watts空调水系统全面水力平衡完美解决方案

空调水系统全面水力平衡完美解决方案简介美国沃茨水工业集团成立于1874年，是世界领先的创新水产品的生产商并致力于实现住宅、商业和工业用水的效率、安全和质量。我们为水和能源的节约、舒适与控制、质量与安全提供全面的解决方案；同时我们的产品亦服务于我们客户的可持续发展进程以及绿色建筑行业。我们在生产技术和市场占有率上据世界领先地位，并享有“阀门标准制定者”的美誉。美国沃茨水工业集团的业务覆盖全球。我们在北美、欧洲、亚洲、澳洲和非洲均从事经营，全球有五千多个关联公司支持我们的业务，他们对我们产品的发展和经济效益的不断提高起着关键的作用。我们的产品集中于被称为我们的“战略业务平台”的四个主要应用领域：商业和居住用水、水循环利用和给排水、暖通空调和用气以及水质量控制。美国沃茨水工业集团1994年进入中国以来，始终致力于“品质、舒适、安全、节能、环保”的产品创新。2011年4月沃茨水工业集团还以股份和资产交易的方式完成了对丹佛斯索克乐公司以及丹佛斯管理下的其他实体的相关水控制业务的全资收购。作为收购的一部分，沃茨水工业集团选择了收购丹佛斯在中国的水控制业务。目前，美国沃茨水工业集团在华直接投资设立了沃茨阀门（宁波）有限公司、沃茨水暖技术（台州）有限公司、沃茨（宁波）国际物流有限公司和沃茨（上海）管理有限公司，生产并销售沃茨和索克乐各类品牌的阀门及相关产品。其中，沃茨（上海）管理有限公司作为亚太地区总部接受美国总部委托对亚太区各事业单位的研发、销售、经营、行政、人事和财务进行统一管理。截止2011年底，美国沃茨水工业集团在华总投资已经超过2210万美元，员工总数超过1000人。坚持技术引进与资金投入并重，重视本地化人才的培养，为沃茨集团在中国的长期发展奠定了坚实的基础。一、空调系统的目的衡量是否为优质理想的舒适性空调系统标准就是舒适与节能。对舒适性空调而言保证室内环境的舒适是其它所有要求的前提，所谓舒适包括室内温度控制的精确稳定且没有水系统噪声污染。在实现舒适性的基础上，要尽量做到空调系统运行的节能，也就是要确保系统在高效稳定运行的基础上实现最小能耗。工业性空调系统的目标就是实现工业工艺要求与节能。满足工业工艺要求是基础，这包括空调区域的温度、湿度的精确稳定控制。在这个基础上，尽量做到系统节能运行。二、水力平衡的重要性近年来，许多高档的办公楼、酒店等公共建筑，在建设过程中都安装了昂贵的中央空调系统和自动控制设备。但这些采用了高档设备的建筑在实际运行时的效果却不尽人意，达不到理想的运行效果，主要体现在：各个房间冷热不均、控制失灵、能耗居高不下等等。造成这些问题的原因包括下面四个方面：现象原因冷、热源设备如冷水机组、换热器等选型过大或过小系统设备选型不合理动力设备如水泵过大或过小末端设备如AHU、FCU等容量过大或过小系统管路偏大或偏小室内温度调节效果差，空调系统舒适性差和工艺空调控制精度低未采用合理温控措施实际管路铺设与设计有差异，导致流量分配与设计工况不同施工与设计不一致不同区域冷、热不均，部分末端达不到设计流量未采用合理平衡方法控制阀两端压差波动过大，各区域使用过程干扰严重一、二次侧流量不匹配，出现大流量小温差一、二次侧水力互扰而水泵等选型过大的真正原因在于传统的设计没有考虑水力平衡的问题，导致无法实现全面的平衡，只能通过增大流量的方式确保所有末端都能满足最低要求，因此设计师选型时需要考虑安全系数。如果做好全面水力平衡，一方面可以准确进行设备选型，同时可以通过水力平衡调试避免由于施工与设计的差异导致的流量分配不均。1综上所述，除了第2点原因未采用合理的温控措施，其余3点原因的根源还是系统水力严重失调导致的。做好全面水力平衡可大大改善暖通空调系统的能耗情况，因为精确、平衡的空调水系统运行工况除了有利于节能外，准确的流量、稳定的工作压力、适当的水泵扬程等也是其它暖通空调系统节能手段能得以实现的前提条件。