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11/15/20101空调供热系统全面平衡解决方案2010年11月19日北京什么是水力平衡-《全面水力平衡》TA全面水力平衡是关于冷热量高效率生产、输送和分配的方法，包括３个必要条件：1、设计工况下，每个设备都能够获同时得设计流量(流量偏差+-10%)2、一二次环路之间的流量要兼容作者：罗伯特博士2、一二次环路之间的流量要兼容(保证末端设备设计供水温度）3、部分工况下，控制阀两端的压差不能变化太大(控制阀最小阀权度=0.25)作者：罗伯特博士第一个条件:所有末端装置必须达到其设计流量1.所有末端设备能获得设计流量(流量偏差：+-10%）seminarpresentation\simulator\SIMUL5STAD-C-GB.XLS不平衡主机平衡3TA静态平衡阀产品静态平衡阀，其主要用途是改变系统的阻力特性，从而达到流量分配的目的。阀门基础知识压差和流量的基本关系：在空调系统中，对阀门、管道、末端设备等水力元件，流量和压差之间始终有如下关系（稳定状态）：2qP∝ΔP1P2q△P这样，如果通过设备的流量变为原来的2倍，压差就变为原来的4倍。例q增加15%，ΔP增加1.15²-1=0.32ΔP增加20%，q增加1.20.5-1=0.1△P阀门基础知识•对一定开度的阀门而言，流量和压差之间的关系为•Kv值表征流体流通面积的大小qKvPdensity=Δq单位m³/hΔP单位bar对于水,比重=1例：通过阀门的压差为30kPa，其Kv值为3.2。流量为qxxq==10032301753.kPal/hΔP(bar),q(m³/h)ΔP(kPa),q(l/s)ΔP(mmWG),q(l/h)ΔP(kPa),q(l/h)qKvP=ΔqKvP=36ΔqKvP=10ΔqKvP=100ΔΔPqKv=⎛⎝⎜⎞⎠⎟2ΔPqKv=⎛⎝⎜⎞⎠⎟362ΔPqKv=⎛⎝⎜⎞⎠⎟012.ΔPqKv=⎛⎝⎜⎞⎠⎟0012.KvqP=ΔKvqP=36ΔKvqP=01.ΔKvqP=001.Δ11/15/20102阀门基础知识•对应不同的开度，即有不同的Kv值•曲线表明Kv值是阀门开度的函数，这是阀门的内在特性•阀门全开时的Kv值为Kvs行程/开度静态平衡阀的应用支管支管平衡阀立管主管主管平衡阀（合作阀）立管平衡阀末端平衡阀静态平衡阀的安装•推荐安装在回水管上（与动态压差平衡阀配套使用除外）•正确安装阀门方向以及确保直管段长度以获得良好的精确度•静态平衡阀和泵/电动阀之间至少保证10倍管径长度的直管段距离5D2D10D不正确的解决方案——同程设计关于同程设计1.多数情况需要第三根管•成本增加•压差增加•热量损失增加2.只解决了管路的不平衡问题•很多情况下，末端设备并不一致•管路阻抗的增加会加剧部分负荷时的不平衡性管路阻抗的增加会加剧部分负荷时的不平衡性3.同程管路系统平衡调试困难•比例法、补偿法及TA平衡法不能应用•只能使用迭代法，费时费力4.许多设计采用同程+平衡阀的方式•只解决了上述第2个问题•完全可以由异程+平衡阀替代，系统运行更好正确的解决方案——静态平衡阀11/15/20103各种各样的平衡结果1001001001001003kPa11kPa10kPa15kPa22kPa20kPa15kPa6kPa2kPa5kPa4kPa3kPa100100100100100=43kPa=50kPa1.220kPa15kPa20kPa10010010010010010kPa25kPa=50kPa=65kPa2.3....18kPa17kPa22kPa29kPa33kPa32kPa37kPa44kPa水力模块每个回路均有一个平衡阀异程管路系统12主平衡阀3模块划分模块划分简化图纸很重要模块划分=第一种方案模块划分=第二种方案11/15/20104模块划分=找出次级模块(1)模块划分=找出次级模块(2)模块划分=找出次级模块(3)模块划分=A.5A.6平衡阀放置完毕AA.4静态平衡阀的选型•根据流量和压降算出Kv值•根据Kv值在开度75%的位置选定平衡阀例:例:流量=0.45l/s压差=10kPaSTAD25，2.4圈静态平衡阀精度曲线STADSTAFSetting[turns]Setting[%]相对误差相对误差平衡调试前平衡阀的压降△P是通过图纸数据计算得来。图纸和实际施工总是存在差别。选择阀门的开度，使其总是处于总开度的75%左右。上图成立的前提条件是保证平衡阀前后足够的直管段长度11/15/20105TA静态平衡阀特点1.AMETAL®合金（专利）9金属模具高压精密铸造，铸造孔较少9具有较好的机械性能9具有优秀的防脱锌能力o合金的配方经过长期的实验发展，铜含量较高，并且添加了硅元素o优化的晶体结构TA静态平衡阀特点2.平衡式阀芯9法兰联接阀门阀芯为此结构9阀门可轻松关闭9手轮体积很小，节省安装空间平衡孔p1p2p1TA静态平衡阀特点3.数字手轮显示器9齿轮定位，精确显示，校准方便9读数清楚地显示于手轮正面，阀门保温后依然可方便读取9设定值可锁定TASelect软件选型界面TASelect软件选型界面调试•一般情况下，平衡阀上的压降未知，即设定位置不能确定，因此需要现场调试•平衡调试非常重要•正确的调试方法，能够使系统达到真正的平衡o比例法补偿法√o补偿法√oTA平衡法√11/15/20106TA平衡法–平衡步骤•合作阀全开。•平衡阀50%打开或者设置在欲先设定位置。Partnervalve12345TA平衡法–平衡步骤•1.