，这个机场是一个定流量系统，为了能够使水力平衡，所以对这个系统进行了改造处理。在能够进入到的每一个建筑干管以及每一个换热站的干管上都进行平衡阀的安装，从而有效的保证了能源中心当中的管网流量都能够按照之前设计好的来进行合理的分配，有效的解决了水力的不平衡问题。经过改造后的系统大幅度的提升了系统内的调配能力，有效的解决了原来所不能达到的理想状态情况。
3.2变流量系统当中水力平衡的发展技术
在空调的施工过程当中，变流量水系统的技术被应用的越来越多，因为它可以更好的满足空调系统的精度控制极其舒适度和系统的节能性能。变流量的系统一定是在已经达到了静态的水力平衡的基础上，还要再实现动态的水力平衡。在变流量的水系统当中各环路间的水力是能够相互进行影响的。还有一些末端的设备如风机、风口等的流量要求只能受负荷的变化而进行变化的，不可以随其它的末端设备变化而变化。为了可以更好的去解决变流量水系统的失调问题，随着需要专业人士研究了各种不同的调节方法以供使用。
3.2.1同程管的调节
在平衡阀尚不成熟的阶段，工程在设计过程当中多数运用的水力平衡调节的方法是同程式系统来进行调节的，此方法的优点是水力的稳定性相对较好，流量的分配也较为均匀；缺点则是具有一定的局限性，只能在末端的阻力相同或者相近的状态下才能够起到平衡的作用，且系统内的管路也比较长、布置的也较为复杂，第一次的投资也是非常大的。同城管式系统它的适用范围一般是末端设备的支路阻力相对比较小的，而且负荷的干管环路相对比较长的，并且阻力占的比例是相对较大的水系统。
3.2.2脉冲式调节
由于早期的系统和现在的相比是简单的，对于温度的精度控制要求也不是很高，所以只需要在水系统的回路当中运用开关式的电动阀就可以，利用开关的时间比来对末端设备的平均流量进行调节。
3.2.3自动控制调节技术与计算机控制技术相结合
就现在的情况而言动态的水力平衡还存在一定的不足之处，针对于这种不足的情况提出了一种运用能量来分配平衡的动态平衡技术。在每个环路的供水端都安装上电动的调节阀，然后在分水器的入口干管内以及集水器的出口干管处，还有每个回水管都要安装上水温的传感器，来进行收集不同位置的温度。以温度及温差来控制变量，在根据实际测量的温差来进行计算与当时设计的固定值所存在的偏差及变化率，然后在通过控制器来进行调节阀的开度，对末端的负荷及有关环路的水流量需求来进行相关的匹配，使得回水温度及供回水的温差相一致来满足提前设定好的要求。
4结束语
根据于系统的不同，按照实际的情况来结合相应的投资以及不同精度的要求，正确的来选择调节水力失调的合理方案，从而达到符合工程的设计以及技术的一些规范性要求。从整体来讲有关技术与计算机控制进行结合的、按能量来进行分配动态水力的控制技术，它最终的目的就是为了满足于空调的末端负荷所需要的相关能量。运用这种系统和动态的方法是未来的主要发展方向。
参考文献
[1]吴薇，刘传聚.浦东机场航站楼空调管网系统水力平衡研究[J]2015年第1期.
[2]李玉街，基于能量分配平衡的暖通空调动态水力平衡调控技术[J].暖通空调2015年第11期.
[3]罗军，李乐，鲍金平.中央空调系统水力平衡分析[J].国外建材科技，2015年第5期.

-全文完-