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【摘 要】 随着我国各方面对暖通空调研究的深入，有必要研究其流量水力系统的平衡问题。本文首先介绍了空调水系统的变流量设计原理与方法，探讨了静态动态水力失调与平衡，研究了变流量系统的全面水力平衡，最后提出了个人的几个观点。
【关键词】 暖通空调；变流量；水力系统；平衡
一、前言
作为暖通空调的重要研究组成部分之一，流量水系统平衡问题对于提升暖通空调的工作效能有着极为关键的作用。科学合理的维护变流量水力系统的平衡，能够更好地促进暖通空调设计的水平。本文从介绍暖通空调流量节能改造的可行性着手研究。
二、空调水系统的变流量设计原理与方法
关于空调水系统的变流量设计，近来在节能要求的驱动下其应用日益广泛，实现的方法也多种多样。其基本的判断都是认为在以水为冷（热）传递媒介的空调系统中，其水的循环输送能量占整个空调能耗的比重较大，节省了输送能量也即节省了空调能耗，对此行家们都有共识，所不同的是采用什么样的原理、什么样的方法和什么样的设备才能实现最大限度的节能，方式方法不同结果可能很不一样。因此本文推荐采用二级或三级分布式动力设备布置模式和脉动控制模式相结合的方法，并就这一方式进行分析，认为这应是一种既在理论上成立，又在设备的实现上可行的一种设计方法，主要包含有二种思想，第一，控制模式，第二设备布置模式。
分布动力与脉动变流量系统设计的基本节能理念与方法：
1.尽可能降低系统的总阻力，包括机器阻力、阀门管件阻力（动态，静态）、末端盘管的阻力。
2.以供回水温度差作为变流量控制调节的依据。
3.将总供水泵，管道加压泵和末端空调机的开关控制三级设计作为一个完整可靠的分布式动力变流量系统的必须。
4.不设旁流、旁通管路。当然对于保证冷水机组最小流量的旁通，水系统净化用旁通净化器等功能用途另当别论。
5.采用变流量管道加压泵（或称三次泵）这种有源变动力方式代替固定或变阻力的无源无动力调节阀件。理论上说在各个支管环路上都装上变流量管道加压泵，具有最好的节能性与平衡性，究竟设多少？在何处设置？需要进行经济比较后决定。
6.尽可能用二通阀控制末端空调机，对于水流量较大的单台空调机采用温差控制调节阀调节水量以保证供水质量，另用变风量方式调节空调机组的负荷。不宜用回风温度作为水量调节的依据。
三、静态动态水力失调与平衡
1.静态水力失调和静态水力平衡
静态水力失调是指由于设计、施工、设备材料等方面存在的限制条件导致系统管道特性阻力数比值与设计要求的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流量不一致引起的水力失调。静态水力失调是稳定的、根本性的，是系统本身所固有的。压差余量正是产生静态水力失调的原因，压差余量越大，静态水力失调越严重。静态水力失调可以采用静态平衡阀来消除。即通过改变静态平衡阀阀芯与阀座的间隙（开度），改变节流面积及阀门的阻力，从而达到调节流量的目的。静态平衡阀安装在各个支路上，通过设定其阻力来消除作用压差的余量。当各支路的流量平衡后，一般不再改变平衡阀的开度，此时各支路和各管段的阻抗分布也就确定下来了。
2.动态水力失调和动态水力平衡
动态水力失调是指系统实际运行过程中，当某些末端设备的阀门开度改变引起流量变化时，系统的压力产生波动，其他末端的流量随之发生改变、偏离末端要求流量而引起的水力失调。设计工况下，对两支路进行了静态水力平衡，各支路的流量为设计流量。当某一支路上的阀门开度减小，使通过该支路的流量减小时，管网的阻抗将会增大，此时作用在另一支路上的作用压差将增大，流量也会跟着增大。
四、变流量系统的全面水力平衡
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：当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置，所有末端设备的温控阀（电、气动阀）均处于全开位置时，系统所有末端设备的流量均达到设计流量。从以上可以看出，实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备，并保证末端设备同时达到设计流量。但是，末端设备在大部分时间是不需要这么大流量的。
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。实现动态水力平衡的判断依据是：在系统中各个末端设备的流量达到末端设备实际瞬时负荷要求流量的同时，各个末端设备流量的变化只受设备负荷变化的影响，而不受系统压力波动的影响，即系统中各个末端设备流量的变化不互相干扰。变流量系统的动态水力平衡在保证系统供给和需求水量瞬时一致性（这个功能是由各类调节阀门来实现的）的同时，避免了各末端设备流量变化的相互干扰，从而保证系统高效稳定地将设备在各个时刻所需的流量准确地输送过去。目前在暖通空调变流量系统中常用的兼具动态平衡与调节功能的动态水力平衡设备主要有动态平衡电动二通阀（风机盘管用）、动态平衡电动调节阀（各类空调箱用）等。
五、对空调变水量系统全面平衡的控制方法的几个观点：
1.末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。
2.末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法：控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速；将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值。使至少一个阀门全开。
3.变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法.调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制.而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需妻的数据收集到控制器后.由控制器进行处理，然后对阀门的并启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式宥更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外美手阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到。就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。
4.末端定压差控制方法中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一条曲线，而是一个区间，称之为“控制带”。控制带的确存在。而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。
六、结束语
通过对暖通空调变流量水力系统平衡问题的研究，我们可以发现暖通水系统的变流量设计原理与方法是研究基础，要想得到良好的变流量水力系统平衡条件，有必要分别对静态与动态做出分别探讨。希望本文的研究对相关方面的研究能起到借鉴价值。
参考文献：
[1]唐志伟，蔡立佳.锅炉采暖系统变流量节能技术研究[J].能源与环境.2012（18）：41-42.
