論述暖通空調(diào)系統(tǒng)的水力失調(diào)和流量失調(diào)問題設(shè)計新手使用

1、跟很多初學(xué)者一樣，剛開始時有很多暖通問題不理解，而查了很多資料，但大多資料都是相同的論調(diào)，個人覺的闡述的不是很細致和容易理解，所以本人查閱了一些資料，以防忘記，做了些個人理解的總結(jié)，其中可能有些公式或理解有錯誤的地方，但希望可以對暖通初學(xué)者有一點點幫助，減少一點點煩惱，就可以了。暖通高手們，見笑了！ 以下都是用本人自己的通俗易懂的文字寫的，所以如有不理解的地方或需要涉及到的資料Q群189128771。多去幫助別人，與人為善對自己也是很有意義的！就像曾經(jīng)的一部老電影講的那樣，人人為我，我為人人。希望大家都向電影里的主人公學(xué)習(xí)！我收集到的一些覺得有些參考價值的 商場、酒店賓館、寫字樓的空調(diào)圖紙，還

2、有一些暖通空調(diào)的設(shè)計資料等都在 新浪愛問里面，需要的可以去下載，我會不斷更新。網(wǎng)址是流量失調(diào)的含義是指：實際運行時，流過各個環(huán)路或者機組的實際流量與設(shè)計時所要求或設(shè)計時所需求的流量不相等，就流量發(fā)生了失調(diào)。水力平衡的含義是指：實際運行時，各個環(huán)路或者機組的兩端外界所提供的壓差與設(shè)計時此環(huán)路或機組所要求或設(shè)計時所需求的壓差不相等，就發(fā)生了水力失調(diào)的問題。水力失調(diào)或者說設(shè)計時水力不平衡則將導(dǎo)致流量失調(diào)。靜態(tài)水力失調(diào)1、暖通系統(tǒng)每個環(huán)路或支路的最終目的是為了獲得所需要的流量Q，由公式P=Q*S，可知，為了獲得流量Q，根據(jù)流速所確定的管網(wǎng)阻力系數(shù)S，得到了所需的環(huán)路或支路的壓差P。對于每一個單獨的環(huán)路

3、或支路而言，只要達到所需的壓差P，就可以使該環(huán)路獲得所需的流量Q。2、當(dāng)兩個或多個環(huán)路（支路）并聯(lián)在一起的時候，由于它們是并聯(lián)關(guān)系，所以這些并聯(lián)的環(huán)路和支路的并聯(lián)連接點的起點和終點是重合的，那么該重合點處外界供應(yīng)的壓差值P也一定是相同的，此時我們以兩個環(huán)路舉例說明：（1）假設(shè)環(huán)路1由于路徑較長，則1較大，所以假設(shè)當(dāng)所需流量為Q1時，其所需的環(huán)路壓差P1較大，而環(huán)路2由于路徑較短，則S2較小，假設(shè)其所需的壓差P2較小，即假設(shè)兩環(huán)路的壓差P1>P2。當(dāng)這兩個單獨的環(huán)路各自獨立時，則兩環(huán)路的兩端分別供應(yīng)所需的壓差P1與P2時，那么兩環(huán)路就會實際流通的流量為所需的Q1與Q2，兩個環(huán)路都得到了各自

4、的所需要的流量，即實際得到的流量與設(shè)計時所需要的流量是相等的，即兩環(huán)路流量沒有發(fā)生失調(diào)。（2）但是如果這兩個環(huán)路并聯(lián)在一起時：如下圖所示那么為了滿足最不利環(huán)路1的壓差要求，我們選擇的水泵的揚程H就應(yīng)該按最大壓差P1選擇，即水泵揚程H=P1，而水泵的流量應(yīng)該為Q=Q1+Q2，這時設(shè)計時，如果我們不去校核兩個環(huán)路是否水力平衡并做出應(yīng)對措施的話（此時因為P=P1>P2，所以一定是水力不平衡的），而直接將選擇的水泵P=P1，Q=Q1+Q2連接到兩個并聯(lián)環(huán)路的兩端，那么此時由于兩個環(huán)路在連接點處存在水力不平衡的問題，所以連接水泵后一定會發(fā)生水力失調(diào)的問題，即發(fā)生流量失調(diào)的問題，分析如下：A、由于連

5、接水泵后，環(huán)路2，在AB點兩端的壓差為水泵的揚程H=P=P1>P2，那么如果環(huán)路阻力系數(shù)S2是不變的，根據(jù)公式P=Q*S，所以實際流過環(huán)路2的流量Q2是大于設(shè)計時環(huán)路2的機組所需的流量Q2的，即Q2>Q2，所以環(huán)路2發(fā)生了流量失調(diào)。B、而此時環(huán)路1，從表面上看由于在AB點兩端的壓差為水泵的揚程H=P=P1，那么如果環(huán)路阻力系數(shù)S1是不變的，根據(jù)公式P=Q*S，所以實際流過環(huán)路1的流量Q1是等于設(shè)計時環(huán)路1的機組所需的流量Q1的，所以環(huán)路1沒有發(fā)生流量失調(diào)。但其實不是這樣的，因為流過環(huán)路2的流量Q2>Q2，那么假設(shè)水泵流量Q=Q1+Q2不發(fā)生改變時，則流過環(huán)路1的流量Q1=Q-

