風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)水力失調(diào)及其平衡設(shè)計

風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)水力失調(diào)及其平衡設(shè)計莊曉蕓【摘要】以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，闡述了由于各型號風(fēng)機盤管本身水壓降差異大以及電動兩通閥選用不當(dāng)而導(dǎo)致實際工程中同程系統(tǒng)并聯(lián)管路水力嚴(yán)重失調(diào)問題.并通過實例計算，具體說明如何通過合理的電動兩通閥選型、計算實現(xiàn)水力平衡，并對可能出現(xiàn)的問題及注意點進行了探討.【期刊名稱】《發(fā)電技術(shù)》【年(卷)，期】2012(033)001【總頁數(shù)】4頁(P58-60,29)【關(guān)鍵詞】風(fēng)機盤管;同程系統(tǒng);水力平衡;電動兩通閥;流通能力Kv(值)【作者】莊曉蕓【作者單位】東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海201620【正文語種】中文【中圖分類】TU831.40引言伴隨著人們對于空調(diào)室內(nèi)環(huán)境舒適度要求的不斷提高，以及越來越強的節(jié)能意識。暖通設(shè)計中風(fēng)機盤管水系統(tǒng)的設(shè)計從早期的定流量、風(fēng)速的三檔控制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變成了通過電動調(diào)節(jié)閥對系統(tǒng)的水量進行連續(xù)調(diào)節(jié)或者通斷調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境溫度的控制。其中，雙位式電動兩通閥相比動態(tài)電動兩通閥，由于其價格便宜、控制簡單而在目前的風(fēng)機盤管水系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在實際工程中，由于不同型號風(fēng)機盤管水壓降存在較大差異，而設(shè)計者對于風(fēng)機盤管電動兩通閥流通能力Kv值以及管徑計算和標(biāo)注的忽視，導(dǎo)致施工過程中錯誤地購置及安裝，最終引起風(fēng)機盤管同程水系統(tǒng)的實際流量與設(shè)計流量偏差很大，水系統(tǒng)不平衡率遠大于15%，實際制冷及制熱效果差。1風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)的水力失調(diào)分析1.1水力平衡要求根據(jù)《采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003[1]中6.4.9條的規(guī)定，空氣調(diào)節(jié)水系統(tǒng)布置和選擇管徑時，應(yīng)減少并聯(lián)環(huán)路之間壓力損失的相對差額，當(dāng)超過15%時，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)裝置。根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-暖通空調(diào)?動力》2009JSCS-KR[2]中5.8.7條的規(guī)定，需要閥門調(diào)節(jié)進行平衡的空調(diào)水系統(tǒng)中，應(yīng)在每個并聯(lián)支環(huán)路設(shè)置可測量數(shù)據(jù)的流量調(diào)節(jié)或水力平衡裝置，且支路上并聯(lián)的末端設(shè)備之間阻力的不平衡率計算值不應(yīng)大于15%。1.2水力失調(diào)分析在一般的住宅與醫(yī)院等民用、工業(yè)建筑空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計人員通過設(shè)計水平同程系統(tǒng)，使得通過每個末端的供、回水管長度相同，通過每1m的管路阻力損失接近相等，則管網(wǎng)的阻力就不需要進行調(diào)節(jié)即可平衡。對于設(shè)置成同程的風(fēng)機盤管系統(tǒng)，當(dāng)通過每1m的管路阻力損失相接近時，并聯(lián)的風(fēng)機盤管的阻力往往卻不能夠滿足不平衡小于15%的要求，下面通過實例進行說明：參照最新的新晃風(fēng)機盤管樣本，表1是室內(nèi)設(shè)計條件為DB25^,WB17.9^，供、回水溫差為7°C時得到的各型號流量及水壓損失參數(shù)。