一个做好全面水力平衡的中央空调系统优势主要体现在以下几个方面：水力失调系统全面水力平衡系统全面水力平衡系统的优点近水泵端过流，远离水泵端欠流，空调不同区域冷热不均，消除不同区域冷热不均现象，改善室内平均温度制冷：升高1℃可节能12%~18%供热：降低1℃可节能6%~11%为解决欠流问题，增大水泵扬程，欠流部分解决，过流更加严重不需增大水泵扬程或增加水泵运行台数节约初投资、减小水泵运行能耗（水力失调系统为解决不利回路25%欠流，水泵能耗增大近2倍）水系统运行过程压力波动，造成控制阀控制特性偏移，调节特性失效，控制稳定性变差确保控制阀在稳定的条件下发挥其良好的控制功能，不会过流，消除振荡，使空调设备不会频繁开关实现空调系统的舒适性和工艺性要求，延长控制阀的使用寿命，减少维护费用为实现室内设定温度，系统每天提前1~2小时开机每天比水力失调系统少运行1小时以上按一天运行8小时计算，少运行1小时节省运行能耗12.5%!系统阻力过大，水泵在高扬程下运行系统可在最低阻力下运行，计算出多余扬程，通过变频降低水泵能耗通常可降低能耗20%！部分负荷下，水力失调将更加严重，过流回路加剧过流，造成能耗浪费部分负荷下，每个末端设备都能根据需求的负荷达到需求的空调水流量全年有70%的制冷季节在50%负荷下运行，85%的供热季节在50%的负荷下运行，平衡的系统节能显著综上所述，一个全面平衡的空调水系统通常可节能20%~30%。另外，不平衡的系统对系统安全也有影响，通过冷冻机的水流量过小，导致其频繁启动；水量过大，水泵容易烧机；压差变化太大，容易造成噪声和气蚀，使系统换热效率下降、管路和设备腐蚀严重。全面水力平衡的空调水系统，在水系统平衡调试过程中可以找出各种系统错误，如设备的不正确连接、管道渗漏、过滤网堵塞等，有利于设备的故障诊断、检修、维护，从而降低系统的维护费用。2三、全面水力平衡的测量标准及分类从上文的分析可知，全面水力平衡是空调系统达到舒适、节能的基础，只有做好的全面水力平衡，空调系统才能正常工作。下面我们给出全面水力平衡的测量标准及水力平衡分类。(一)全面水力平衡的三个测量标准：1、在设计工况下，所有末端设备都能同时够达到设计流量。2、电动控制阀两端的压差不能变化太大，以保证控制阀有良好的控制特性。3、一二次侧系统的流量相匹配，确保主机和末端获得设计供回水温度。(二)水力失调及水力平衡分类只有水系统达到了全面水力平衡的测量标准，空调系统才有可能实现稳定、精确、高效、节能的运行。要使空调系统达到上述三个测量标准，我们需要对空调水系统进行水力平衡的设计，因此要针对水力失调现象找出对应的本质原因，进而采用相应的平衡方案。空调水力失调主要包括静态水力失调、动态水力失调、一二次侧水力互扰。静态水力失调：是由于设计、施工、设备材料等原因导致的在设计工况下，通过每个末端实际流量比值与设计要求流量比值不一致，从而使系统即使总流量满足设计要求，各个末端设备实际流量与设计流量仍不一致。如过多的流量会在距离水泵近的回路中循环，而距离水泵远的回路得不到足够的流量而欠流。系统管路越长以及末端设备阻力差异越大，流量分配偏离设计值越明显。静态水力失调的特点是：静态的、根本的、是系统本身所固有的。静态水力平衡：通过在水系统管道中增设静态平衡阀及对系统进行全面水力平衡调试，使在设计工况下，每个末端设备流量均同时达到设计流量，实现静态水力平衡。实现静态水力平衡的主要产品有：静态平衡阀动态水力失调：系统运行过程中，一些末端设备调节阀开度改变引起水流量变化，从而引起系统压差改变，反过来使其它末端设备及自身的压差受到干扰引起流量波动，使这些末端设备的流量与实际需求流量发生偏差，最终导致室内温度失控。动态水力失调特点是：动态的、变化的，是在系统运行过程中产生的。动态水力平衡：通过在管道系统中增设动态水力平衡设备并进行现场调试，当其他用户开度变化引起系统压差波动时，通过动态水力平衡设备的控制作用，确保自身的压差和流量不受其他用户变化的影响，即末端设备流量不相互干扰，实现动态水力平衡。