6、Q2，而Q2>Q2，所以Q1<Q1，所以環(huán)路1實際流過機組的流量Q1不等于設(shè)計時環(huán)路1的機組所需求的流量Q1，所以環(huán)路1也發(fā)生了流量失調(diào)的問題。C、其實上述中所假設(shè)的水泵的流量不發(fā)生改變也是不對的，其實實際中，由于環(huán)路1和環(huán)路2設(shè)計時存在著水力不平衡，那么將直接導(dǎo)致按揚程P=P1和流量Q=Q1+Q2所選擇的水泵本身也會發(fā)生工作狀態(tài)點的偏移的問題，即導(dǎo)致實際運行時的水泵流量和揚程都會發(fā)生改變，即揚程PP=P1和流量QQ=Q1+Q2，這是因為，當(dāng)環(huán)路2的流量增大時，即Q2>Q2，此時環(huán)路1由于其流量減小即Q1<Q1，環(huán)路1的管網(wǎng)阻力系數(shù)S1不變，所以環(huán)路1在AB兩點處的壓差

7、P1也是減小的，即水泵的實際揚程H=P1<P1=H，所以實際水泵的揚程H是小于選取水泵時的揚程H的，所以水泵的實際流量也會發(fā)生偏移，即水泵的實際流量Q>Q，所以水泵將會發(fā)生過載的現(xiàn)象，即發(fā)生大流量小揚程的運行狀態(tài)，這對水泵很不利，容易燒毀水泵。D、具體的定性分析如下：如下圖所示：設(shè)計時，我們按照流量Q=Q1+Q2，揚程H=P=P1來選擇確定水泵，那么如果該水泵自身工作狀態(tài)點流量和揚程不發(fā)生偏移的話，即實際運行時使水泵的實際流量為Q=Q1+Q2，揚程H=P=P1，那么此時該水泵以外的管網(wǎng)總阻力系數(shù)S0，應(yīng)該為S0=P/Q=P1/（Q1+Q2）,即只有到水泵以外的實際的管網(wǎng)總阻力系數(shù)S

8、0=P/Q=P1/（Q1+Q2）時，該水泵實際運行時的揚程和流量才會與選取時的揚程和流量相同，即實際流量Q=Q1+Q2，實際揚程H=P=P1。而此時如果我們把這個水泵直接連接到環(huán)路1和環(huán)路2的并聯(lián)環(huán)路上，那么此時該水泵實際運行時，那么由于環(huán)路1和環(huán)路2的水量失調(diào)和流量失調(diào)，將導(dǎo)致在實際運行時，環(huán)路1和環(huán)路2的各自流量和揚程都與設(shè)計時所需的流量值和揚程值不同，即分別為P1、Q1、P2、Q2，并且此時水泵實際運行時的流量和揚程可能也會改變，我們假設(shè)變?yōu)镻、Q，此時環(huán)路1和環(huán)路2的管網(wǎng)阻力系數(shù)是不變的（見供熱工程書籍）仍然為S1和S2，如下圖所示：這時，為了判讀水泵的流量和揚程變化情況，我們要求得此

9、時實際運行時的管網(wǎng)總阻力系數(shù)S的值，對于之前的S0值。S0=P/Q=P1/（Q1+Q2），根據(jù)公式P1=Q1*S1 ，P2=Q2*S2，最終得出S0=（S1*S2）/(S2+（P2/P1）*S1)而S=（S1*S2）/(S2+S1) 是根據(jù)并聯(lián)電路中總電阻R=（R1*R2）/(R2+R1)等出的。對比S0與S，因為P1>P2，所以S0>S ，那么也就是說連接到兩個并聯(lián)環(huán)路后的水泵，其外界的實際管網(wǎng)的總阻力系數(shù)S是比該水泵按得到流量Q=Q1+Q2，揚程H=P=P1時的管網(wǎng)阻力系數(shù)S0要減小了，那么根據(jù)水泵的特性曲線，對于水泵自身而言，外界管網(wǎng)阻力減小，則水泵的流量將增加，水泵的揚程將

