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

風(fēng)機(jī)盤管同程系統(tǒng)水力失調(diào)及其平衡設(shè)計(jì)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(hào)風(fēng)機(jī)盤管本身水壓降差異大以及電動(dòng)兩通閥選用不當(dāng)而導(dǎo)致實(shí)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(shí)例計(jì)算，具體說明如何通過合理的電動(dòng)兩通閥選型、計(jì)算實(shí)現(xiàn)水力平衡，并對(duì)可能出現(xiàn)的問題及注意點(diǎn)進(jìn)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(jī)盤管;同程系統(tǒng);水力平衡;電動(dòng)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(duì)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(qiáng)的節(jié)能意識(shí)。暖通設(shè)計(jì)中風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)系統(tǒng)的水量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)或者通斷調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境溫度的控制。其中，雙位式電動(dòng)兩通閥相比動(dòng)態(tài)電動(dòng)兩通閥，由于其價(jià)格便宜、控制簡單而在目前的風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際工程中，由于不同型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管水壓降存在較大差異，而設(shè)計(jì)者對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)兩通閥流通能力Kv值以及管徑計(jì)算和標(biāo)注的忽視，導(dǎo)致施工過程中錯(cuò)誤地購置及安裝，最終引起風(fēng)機(jī)盤管同程水系統(tǒng)的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量偏差很大，水系統(tǒng)不平衡率遠(yuǎn)大于15%，實(shí)際制冷及制熱效果差。1風(fēng)機(jī)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(jì)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(shí)，應(yīng)減少并聯(lián)環(huán)路之間壓力損失的相對(duì)差額，當(dāng)超過15%時(shí)，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(jì)技術(shù)措施-暖通空調(diào)?動(dòng)力》2009JSCS-KR[2]中5.8.7條的規(guī)定，需要閥門調(diào)節(jié)進(jìn)行平衡的空調(diào)水系統(tǒng)中，應(yīng)在每個(gè)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(jì)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(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員通過設(shè)計(jì)水平同程系統(tǒng)，使得通過每個(gè)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(jìn)行調(diào)節(jié)即可平衡。對(duì)于設(shè)置成同程的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，當(dāng)通過每1m的管路阻力損失相接近時(shí)，并聯(lián)的風(fēng)機(jī)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(shí)例進(jìn)行說明：參照最新的新晃風(fēng)機(jī)盤管樣本，表1是室內(nèi)設(shè)計(jì)條件為DB25^,WB17.9^，供、回水溫差為7°C時(shí)得到的各型號(hào)流量及水壓損失參數(shù)。表1新晃風(fēng)機(jī)盤管各型號(hào)流量及水壓損失型號(hào)項(xiàng)目SFCRSFCRSFCRSFCR300水流量，kg/h317400422SFCR500800557623817395234SFCR600水壓損失，kPa1221100097124此時(shí)當(dāng)通過每1m的管路阻力損失接近相等，同時(shí)每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管與供、回水總管相連的支管阻力也相等時(shí)，則并聯(lián)風(fēng)機(jī)盤管之間的阻力不平衡率就取決于風(fēng)機(jī)盤管的水壓降，根據(jù)表1得到并聯(lián)管路可能會(huì)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(jī)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(jì)并不能完全達(dá)到水力平衡。2風(fēng)機(jī)盤管同程系統(tǒng)水力平衡設(shè)計(jì)為了減少甚至克服以上提及的問題，可以通過對(duì)風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路，即與供、回水干管連接的水平支管的阻力計(jì)算，確定同程水系統(tǒng)上設(shè)置的各臺(tái)的風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)兩通閥的流量系數(shù)及電動(dòng)兩通閥的規(guī)格，為每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管配置合適的電動(dòng)兩通閥，達(dá)到靜態(tài)水力平衡的目的。下面通過SFCR600及SFCR800的詳細(xì)計(jì)算步驟和具體算例來說明如何通過電動(dòng)二通閥選型計(jì)算來達(dá)到水力平衡的目的。2.1風(fēng)機(jī)盤管供回水管組件分析根據(jù)《風(fēng)機(jī)盤管安裝圖集》01K403[3]（如圖1所示），風(fēng)機(jī)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(dòng)兩通閥。（實(shí)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(diǎn)，因此不進(jìn)行探討，讀者可以根據(jù)實(shí)際情況在計(jì)算過程中自行修改）圖1風(fēng)機(jī)盤管雙管系統(tǒng)水路配管簡圖對(duì)于常用的水平同程安裝的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路阻力計(jì)算時(shí)，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(dòng)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(jī)盤管同程系統(tǒng)水力平衡計(jì)算2.2.1水力平衡設(shè)計(jì)思路風(fēng)機(jī)盤管同程系統(tǒng)的水力平衡設(shè)計(jì)，首先需要確定各型號(hào)風(fēng)機(jī)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(gè)型號(hào)的水壓降相同，則選取流量最大的型號(hào)）的風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)作為計(jì)算的參照型號(hào)，根據(jù)該型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管回水管管徑大小，參照電動(dòng)兩通閥樣本初選流量系數(shù)Kv，并根據(jù)該型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路阻力來進(jìn)行其它型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管的電動(dòng)兩通閥選型，并對(duì)不平衡率進(jìn)行驗(yàn)證。