实现动态水力平衡的主要产品有：动态流量平衡阀、压差控制阀、电动平衡二通阀、动态平衡电动调节阀。一二次侧水力互扰：当主机侧多台主机并联时，存在多台主机不同组合条件下运行，这时各运行主机之间会存在水力互扰；或者，在二次侧运行工况变化时，系统的阻力特性会随之改变，从而引起输配侧不同支路之间的水力互扰。对于二次泵变流量系统，还存在一二次侧流量不匹配问题。解决办法：通过在一二次侧的界面处（一般在分集水器之间）设置相应的旁通设备来解决一二次侧水力互扰问题。如果是一次侧定流量系统（主机侧水泵为定频泵，该水泵作为一次侧循环和二次输配侧流量循环的动力源），可以在分集水器之间设置压差旁通阀解决该问题。如果是二次泵变流量系统（输配侧设置有二次变频泵，作为输配侧的动力源），可以在分集水器之间设置旁通管即可。解决一二次侧水力互扰产品：自力式压差旁通阀。(三)三个测量标准的实现形式实现静态水力平衡的系统也就达到了全面水力平衡的第一个测量标准：在设计工况下，所有末端设备都能同时够达到设计流量。实现动态水力平衡的系统也就达到了全面水力平衡的第二个测量标准：电动控制阀两端的压差不能变化太大，以保证控制阀有良好的控制特性。当实现了前两个测量标准，同时在一二次侧界面处采用了合适的旁通方式，通过全面水力平衡调试后，确保一次侧流量大于等于二次侧的设计流量，那么空调系统就能达到全面水力平衡的第三个测量标准：一二次侧系统的流量相匹配。3四、全面水力平衡——沃茨的完美解决方案及应用沃茨拥有全系列的平衡阀产品，如下所示：静态平衡阀压差控制阀动态流量平衡阀动态平衡电动调节阀动态平衡电动二通阀1.静态平衡方案静态平衡阀常见应用方案：静态平衡阀主要可以应用于集水器回水管、各主管、立管、水平干管、各分支管路和末端设备，起到流量正确分配的作用，确保每个末端设备在设计工况下都能达到设计流量。根据项目情况，若末端设备之间主要是以静态水力失衡为主，动态水力失衡为辅，则只需静态平衡方案就可满足平衡要求，达到较好的舒适度和节能效果。对于变流量系统，主机侧水泵是变频泵的情况下，可以设置于主机入口或出口处，起到对通过各主机的流量进行分配与监测的作用。应用于水平干管应用于末端应用于集水器应用于主机4静态平衡阀产品介绍型号：9505丝扣静态平衡阀规格：DN15~DN50工作温度：-10~130℃承压等级：80℃时，PN25100℃时，PN20介质：水或乙二醇溶液材质：阀体-青铜阀瓣轴/阀盖-黄铜平衡锥-DZR黄铜O型圈-EPDM型号：W-JP45X-10Q/16Q规格：DN50-DN300（DN350~DN400需定制）连接方式：法兰连接工作温度：-10~120℃承压等级：PN10、PN16介质：水或乙二醇溶液材料：阀体-球墨铸铁阀瓣-球铁+EPDM包胶阀盖-球铁手轮-尼龙(DN50~DN100)/铸铝(DN125~DN200)球铁(DN250~DN400)指示器/升降盘-尼龙主要优点：数字手轮显示——便于调试读数，显示精确设定值可锁定——防止非专业人员随意操作可关断——起到截止阀的作用可测阀门关断压差——便于对系统进行故障诊断定流量多功能阀此阀由阀体、阀座、阀杆、弹簧、阀瓣等零件组成，具有截止、止回、平衡三种功能，可替代泵出口截止、平衡、止回阀三种阀门，实现一阀多用、节省成本、和减少安装空间的目的。安装位置：安装于水泵出口，如机房冷冻水泵出口处。型号：W-JH45X-10Q/16Q承压等级：PN10、PN16规格：DN50~DN350工作温度：-10~120℃介质：水2.压差控制方案压差控制方案的主要目的是保证末端控制阀或支路供回水管网之间的压差恒定，不受其它末端或支路流量变动引起系统压差波动的影响。只有压差恒定才能确保自控系统正常工作。下面先介绍下室内温度是如何控制的。室内温度控制要做好精确稳定的温度控制，首先要了解空调室内温度调节的原理，如图1所示为室内温度调节的闭环控制回路。通过温控面板可以设定需要的房间温度Tsp，当房间由于外界干扰引起温度波动时，