10、減小，所以并聯(lián)兩環(huán)路中的水泵實際流量Q比選擇時的水泵流量Q要大，并聯(lián)兩環(huán)路中的水泵實際揚程H比選擇時的水泵揚程H要大，即并聯(lián)兩環(huán)路中的水泵實際流量增大，揚程減小，即水泵自身的工作狀態(tài)點也發(fā)生偏移，導(dǎo)致水泵于選擇的最佳工作狀態(tài)相比要大流量小揚程的狀態(tài)運行。這是因為：就像水電相似原理一樣，U*I=功率P，U²/R=P，I²*R=P，根據(jù)能量守恒，水泵的揚程H*水泵的流量Q=功率定值，即H*Q=定值，所以對水泵來說，當(dāng)外界的管網(wǎng)阻力減小，根據(jù)I²*R=P，則流量增大，揚程減小，即水泵的工作狀態(tài)點發(fā)生偏移，對于水泵來說，工作狀態(tài)點的不同，水泵的工作效率也不同，即水泵的電功

11、率轉(zhuǎn)換為水泵的軸功率的效率不同，通常我們選擇水泵時，都是按水泵的最佳工作效率來選擇水泵的流量和揚程值，當(dāng)水泵的實際工作狀態(tài)點偏移了其最佳工作效率點，則將導(dǎo)致水泵的效率降低，或發(fā)生超載等危險狀態(tài)。此時再回頭分析，環(huán)路1和環(huán)路2，由于水泵的實際揚程H要大于選擇時的揚程H=P=P1，環(huán)路1的管網(wǎng)阻力系數(shù)S1不變，所以環(huán)路1的流量將是減小的，而對于環(huán)路2來說，因為水泵的總流量時增大的，并且環(huán)路1的流量是減小的，所以環(huán)路2的流量是增加的。所以這才是正確的科學(xué)的分析方法，即要先確定總管網(wǎng)的阻力系數(shù)值的變化情況，然后在確定水泵自身的流量和揚程變化情況，然后在分析各個環(huán)路的流量和揚程變化情況。對于超過2個環(huán)路

12、的情況分析，應(yīng)根據(jù)并聯(lián)環(huán)路的管網(wǎng)阻力系數(shù)計算公式進行分析和判斷，詳見供熱工程書籍，當(dāng)然上述進行定性分析時，采用P=Q*S，實際公式應(yīng)該為P=Q²*S，但是對于定性分析時，把Q² 看成一個整體考慮，是沒有問題的，即Q² 的增加和減小也代表著Q的增加和減小。3、所謂的水力失調(diào)，實際上就是由于某個環(huán)路或者某個機組其兩端，外界所供應(yīng)的壓差P，與其實際所需的壓差P不相等所造成的，正是由于該環(huán)路或機組兩端外界所供應(yīng)的壓差P不等于其所需要的壓差P，根據(jù)公式P=Q²*S,其中S是不變的，才導(dǎo)致了實際流過該環(huán)路或機組的實際流量Q與其所需的流量Q不相等，即導(dǎo)致了該環(huán)路或機組

13、發(fā)生流量失調(diào)。那么怎樣才能使每一個環(huán)路的實際外界供應(yīng)的壓差P與其所需要的壓差P相等呢？由于各個并聯(lián)環(huán)路間，在環(huán)路間的重合連接點處的外界所供應(yīng)的壓差P是相等的，但是在該重合連接點處各個環(huán)路內(nèi)部所需的壓差是不相等的即PP，而各個環(huán)路內(nèi)部所需的壓差值P1=Q1*S1、P2=Q2*S2、P3=Q3*S3，那么怎么才能使在該重合連接點處各個環(huán)路內(nèi)部所需的壓差P1、P2、P3等于重合連接點處外界提供的壓差P呢？根據(jù)公式P=Q²*S，再保證每個環(huán)路所需的流量Q不變的情況下，我們只有通過改變各個并聯(lián)環(huán)路內(nèi)部的管網(wǎng)阻力系數(shù)S值，才能使得各個環(huán)路兩端的壓差值P與環(huán)路重合連接點處外界提供的壓差值P達到相等

14、，使得各個環(huán)路得到各自所需的流量Q1，Q2，Q3等，但注意改變各環(huán)路的S值，并不是使各個環(huán)路的管網(wǎng)阻力系數(shù)值S相等，而是使各個環(huán)路的在重合點的兩端壓差值P相等,即P=Q1*S1=Q2*S2=Q3*S3，這樣才能通過改變各個環(huán)路的S值，才能使各個環(huán)路得到各自所需的流量Q。4、常見工程上的水力失調(diào)的原因 分析和處理：由于各個并聯(lián)環(huán)路的資用壓差不相等，即P1P2P3，其中P3>P1，P2，所以當(dāng)各個環(huán)路并聯(lián)連接在相同的重合點AB時，那么為了滿足最不利環(huán)路3的最大資用壓差P3需要，所以在并聯(lián)重合點處外界所供應(yīng)的資用壓差只能是按環(huán)路中的最大資用壓差P3選取，即P=P3，那么這就必然造成其他的并聯(lián)環(huán)