2.2.2計(jì)算參照型號(hào)（SFCR600）風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路壓降此處選擇水壓損失最大的SFCR600型風(fēng)機(jī)盤管作為計(jì)算參考型號(hào)，管徑大小為DN20，此處電動(dòng)兩通閥的流量系數(shù)Kv參考某廠常閉型電動(dòng)兩通閥樣本（見表2），選定型號(hào)為VT2337G13U000，Kv=6.0?；緟?shù)確定是進(jìn)一步進(jìn)行阻力計(jì)算的先決條件，為下一步計(jì)算風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路壓降做好準(zhǔn)備。計(jì)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(jī)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(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊［4］。表2某廠通斷型電動(dòng)兩通閥選型參數(shù)Kv型號(hào)VT2231G13U0000.86VT2232G13U0002.14VT2233G13U0003.0VT2332G13U0002.14VT2333G13U0003.0VT2335G13U0004.3VT2337G13U0006.02.2.2.1供水支管阻力計(jì)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(jì)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(dòng)兩通閥的流量系數(shù)Kv=6.0，計(jì)算其在設(shè)計(jì)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(jī)盤管小環(huán)路的總壓降計(jì)算汁600=風(fēng)機(jī)盤管水壓降+電動(dòng)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(jì)算結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)盤管水壓降在整個(gè)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(jì)算中作為參照值，與其余風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路壓降值進(jìn)行比較，作為其余風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)兩通閥選型計(jì)算的依據(jù)。2.2.3計(jì)算其余型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路壓降（不包含電動(dòng)兩通閥）本例僅計(jì)算SFCR800型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路壓降，同樣假設(shè)風(fēng)機(jī)盤管供、回水管管長均為3m,詳細(xì)計(jì)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(jì)算流程，可以將同程水系統(tǒng)中其余型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路（不包含電動(dòng)兩通閥）的壓降計(jì)算出來，為下一步電動(dòng)兩通閥選型作好準(zhǔn)備。2.2.4電動(dòng)兩通閥流量系數(shù)計(jì)算及選型根據(jù)計(jì)算得出的風(fēng)機(jī)盤管壓降參照值與其余型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路壓降，計(jì)算并聯(lián)環(huán)路壓差，由流量和壓差計(jì)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(dòng)兩通閥型號(hào)。計(jì)算實(shí)際電動(dòng)兩通閥兩端壓差，得到其余型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路的實(shí)際壓降，并對(duì)不平衡率是否小于15%進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算兩者壓差得到：△p=，P600-△P800=16.2588kPa;計(jì)算流量系數(shù)Kv:查表2，選取Kv值相近的兩通閥型號(hào)為：VT2332G13U000,DN20，流量系數(shù)為Kv=2.14，則該電動(dòng)兩通閥的實(shí)際壓降為：2.2.5水力平衡校核則SFCR800型風(fēng)機(jī)盤管小環(huán)路的總壓降為：JP800=AP800+△p'=56.5732kPa則SFCR600型風(fēng)機(jī)盤管與SFCR800型風(fēng)機(jī)盤管構(gòu)成的并聯(lián)管路的不平衡率為：以上計(jì)算結(jié)果，滿足不平衡率小于15%的要求?？梢灾貜?fù)上述計(jì)算得到同程系統(tǒng)中其余型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)兩通閥的流量系數(shù)以及型號(hào)。設(shè)計(jì)者同樣也可以向施工單位提供計(jì)算確定的電動(dòng)兩通閥流量系統(tǒng)值以及管徑，直接購買符合要求的電動(dòng)兩通閥。3結(jié)語本文介紹了風(fēng)機(jī)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(dòng)兩通閥的選型計(jì)算實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的水力平衡設(shè)計(jì)。（2）在以上計(jì)算過程中，假定每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管的供回水管管長、安裝的閥門、彎頭的種類個(gè)數(shù)相同，但在實(shí)際設(shè)計(jì)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(duì)于這類差異較大風(fēng)機(jī)盤管需進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算，檢驗(yàn)選用同一型號(hào)電動(dòng)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(duì)于壓降差小于15%的檢驗(yàn)，以上計(jì)算采用的是與參照型號(hào)比較的方式，該計(jì)算方法能保證各風(fēng)機(jī)盤管與選定為參照的風(fēng)機(jī)盤管的壓降差的不平衡率絕對(duì)值小于15%，但不能保證整個(gè)并聯(lián)管路的不平衡率滿足要求，因此仍舊需要檢驗(yàn)整個(gè)并聯(lián)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的阻力不平衡率是否滿足小于15%，并進(jìn)行調(diào)整。（4）在選擇電動(dòng)兩通閥時(shí)，同一型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管（或者同一樓層的同一型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管）盡量選取同種規(guī)格的電動(dòng)兩通閥，避免在購買以及安裝時(shí)由于型號(hào)較多而出現(xiàn)差錯(cuò)。參考文獻(xiàn)：GB50019-