【摘 要】在建筑物暖通空调水系统中水力失调是最常见的问题，由于水力失调导致系统流量分配不合理，造成某些区域冬天不热，夏天不冷的情况。系统输送冷、热量不合理，从而引起能量的浪费。本文对水力失调和水力平衡的概念进行阐述，并对产生水力失调的原因和调节措施进行了分析。
　　【关键字】空调；水系统；水力失调；平衡调节
　　在暖通空调水力系统中，虽然某些通用阀门如截止阀、球阀等也具有一定的调节能力，但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量，因此这种调节只能说是定性的和不准确的，常常给工程安装完毕后的调试工作和运行管理带来极大的不便。因此近些年来，在越来越多的暖通空调工程水系统的关键部位（如集水器）、特别是在一些国外设计公司设计的工程项目中，均大量地选用水力平衡阀来对系统的流量分配进行调节。
　　一、水力失调和水力平衡的概念
　　在热水供热系统以及空调冷冻水系统中各热（冷）用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值X来衡量，X称水力失调度。
　　X=QS／QJ（QS：用户的实际流量，QJ：用户的设计要求流量）
　　水力平衡是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力，通常用热用户的水力稳定性系数r来表示。
　　r=1／XMAX=QJ／QMAX
　　（QJ：用户的设计要求流量，QMAX：用户出现的最大流量）
　　二、水力失调和水力平衡的分类
　　2.1　静态水力失调和静态水力平衡
　　由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起系统的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的，是当前我国暖通空调水系统中水力失调的重要因素。通过在管道系统中增设静态水力平衡设备（水力平衡阀）对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求管道特性阻力数比值一致，此时当系统总流量达到设计流量时，各末端设备流量均同时达到设计流量，系统实现静态水力平衡。
　　2.2　动态水力失调和动态水力平衡
　　当用户阀门开度变化引起水流量改变时，其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计要求流量，从而导致的水力失调，叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。通过在管道系统中增设动态水力平衡设备（流量调节器或压差调节器），当其它用户阀门开度发生变化时，通过动态水力平衡设备的屏蔽作用，使自身的流量并不随之发生变化，末端设备流量不互相干扰，此时系统实现动态水力平衡。
　　三、产生水力失调的原因
　　水力不平衡常会导致：
　　3.1　系统中某些用户流量过大引起其他用户流量过小，不利环路无法获得所需要的流量。
　　3.2　由于冷热源与输配管路流量不匹配，在满负荷时，供热温度比预期值低，供冷温度比预期值高，导致水系统处于大流量、小温差运行工况。
　　3.3　水泵选型偏大，水泵运行在偏离高效区不合适的工作点处。能量输配效率低下，无法进行整体调控和节能运行。
　　3.4　在大流量小温差的工况下运行，冷热源难以达到其额定出力，使实际运行的机组超负荷或运行机组台数超过实际负荷要求的台数。
　　3.5　在装备有自动控制的系统中，往往由于水量不符合设计要求，而使自控装置失灵或不能充分发挥其控制功能，导致温控效果差。
　　3.6由于调节阀的调节相互影响，电机频繁动作，使用寿命缩短。
　　四、系统水力平衡调节的有效措施
　　4.1　单个水力平衡阀的调节
　　单个水力平衡阀的调节是简单的，只需连接专用的流量测量仪表，将阀门口径及设计流量输入仪表，根据仪表显示的开度值，旋转水力平衡阀手轮，直至测量流量等于设计流量即可。
　　4.2　已有精确计算的水力平衡阀的调节
　　对于某些水系统，在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算，系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是己知的。这时水力平衡阀的调节步骤如下：（1）在设计资料中查出水力平衡阀的设计压降；（2）根据设计图纸，查出（或计算出）水力平衡阀的设计流量；（3）根据设计压降和设计流量以及阀口径，查水力平衡阀压损列线图，找出这时水力平衡阀所对应的设计开度；（4）旋转水力平衡阀手轮，将其开度旋至设计开度即可。
　　4.3　一般系统水力平衡阀的联调
　　对于目前绝大部分的暖通空调水系统，其设计只有水力平衡阀的设计流量，而不知道压差，而且系统中包含多個水力平衡阀，在调节时这些阀的流量变化会互相干扰，这时如何对系统进行调节，使所有的水力平衡阀同时达到设计流量呢？
　　4.4　系统水力平衡调节的分析
　　①并联水系统流量分配的特点：并联系统各个水力平衡阀的流量与其流量系数KV值成正比（由于管道中水流速度较低，假定各并联支路上平衡阀两端的压差相等），调节阀V1、V2、V3组成的并联系统，则QV1：QV2：QV3==KV1：KV2：KV3（Q为流量，KV为流量系数）。当调节阀V1、V2、V3调定后，KV1、KV2、Kv3保持不变，则调节阀V1、V2、V3的流量Q　V1、Q　V2、Q　V3的比值保持不变。如果将调节阀V1、V2、V3流量的比值调至与设计流量的比值一致，则当其中任何一个平衡阀的流量达到设计流量时，其余平衡阀的流量也同时达到设计流量。
　　②　串联水系统流量分配的特点
　　串联系统中各个平衡阀的流量是相同的，调节阀G1和调节阀V1、V2、V3组成一串联系统，则：QG1=Qv1+Qv2+Qv3； 　　③　串并联组合系统流量分配的特点
　　实际上是一个串并联组合系统。其中平衡阀V1、V2、V3组成一并联系统，平衡阀V1、V2、V3又与平衡阀G1组成一串联系统。
　　根据串并联系统流量分配的特点，实现水力平衡的方式如下：
　　首先将平衡阀组V1、V2、V3的流量比值调至与设计流量比值一致；再将调节阀G1的流量调至设计流量。这时，平衡阀V1、V2、V3、G1的流量同時达到设计流量，系统实现水力平衡。
　　实际上，所有暖通空调水系统均可分解为多级串并联组合系统。
　　4.5　水力平衡联调的步骤
　　该系统为一个二级并联和二级串联的组合系统，（V1～V3、V4～V6、…　Vl6-Vl8）为一级并联系统，又分别与阀组1（G1、G2…G6）组成一级串联系统；阀组I为二级并联系统，又与系统主阀G组成为二级串联系统。该系统水力平衡联调的具体步骤如下：
　　①将系统中的断流阀（图中未标示）和水力平衡阀全部调至全开位置，对于其它的动态阀门也将其调至最大位置，例如，对于散热器温控阀必须将温控头卸下或将其设定为最大开度位置；
　　②对水力平衡阀进行分组及编号：按一级并联阀组1～6，二级并联阀组I，系统主阀G，顺序进行；
　　③测量水力平衡阀V1—Vl8的实际流量Q实，并计算出流量比q=Q实／Q设计；
　　④对每一个并联阀组内的水力平衡阀的流量比进行分析，例如，对一级并联阀组I的水力平衡阀V1～V3的流量比进行分析，假设q1　　⑤按步骤④对一级并联阀组2-6分别进行调节，从而使各一级并联阀组内的水力平衡阀的流量比均相等；
　　⑥测量二级并联阀组I内水力平衡阀G1—G6的实际流量，并计算出流量比Q1一Q6；
　　⑦对二级并联阀组的流量比Q1～Q6。进行分析，假设Q1　　总上所述，在暖通空调水系统中，应根据工程投资和系统的精度要求合理地选用水力平衡设备，既要满足工程设计和技术规范要求，同时又应采用合理的方案，为甲方节约资金。合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调，可以极大地改善系统的水力特性，使系统接近或达到水力平衡，从而既为系统的正常运行提供了保证，同时又节省了能源，使系统经济高效地运行。