[2]吴挺，郁文红.对集中空调冷却水系统变流量的思考[J].暖通空调.2011（12）：76-77.
[3]呂焕田.溴化锂冷温水机组水系统变流量运行探讨[J].电力学报.2010（14）：56-57.
[4]王美玲，空调变流量水系统设计技术发展[J].暖通空调.2010（14）：55-58.
[5]张再鹏，陈焰华.符永正变流量空调系统的水力平衡问题探讨[J].暖通空调.2011（6）：102-103.
【关键词】 暖通空调；变流量；水力系统；平衡
一、前言
作为暖通空调的重要研究组成部分之一，流量水系统平衡问题对于提升暖通空调的工作效能有着极为关键的作用。科学合理的维护变流量水力系统的平衡，能够更好地促进暖通空调设计的水平。本文从介绍暖通空调流量节能改造的可行性着手研究。
二、空调水系统的变流量设计原理与方法
关于空调水系统的变流量设计，近来在节能要求的驱动下其应用日益广泛，实现的方法也多种多样。其基本的判断都是认为在以水为冷（热）传递媒介的空调系统中，其水的循环输送能量占整个空调能耗的比重较大，节省了输送能量也即节省了空调能耗，对此行家们都有共识，所不同的是采用什么样的原理、什么样的方法和什么样的设备才能实现最大限度的节能，方式方法不同结果可能很不一样。因此本文推荐采用二级或三级分布式动力设备布置模式和脉动控制模式相结合的方法，并就这一方式进行分析，认为这应是一种既在理论上成立，又在设备的实现上可行的一种设计方法，主要包含有二种思想，第一，控制模式，第二设备布置模式。
分布动力与脉动变流量系统设计的基本节能理念与方法：
1.尽可能降低系统的总阻力，包括机器阻力、阀门管件阻力（动态，静态）、末端盘管的阻力。
2.以供回水温度差作为变流量控制调节的依据。
3.将总供水泵，管道加压泵和末端空调机的开关控制三级设计作为一个完整可靠的分布式动力变流量系统的必须。
4.不设旁流、旁通管路。当然对于保证冷水机组最小流量的旁通，水系统净化用旁通净化器等功能用途另当别论。
5.采用变流量管道加压泵（或称三次泵）这种有源变动力方式代替固定或变阻力的无源无动力调节阀件。理论上说在各个支管环路上都装上变流量管道加压泵，具有最好的节能性与平衡性，究竟设多少？在何处设置？需要进行经济比较后决定。
6.尽可能用二通阀控制末端空调机，对于水流量较大的单台空调机采用温差控制调节阀调节水量以保证供水质量，另用变风量方式调节空调机组的负荷。不宜用回风温度作为水量调节的依据。
三、静态动态水力失调与平衡
1.静态水力失调和静态水力平衡
静态水力失调是指由于设计、施工、设备材料等方面存在的限制条件导致系统管道特性阻力数比值与设计要求的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流量不一致引起的水力失调。静态水力失调是稳定的、根本性的，是系统本身所固有的。压差余量正是产生静态水力失调的原因，压差余量越大，静态水力失调越严重。静态水力失调可以采用静态平衡阀来消除。即通过改变静态平衡阀阀芯与阀座的间隙（开度），改变节流面积及阀门的阻力，从而达到调节流量的目的。静态平衡阀安装在各个支路上，通过设定其阻力来消除作用压差的余量。当各支路的流量平衡后，一般不再改变平衡阀的开度，此时各支路和各管段的阻抗分布也就确定下来了。
2.动态水力失调和动态水力平衡
动态水力失调是指系统实际运行过程中，当某些末端设备的阀门开度改变引起流量变化时，系统的压力产生波动，其他末端的流量随之发生改变、偏离末端要求流量而引起的水力失调。设计工况下，对两支路进行了静态水力平衡，各支路的流量为设计流量。当某一支路上的阀门开度减小，使通过该支路的流量减小时，管网的阻抗将会增大，此时作用在另一支路上的作用压差将增大，流量也会跟着增大。
四、变流量系统的全面水力平衡
