论述 暖通空调系统的水力失调和流量失调问题（设计新手使用）

跟很多初学者一样，刚开始时有很多暖通问题不理解，而查了很多资料，但大多资料都 是相同的论调，个人觉的阐述的不是很细致和容易理解，所以本人查阅了一些资料，以防忘 记，做了些个人理解的，其中可能有些公式或理解有错误的地方，但希望可以对暖通初 学者有一点点帮助，减少一点点烦恼，就可以了。暖通高手们，见笑了！ 以下都是用本人 自己的通俗易懂的文字写的，所以如有不理解的地方或需要涉及到的资料 Q 2410901023。 多去帮助别人，与人为善对自己也是很有意义的！就像曾经的一部老电影讲的那样，人 人为我，我为人人。希望大家都向电影里的主人公学习！ 我收集到的一些觉得有些参考价值的 商场、酒店宾馆、写字楼的空调图纸，还有一些 暖通空调的设计资料等都在 新浪爱问里面，需要的可以去下载，我会不断更新。 流量失调的含义是指：实际运行时，流过各个环路或者机组的实际流量与设计时所要求或设 计时所需求的流量不相等，就流量发生了失调。 水力平衡的含义是指：实际运行时，各个环路或者机组的两端外界所提供的压差与设计 时此环路或机组所要求或设计时所需求的压差不相等，就发生了水力失调的问题。 水力失调或者说设计时水力不平衡则将导致流量失调。 静态水力失调 1、暖通系统每个环路或支路的最终目的是为了获得所需要的流量 Q，由公式ΔP=Q*S， 可知，为了获得流量 Q，根据流速所确定的管网阻力系数 S，得到了所需的环路或支路的压 差ΔP。对于每一个单独的环路或支路而言，只要达到所需的压差ΔP，就可以使该环路获 得所需的流量 Q。 2、当两个或多个环路（支路）并联在一起的时候，由于它们是并联关系，所以这些并 联的环路和支路的并联连接点的起点和终点是重合的，那么该重合点处外界供应的压差值Δ P也一定是相同的，此时我们以两个环路举例说明： （1）假设环路 1由于路径较长，则 1较大，所以假设当所需流量为 Q1时，其所需的 环路压差ΔP1较大，而环路 2 由于路径较短，则 S2较小，假设其所需的压差ΔP2 较小， 即假设两环路的压差ΔP1>ΔP2。 当这两个单独的环路各自独立时，则两环路的两端分别供应所需的压差ΔP1与ΔP2时， 那么两环路就会实际流通的流量为所需的 Q1 与 Q2，两个环路都得到了各自的所需要的流 量，即实际得到的流量与设计时所需要的流量是相等的，即两环路流量没有发生失调。 （2）但是如果这两个环路并联在一起时：如下图所示 那么为了满足最不利环路 1 的压差要求，我们选择的水泵的扬程 H 就应该按最大压差 ΔP1选择，即水泵扬程 H=ΔP1，而水泵的流量应该为 Q=Q1+Q2，这时设计时，如果我们 不去校核两个环路是否水力平衡并做出应对措施的话（此时因为ΔP=ΔP1>ΔP2，所以一定 是水力不平衡的），而直接将选择的水泵ΔP=ΔP1，Q=Q1+Q2连接到两个并联环路的两端， 那么此时由于两个环路在连接点处存在水力不平衡的问题，所以连接水泵后一定会发生水力 失调的问题，即发生流量失调的问题，分析如下： A、由于连接水泵后，环路 2，在 AB点两端的压差为水泵的扬程 H=ΔP=ΔP1>ΔP2， 那么如果环路阻力系数 S2是不变的，根据公式ΔP=Q*S，所以实际流过环路 2的流量 Q2’ 是大于设计时环路 2的机组所需的流量 Q2的，即 Q2’>Q2，所以环路 2发生了流量失调。 