表1新晃風(fēng)機盤管各型號流量及水壓損失型號項目SFCRSFCRSFCRSFCR300水流量，kg/h317400422SFCR500800557623817395234SFCR600水壓損失，kPa1221100097124此時當(dāng)通過每1m的管路阻力損失接近相等，同時每臺風(fēng)機盤管與供、回水總管相連的支管阻力也相等時，則并聯(lián)風(fēng)機盤管之間的阻力不平衡率就取決于風(fēng)機盤管的水壓降，根據(jù)表1得到并聯(lián)管路可能會出現(xiàn)的不平衡率最小值為25%，而最大值則為76.9%，可見風(fēng)機盤管之間由于本身水壓損失的差異引起的靜態(tài)不平衡率很大，依靠簡單的同程設(shè)計并不能完全達到水力平衡。2風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)水力平衡設(shè)計為了減少甚至克服以上提及的問題，可以通過對風(fēng)機盤管小環(huán)路，即與供、回水干管連接的水平支管的阻力計算，確定同程水系統(tǒng)上設(shè)置的各臺的風(fēng)機盤管電動兩通閥的流量系數(shù)及電動兩通閥的規(guī)格，為每臺風(fēng)機盤管配置合適的電動兩通閥，達到靜態(tài)水力平衡的目的。下面通過SFCR600及SFCR800的詳細計算步驟和具體算例來說明如何通過電動二通閥選型計算來達到水力平衡的目的。2.1風(fēng)機盤管供回水管組件分析根據(jù)《風(fēng)機盤管安裝圖集》01K403[3]（如圖1所示），風(fēng)機盤管供水管上裝有截止閥和過濾器，而回水管上裝有截止閥和電動兩通閥。（實際工程中由于考慮因素不同，供、回水管可能裝有閘閥和截止閥，或閘閥和球閥等情況，在此處不是問題重點，因此不進行探討，讀者可以根據(jù)實際情況在計算過程中自行修改）圖1風(fēng)機盤管雙管系統(tǒng)水路配管簡圖對于常用的水平同程安裝的風(fēng)機盤管系統(tǒng)，在進行風(fēng)機盤管小環(huán)路阻力計算時，供水支管上的阻力主要包括：90°分流三通、90°彎頭、入口截止閥、水過濾器、大小頭等局部阻力及沿程阻力；回水支管上的阻力主要包括：大小頭，電動兩通閥、出口截止閥、90°彎頭、90°合流三通等局部阻力及沿程阻力。2.2風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)水力平衡計算2.2.1水力平衡設(shè)計思路風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)的水力平衡設(shè)計，首先需要確定各型號風(fēng)機盤管流量、水側(cè)壓力降大小、接管管徑、供回水管管徑及管長、閥門管徑大小以及管內(nèi)流速等條件。選定水系統(tǒng)中水壓降最大（如果有多個型號的水壓降相同，則選取流量最大的型號）的風(fēng)機盤管型號作為計算的參照型號，根據(jù)該型號風(fēng)機盤管回水管管徑大小，參照電動兩通閥樣本初選流量系數(shù)Kv，并根據(jù)該型號風(fēng)機盤管小環(huán)路阻力來進行其它型號風(fēng)機盤管的電動兩通閥選型，并對不平衡率進行驗證。2.2.2計算參照型號（SFCR600）風(fēng)機盤管小環(huán)路壓降此處選擇水壓損失最大的SFCR600型風(fēng)機盤管作為計算參考型號，管徑大小為DN20，此處電動兩通閥的流量系數(shù)Kv參考某廠常閉型電動兩通閥樣本（見表2），選定型號為VT2337G13U000，Kv=6.0?；緟?shù)確定是進一步進行阻力計算的先決條件，為下一步計算風(fēng)機盤管小環(huán)路壓降做好準(zhǔn)備。計算小環(huán)路壓降：包括三通、90°彎頭、截止閥、水過濾器、大小頭和兩通閥等局部阻力及沿程阻力產(chǎn)生的壓降以及風(fēng)機盤管自身的水壓降這三部分。局部阻力系數(shù)廠閉式水系統(tǒng)比摩阻Rc值均參考實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊［4］。表2某廠通斷型電動兩通閥選型參數(shù)Kv型號VT2231G13U0000.86VT2232G13U0002.14VT2233G13U0003.0VT2332G13U0002.14VT2333G13U0003.0VT2335G13U0004.3VT2337G13U0006.02.2.2.1供水支管阻力計算沿程阻力：管徑DN20，流速v=0.488m/s,Rc=237.8Pa/m，管長L=3m（假設(shè)長度）；局部阻力：管徑DN20，流速v=0.488m/s,90°分流三通（￡=1.5）;普通90°彎頭（E=2）;入口截止閥（E=10）；水過濾器（E=（2.0~3.0），取2.2）。