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：当系统所有的自力式阀门均设定到设计参数位置，所有末端设备的温控阀（电、气动阀）均处于全开位置时，系统所有末端设备的流量均达到设计流量。从以上可以看出，实现静态水力平衡的目的是使系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备，并保证末端设备同时达到设计流量。但是，末端设备在大部分时间是不需要这么大流量的。
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。实现动态水力平衡的判断依据是：在系统中各个末端设备的流量达到末端设备实际瞬时负荷要求流量的同时，各个末端设备流量的变化只受设备负荷变化的影响，而不受系统压力波动的影响，即系统中各个末端设备流量的变化不互相干扰。变流量系统的动态水力平衡在保证系统供给和需求水量瞬时一致性（这个功能是由各类调节阀门来实现的）的同时，避免了各末端设备流量变化的相互干扰，从而保证系统高效稳定地将设备在各个时刻所需的流量准确地输送过去。目前在暖通空调变流量系统中常用的兼具动态平衡与调节功能的动态水力平衡设备主要有动态平衡电动二通阀（风机盘管用）、动态平衡电动调节阀（各类空调箱用）等。
五、对空调变水量系统全面平衡的控制方法的几个观点：
1.末端定压差控制方法是目前先进的空调变水量系统的控制方法，它在实际中已经得到应用，并且在实际应用中取得了良好的运行效果，大大节约了能源。通过理论分析和实验验证，末端定压差控制方法是空调变水量系统的可靠控制方法，相信它在实际应用中将得到更广泛的应用。
2.末端变压差控制方法是在末端定压差控制方法基础上提出的一种更为节能的空调变水量系统的控制方法。目前，对于这种方法的研究尚处于理论阶段。提出了两种末端变压差控制方法：控制器根据各个流量计测得的流量与各自相应的设计流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根据平均值调整末端压差传感器的压差的设定值，控制器再根据新的末端设定压差与实际末端压差的大小关系调整泵的转速；将阀门的开启度作为一种参考指标，根据阀门的开启度调整定压值的大小的控制方法。即控制器根据各个阀门的开启度调整末端压差传感器的设定值。使至少一个阀门全开。
3.变压差的控制理念，提出一种集中控制的方法。这种方法不同于传统的控制方法.调节阀对流量进行自主调节，阀门的开启度是不能人为控制.而是在运行过程中利用测量仪器测出各种需妻的数据收集到控制器后.由控制器进行处理，然后对阀门的并启度直接进行调节。这种控制方法比起传统的末端定压差控制方式宥更大的节能空间。它可以用最小的泵的耗能提供系统最适合的流量，同时能满足系统的供回水的温差始终与设计温差相符合。另外美手阀门的阻抗系数和开度的变化的关系式还需要进行事前进行大量的实验工作才能得到。就像泵的性能曲线一样需要厂家来提供。
4.末端定压差控制方法中的控制曲线在流量非等比例变化时，并不是一条曲线，而是一个区间，称之为“控制带”。控制带的确存在。而它的存在使末端定压差和末端变压差控制方法更为复杂，所以控制带的存在为以后进一步研究空调变水量系统的控制方法提出了新的课题。
六、结束语
通过对暖通空调变流量水力系统平衡问题的研究，我们可以发现暖通水系统的变流量设计原理与方法是研究基础，要想得到良好的变流量水力系统平衡条件，有必要分别对静态与动态做出分别探讨。希望本文的研究对相关方面的研究能起到借鉴价值。
参考文献：
[1]唐志伟，蔡立佳.锅炉采暖系统变流量节能技术研究[J].能源与环境.2012（18）：41-42.
[2]吴挺，郁文红.对集中空调冷却水系统变流量的思考[J].暖通空调.2011（12）：76-77.
[3]呂焕田.溴化锂冷温水机组水系统变流量运行探讨[J].电力学报.2010（14）：56-57.
[4]王美玲，空调变流量水系统设计技术发展[J].暖通空调.2010（14）：55-58.
[5]张再鹏，陈焰华.符永正变流量空调系统的水力平衡问题探讨[J].暖通空调.2011（6）：102-103.