B、而此时环路 1，从面上看由于在 AB点两端的压差为水泵的扬程 H=ΔP=ΔP1，那 么如果环路阻力系数 S1是不变的，根据公式ΔP=Q*S，所以实际流过环路 1的流量 Q1’是 等于设计时环路 1的机组所需的流量 Q1的，所以环路 1没有发生流量失调。 但其实不是这样的，因为流过环路 2 的流量 Q2’>Q2，那么假设水泵流量 Q=Q1+Q2 不发生改变时，则流过环路 1的流量 Q1’=Q-Q2’，而 Q2’>Q2，所以 Q1’Q2，此时环路 1由于其流量减小即 Q1’Q，所以水泵将会发生过载的现象，即发生大流量 小扬程的运行状态，这对水泵很不利，容易烧毁水泵。 D、具体的定性分析如下：如下图所示： 设计时，我们按照流量 Q=Q1+Q2，扬程 H=ΔP=ΔP1来选择确定水泵，那么如果该水 泵自身工作状态点流量和扬程不发生偏移的话，即实际运行时使水泵的实际流量为 Q=Q1+Q2，扬程 H=ΔP=ΔP1，那么此时该水泵以外的管网总阻力系数 S0，应该为 S0=Δ P/Q=ΔP1/（Q1+Q2）,即只有到水泵以外的实际的管网总阻力系数 S0=ΔP/Q=ΔP1/（Q1+Q2） 时，该水泵实际运行时的扬程和流量才会与选取时的扬程和流量相同，即实际流量 Q=Q1+Q2，实际扬程 H=ΔP=ΔP1。 而此时如果我们把这个水泵直接连接到环路 1和环路 2的并联环路上，那么此时该水泵 实际运行时，那么由于环路 1和环路 2的水量失调和流量失调，将导致在实际运行时，环路 1和环路 2的各自流量和扬程都与设计时所需的流量值和扬程值不同，即分别为ΔP1’、Q1’、 ΔP2’、Q2’，并且此时水泵实际运行时的流量和扬程可能也会改变，我们假设变为ΔP’、 Q’，此时环路 1 和环路 2的管网阻力系数是不变的（见供热工程书籍）仍然为 S1和 S2， 如 下 图 所 示 ： 这时，为了判读水泵的流量和扬程变化情况，我们要求得此时实际运行时的管网总阻力系数 S’的值，对于之前的 S0值。 S0=ΔP/Q=ΔP1/（Q1+Q2），根据公式ΔP1=Q1*S1 ，ΔP2=Q2*S2，最终得出 S0=（S1*S2）/(S2+（P2/P1）*S1) 而 S’=（S1*S2）/(S2+S1) 是根据并联电路中总电阻 R=（R1*R2）/(R2+R1)等出的。 对比 S0与 S’，因为 P1>P2，所以 S0>S’ ，那么也就是说连接到两个并联环路后的水泵， 其外界的实际管网的总阻力系数 S’是比该水泵按得到流量 Q=Q1+Q2，扬程 H=ΔP=ΔP1 时的管网阻力系数 S0要减小了，那么根据水泵的特性曲线，对于水泵自身而言，外界管网 阻力减小，则水泵的流量将增加，水泵的扬程将减小，所以并联两环路中的水泵实际流量 Q’ 比选择时的水泵流量 Q要大，并联两环路中的水泵实际扬程 H’比选择时的水泵扬程 H要 大，即并联两环路中的水泵实际流量增大，扬程减小，即水泵自身的工作状态点也发生偏移， 导致水泵于选择的最佳工作状态相比要大流量小扬程的状态运行。 这是因为：就像水电相似原理一样，U*I=功率 P，U²/R=P，I²*R=P，根据能量守恒， 水泵的扬程 H*水泵的流量 Q=功率定值，即 H*Q=定值，所以对水泵来说，当外界的管网阻 力减小，根据 I²*R=P，则流量增大，扬程减小，即水泵的工作状态点发生偏移，对于水泵 来说，工作状态点的不同，水泵的工作效率也不同，即水泵的电功率转换为水泵的轴功率的 效率不同，通常我们选择水泵时，都是按水泵的最佳工作效率来选择水泵的流量和扬程值， 当水泵的实际工作状态点偏移了其最佳工作效率点，则将导致水泵的效率降低，或发生超载 等危险状态。 