2.2.2.2回水支管阻力計算局部阻力：管徑DN20，流速v=0.488m/s，出口截止閥（E=10）；普通90°彎頭（E=2）;90°合流三通（E=2）；電動兩通閥的流量系數(shù)Kv=6.0，計算其在設(shè)計水流量下的壓降[5]:式中Kv一流量系數(shù)；Q一體積流量，m3/h；△p一閥前、后壓差，Pa；p—液體密度，g/cm3。推導(dǎo)得到：沿程阻力：管徑DN20，流速v=0.488m/s,Rc=237.8Pa/m，管長L=3m（假設(shè)長度）。2.2.2.3SFCR600型風(fēng)機盤管小環(huán)路的總壓降計算汁600=風(fēng)機盤管水壓降+電動兩通閥壓降+沿程阻力+其它局部阻力=52+1.078+1.4268+3.477=57.98kPa從計算結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)風(fēng)機盤管水壓降在整個小環(huán)路壓降中所占比重較大，得到的總壓降將在之后的計算中作為參照值，與其余風(fēng)機盤管小環(huán)路壓降值進行比較，作為其余風(fēng)機盤管電動兩通閥選型計算的依據(jù)。2.2.3計算其余型號風(fēng)機盤管小環(huán)路壓降（不包含電動兩通閥）本例僅計算SFCR800型號風(fēng)機盤管小環(huán)路壓降，同樣假設(shè)風(fēng)機盤管供、回水管管長均為3m,詳細計算步驟此處不再詳述，僅給出結(jié)果，即小環(huán)路壓降△P800=41.7212kPa。通過重復(fù)2.2.2節(jié)的計算流程，可以將同程水系統(tǒng)中其余型號風(fēng)機盤管小環(huán)路（不包含電動兩通閥）的壓降計算出來，為下一步電動兩通閥選型作好準(zhǔn)備。2.2.4電動兩通閥流量系數(shù)計算及選型根據(jù)計算得出的風(fēng)機盤管壓降參照值與其余型號的風(fēng)機盤管小環(huán)路壓降，計算并聯(lián)環(huán)路壓差，由流量和壓差計算流量系數(shù)后，由樣本選取與算得的流量系數(shù)最相近的電動兩通閥型號。計算實際電動兩通閥兩端壓差，得到其余型號風(fēng)機盤管小環(huán)路的實際壓降，并對不平衡率是否小于15%進行校核計算。計算兩者壓差得到：△p=，P600-△P800=16.2588kPa;計算流量系數(shù)Kv:查表2，選取Kv值相近的兩通閥型號為：VT2332G13U000,DN20，流量系數(shù)為Kv=2.14，則該電動兩通閥的實際壓降為：2.2.5水力平衡校核則SFCR800型風(fēng)機盤管小環(huán)路的總壓降為：JP800=AP800+△p'=56.5732kPa則SFCR600型風(fēng)機盤管與SFCR800型風(fēng)機盤管構(gòu)成的并聯(lián)管路的不平衡率為：以上計算結(jié)果，滿足不平衡率小于15%的要求。可以重復(fù)上述計算得到同程系統(tǒng)中其余型號風(fēng)機盤管電動兩通閥的流量系數(shù)以及型號。設(shè)計者同樣也可以向施工單位提供計算確定的電動兩通閥流量系統(tǒng)值以及管徑，直接購買符合要求的電動兩通閥。3結(jié)語本文介紹了風(fēng)機盤管同程系統(tǒng)水力不平衡的現(xiàn)象，并闡述了如何通過正確的電動兩通閥的選型計算實現(xiàn)靜態(tài)的水力平衡設(shè)計。（2）在以上計算過程中，假定每臺風(fēng)機盤管的供回水管管長、安裝的閥門、彎頭的種類個數(shù)相同，但在實際設(shè)計過程中與假定可能有較大差別，使得小環(huán)路壓降變化較大，因此對于這類差異較大風(fēng)機盤管需進行檢驗計算，檢驗選用同一型號電動兩通閥是否能夠滿足并聯(lián)環(huán)路不平衡率小于15%的要求，若不滿足，則作出調(diào)整。（3）對于壓降差小于15%的檢驗，以上計算采用的是與參照型號比較的方式，該計算方法能保證各風(fēng)機盤管與選定為參照的風(fēng)機盤管的壓降差的不平衡率絕對值小于15%，但不能保證整個并聯(lián)管路的不平衡率滿足要求，因此仍舊需要檢驗整個并聯(lián)風(fēng)機盤管系統(tǒng)的阻力不平衡率是否滿足小于15%，并進行調(diào)整。（4）在選擇電動兩通閥時，同一型號的風(fēng)機盤管（或者同一樓層的同一型號的風(fēng)機盤管）盡量選取同種規(guī)格的電動兩通閥，避免在購買以及安裝時由于型號較多而出現(xiàn)差錯。參考文獻：GB50019-