15、路的外界提供的實際壓差超過了它們所需的壓差需求，即P=P3>P1，P2，這就造成了水力失調(diào)。這時，我們只能通過改變環(huán)路1和環(huán)路2的阻力系數(shù)即增大S1和S2，才能使得使得環(huán)路1和環(huán)路2的資用壓差P1=P2=P3=P，通常的做法是在環(huán)路1和環(huán)路2中串聯(lián)設(shè)置高阻力的靜態(tài)平衡閥，來增大環(huán)路1和環(huán)路2的阻力系數(shù)值，即消除環(huán)路1和環(huán)路2的剩余壓頭。下面以實例進行分析和調(diào)整：從圖中可見，環(huán)路3的資用壓差為40m，所以選擇水泵的揚程為40m，但是此時，對于環(huán)路1和環(huán)路2來說，由于水泵的揚程40m超過了環(huán)路1和環(huán)路2所需的壓差20m和30m，那么此時必然會造成水力失調(diào)，所以我們要對環(huán)路1和環(huán)路2，增加管網(wǎng)

16、阻力值S，即設(shè)置靜態(tài)平衡閥，來消除和減小環(huán)路1和環(huán)路2兩端的剩余壓頭，對于環(huán)路1和環(huán)路2來說，剩余壓頭或剩余壓差分別為20m和10m，靜態(tài)平衡閥就是一個高阻力閥門，用于消除剩余壓頭和壓差的，可以設(shè)置在供水側(cè)，也可以設(shè)置在回水側(cè)。調(diào)整過程見下圖：注意：對于環(huán)路1和環(huán)路2來說，也可以設(shè)置動態(tài)平衡閥，即動態(tài)流量平衡閥和動態(tài)壓差平衡閥，來確保環(huán)路1和環(huán)路2的資用壓差分別為P1=20m，P2=30m，不用再設(shè)置靜態(tài)平衡閥，但是前提是要保證環(huán)路1和環(huán)路2的外界資用壓差不能大于動態(tài)平衡閥的最大控制壓差才行，否則還是要再設(shè)置靜態(tài)平衡閥來消除動態(tài)平衡閥最大控制壓差以外的剩余壓差，或消除全部的剩余壓差。見HVAC

17、系統(tǒng)的水力平衡及解決方案31頁：無論是靜態(tài)平衡閥還是動態(tài)平衡閥，都是在外界資用壓差超過環(huán)路的所需要的壓差時，才能消除外界的多余的資用壓差，如果外界資用壓差本身就小于環(huán)路的資用壓差，那么無論是動態(tài)平衡閥還是靜態(tài)平衡閥，閥門全開也還是無法加大外界的資用壓差的。比如最遠端的新增環(huán)路所需的資用壓差為50m，而原有的水泵的揚程僅為40m，此時該新增環(huán)路無論是采用什么閥門都沒有用的，只能是加大水泵的揚程至50m才行。至于所謂的動態(tài)壓差平衡閥，是指前提是外界資用壓差要大于此環(huán)路的所需的壓差需求時，這是該閥門是關(guān)小一定的開度，即此時的動態(tài)壓差平衡閥是消除了外界的一些剩余壓頭，而當(dāng)其他環(huán)路的壓差變化時，導(dǎo)致此時

18、該環(huán)路的資用壓差減小時，則該環(huán)路的動態(tài)壓差平衡閥將開大一定的開度，從而使之前消除外界的剩余壓頭量減小，這樣就使環(huán)路內(nèi)的機組的資用壓差變大了，從而保證了環(huán)路本身總的資用壓差不變。如下圖所示：平衡狀態(tài)時，該環(huán)路1的兩端的外界資用壓差為40m，此時環(huán)路1的動態(tài)壓差平衡閥消除了20m的剩余壓頭，從而滿足了環(huán)路1內(nèi)的機組的所需壓差20m，此時，當(dāng)其他環(huán)路發(fā)生改變時，破壞了此時的平衡狀態(tài)，所以造成此時該環(huán)路1的資用壓差減小為30m，此時環(huán)路1內(nèi)的動態(tài)平衡閥將開大閥門開度，從而減小其消除的剩余壓差值，由原來的消除剩余壓差值20m減小為10m，這樣就又保證了環(huán)路1內(nèi)的機組所需的壓差值為20m。而如果此時外界資用壓差減小到10m，那么即使環(huán)路1的動態(tài)壓差平衡閥全開也仍然無法滿足環(huán)路1內(nèi)機組所需的壓差需求20m，所以此時環(huán)路1設(shè)置什么閥門都沒有用的，只能是在該環(huán)路1內(nèi)設(shè)置加壓泵，或者增加外界的水泵揚程。5、對于動態(tài)水力失調(diào)，靜態(tài)平衡