此时再回头分析，环路 1 和环路 2，由于水泵的实际扬程 H’要大于选择时的扬程 H= ΔP=ΔP1，环路 1的管网阻力系数 S1不变，所以环路 1的流量将是减小的，而对于环路 2 来说，因为水泵的总流量时增大的，并且环路 1的流量是减小的，所以环路 2的流量是增加 的。 所以这才是正确的科学的分析方法，即要先确定总管网的阻力系数值的变化情况，然后 在确定水泵自身的流量和扬程变化情况，然后在分析各个环路的流量和扬程变化情况。对于 超过 2个环路的情况分析，应根据并联环路的管网阻力系数计算公式进行分析和判断，详见 供热工程书籍，当然上述进行定性分析时，采用 P=Q*S，实际公式应该为 P=Q²*S，但是对 于定性分析时，把 Q² 看成一个整体考虑，是没有问题的，即 Q² 的增加和减小也代表着 Q 的增加和减小。 3、所谓的水力失调，实际上就是由于某个环路或者某个机组其两端，外界所供应的压 差ΔP’，与其实际所需的压差ΔP不相等所造成的，正是由于该环路或机组两端外界所供应 的压差ΔP’不等于其所需要的压差ΔP，根据公式 P=Q²*S,其中 S 是不变的，才导致了实 际流过该环路或机组的实际流量 Q’与其所需的流量 Q 不相等，即导致了该环路或机组发 生流量失调。 那么怎样才能使每一个环路的实际外界供应的压差ΔP’与其所需要的压差ΔP 相等 呢？ 由于各个并联环路间，在环路间的重合连接点处的外界所供应的压差ΔP’是相等的， 但是在该重合连接点处各个环路内部所需的压差是不相等的即ΔP≠ΔP’，而各个环路内部 所需的压差值ΔP1=Q1*S1、ΔP2=Q2*S2、ΔP3=Q3*S3……，那么怎么才能使在该重合连 接点处各个环路内部所需的压差ΔP1、ΔP2、ΔP3……等于重合连接点处外界提供的压差 ΔP’呢？ 根据公式 P=Q²*S，再保证每个环路所需的流量 Q不变的情况下，我们只有通过改变各 个并联环路内部的管网阻力系数 S值，才能使得各个环路两端的压差值ΔP与环路重合连接 点处外界提供的压差值ΔP’达到相等，使得各个环路得到各自所需的流量 Q1，Q2，Q3等， 但注意改变各环路的 S 值，并不是使各个环路的管网阻力系数值 S 相等，而是使各个环路 的在重合点的两端压差值ΔP’相等,即ΔP’=Q1*S1=Q2*S2=Q3*S3……，这样才能通过改 变各个环路的 S值，才能使各个环路得到各自所需的流量 Q。 4、常见工程上的水力失调的原因 分析和处理： 由于各个并联环路的资用压差不相等，即ΔP1≠ΔP2≠ΔP3，其中ΔP3>ΔP1，ΔP2， 所以当各个环路并联连接在相同的重合点 AB时，那么为了满足最不利环路 3的最大资用压 差ΔP3 需要，所以在并联重合点处外界所供应的资用压差只能是按环路中的最大资用压差 ΔP3 选取，即ΔP=ΔP3，那么这就必然造成其他的并联环路的外界提供的实际压差超过了 它们所需的压差需求，即ΔP=ΔP3>ΔP1，ΔP2，这就造成了水力失调。 这时，我们只能通过改变环路 1和环路 2的阻力系数即增大 S1和 S2，才能使得使得环 路 1和环路 2的资用压差ΔP1=ΔP2=ΔP3=ΔP，通常的做法是在环路 1和环路 2中串联设 置高阻力的静态平衡阀，来增大环路 1和环路 2的阻力系数值，即消除环路 1和环路 2的剩 余压头。 下面以实例进行分析和调整： 从图中可见，环路 3 的资用压差为 40m，所以选择水泵的扬程为 40m，但是此时，对 于环路 1和环路 2来说，由于水泵的扬程 40m超过了环路 1和环路 2所需的压差 20m和 30m， 那么此时必然会造成水力失调，所以我们要对环路 1和环路 2，增加管网阻力值 S，即设置 静态平衡阀，来消除和减小环路 1和环路 2两端的剩余压头，对于环路 1和环路 2来说，剩 余压头或剩余压差分别为 20m和 10m，静态平衡阀就是一个高阻力阀门，用于消除剩余压 头和压差的，可以设置在供水侧，也可以设置在回水侧。调整过程见下图： 注意：对于环路 1和环路 2来说，也可以设置动态平衡阀，即动态流量平衡阀和动态压 差平衡阀，来确保环路 1和环路 2的资用压差分别为ΔP1=20m，ΔP2=30m，不用再设置静 态平衡阀，但是前提是要保证环路 1和环路 2的外界资用压差不能大于动态平衡阀的最大控 制压差才行，否则还是要再设置静态平衡阀来消除动态平衡阀最大控制压差以外的剩余压 差，或消除全部的剩余压差。见《HVAC系统的水力平衡及解决

方案

气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载

》31页： 无论是静态平衡阀还是动态平衡阀，都是在外界资用压差超过环路的所需要的压差时， 才能消除外界的多余的资用压差，如果外界资用压差本身就小于环路的资用压差，那么无论 是动态平衡阀还是静态平衡阀，阀门全开也还是无法加大外界的资用压差的。 比如最远端的新增环路所需的资用压差为 50m，而原有的水泵的扬程仅为 40m，此时 该新增环路无论是采用什么阀门都没有用的，只能是加大水泵的扬程至 50m才行。 至于所谓的动态压差平衡阀，是指前提是外界资用压差要大于此环路的所需的压差需求 时，这是该阀门是关小一定的开度，即此时的动态压差平衡阀是消除了外界的一些剩余压头， 而当其他环路的压差变化时，导致此时该环路的资用压差减小时，则该环路的动态压差平衡 阀将开大一定的开度，从而使之前消除外界的剩余压头量减小，这样就使环路内的机组的资 用压差变大了，从而保证了环路本身总的资用压差不变。如下图所示： 平衡状态时，该环路 1的两端的外界资用压差为 40m，此时环路 1的动态压差平衡阀消除了 20m的剩余压头，从而满足了环路 1内的机组的所需压差 20m，此时，当其他环路发生改 变时，破坏了此时的平衡状态，所以造成此时该环路 1的资用压差减小为 30m，此时环路 1 内的动态平衡阀将开大阀门开度，从而减小其消除的剩余压差值，由原来的消除剩余压差值 20m减小为 10m，这样就又保证了环路 1内的机组所需的压差值为 20m。 而如果此时外界资用压差减小到 10m，那么即使环路 1的动态压差平衡阀全开也仍然无 法满足环路 1内机组所需的压差需求 20m，所以此时环路 1设置什么阀门都没有用的，只能 是在该环路 1内设置加压泵，或者增加外界的水泵扬程。 5、对于动态水力失调，静态平衡阀是无能为力的，动态水力失调，就是指当某个环路 发生流量和压差的改变时，造成其他环路的流量和压差也随之改变，从而使各个环路发生了 水力失调的现象，例如多个并联环路中，某个环路突然关闭，那么相当于该环路的阻力系数 S值增加，根据水电相似原理，相当于系统的总阻力增加，那么水泵的流量将减小，扬程将 增大，此时其他环路的流量和扬程将发生变化，此时各环路设置的动态平衡阀将发挥作用， 维持各个环路的流量和扬程不变。 对于动态水力失调的分析和判读可以详见供热工程等书籍上的公式，或者也可以参照水 电相似原理，参照电路的分析，因为电路的公式及分析的资料相对来说比较多和全面些，对 分析很有帮助。