测量压降(50%打开或者设置在欲先设定位置)•2.关断阀门，测量压降。•3.再打开阀门(50%打开或者设置在欲先设定位置)•4.输入设计流量，然后到下一个阀门。Partnervalve12345TA平衡法–平衡步骤•根据CBI依据设计流量计算的数值设置平衡阀的开度。•模块中每个回路获得平衡，同时每个阀门也获得了昀小压降。•在随后的步骤设置合作阀至设计流量。Partnervalve12345TA-SCOPE自动确认参考阀门•昀远端的回路经常不是参考回路(昀不利回路)20kPa1240kPa20kPa320kPa4515kPaOrtheminimumdifferentialpressureabove3kPaatdesignflowwiththebalancingintheindexcircuit3kPa40kPaIndexfullyopen.12kPa20kPa2120kPa10kPa7kPa20kPa315kPa546kPa•TA平衡法内置于TA-SCOPE内,精确指出昀不利环路的平衡阀。•设置此回路昀小压降。自动确定最不利回路第二个条件:一二次回路流量要相匹配2.一二次回路流量要相匹配(保证合理的供水温度)seminarpresentation\simulator\SIMUL5STAD-C-GB.XLS不平衡主机平衡3611/15/20107流量匹配由于输配侧水泵选型偏大，输配回路流量会大于生产侧能提供的流量。于是就存在供水和回水的一个混合点ABoilers100%80°C72°C180%AInteractivity-Compatibility37点A。供水温度比设计工况要低。Distribution80%180%60°C60°C60%80%100%温度偏差与过流的影响60%80%100%120%散热量散热量昀终结果:出0%20%40%20304050607080380%20%40%0%50%100%150%200%流量供水温度[°C]温度降低:散热量-28%流量增大:散热量+15%昀终结果:出力下降现实：室外温度室外温度4040度时度时,,许多中央空调大楼开窗！许多中央空调大楼开窗！39现实:水力不平衡导致自控失效的实例香港某写字楼国内一机场头等舱候机室法国马赛一宾馆40香港某写字楼x=U-x0-10volts0-100%k2k30-100%0-100%k4k5x传感器设定温度U末端设备控制器驱动器阀门房间外部负荷x流量能量输出行程信号k1自控系统实现室内舒适度41x=测量的温度在自控系统和风系统正常工作的情况下自控系统对温度的控制取决于正确的流量断流•设备无法正常换热，空调达不到制冷/热效果欠流•设备不能取得应有的制冷/热效果，即使自控系统正常工作,室内温度也无自控系统对室温的控制取决于正确的流量使自控系统正常工作,室内温度也无法实现过流•自控系统不能有效控制末端出力,部分设备发生过流,出现过冷或过热问题,耗能浪费严重;水泵和主机效率降低欠流过流4211/15/20108过流的代价--末端设备特性曲线60%70%80%90%100%功率TqPΔ⋅∝当末端设备流量降低,出力随之降低，但由于温差ΔT增加，430%10%20%30%40%50%0%20%40%60%80%100%流量出力随之降低，但由于温差ΔT增加，因此出力与流量是非线性关系.200%额定流量只能约实现110-120%出力，但造成其他末端无法达到设计温度，同时系统能耗增加第三个工况条件:控制阀两端压差要恒定10090807060504030201000102030405060709010080Flowin%Lifthin%1009080706050403020100010203040506070901008010090807060504030201000102030405060709010080Heatoutputin%=+Heatoutputin%Flowin%Lifthin%末端设备出力特性调节控制阀的特性出力与行程的关系BMS自控出力出力流量流量行程行程44末端设备出力特性调节控制阀的特性出力与行程的关系末端需要50%出力时，由于压差(ΔP)增大造成过流,末端出力70-100%！01020304050607080901001020304050607080901000Poweroutputin%ControlvalveliftValvecharacteristic:EQM=0.33R=25Hx4DesignHx10行程出力Q=Kv√ΔP全面平衡必要条件3:控制阀昀小阀权度=0.25阀权度：控制阀在多大的程度上能够控制流量，有效调节末端设备出力。阀权度是动态变化的，直接影响自控系统的效果。qppVSTADHC控制阀关闭流量控制阀全开并通过设计PPΔΔ=β45Q=Kv√ΔP00.250.51.0β差一般优秀阀权度对室温控制品质的影响阀权度β低意味着，控制阀特性扭曲程度越大，自控系统无法精确稳定地控制室内温度！7080901000.10.250.51流量%8090100Poweroutputin%Hx4Hx10出力室温46控制阀特性0102030405060700102030405060708090100行程%0102030405060701020304050607080901000ControlvalveliftValvecharacteristic:EQM=0.33R=25Design行程控制系统特性压差控制的目的确保控制阀两端压差稳定：•确保稳定及精确的调节型控制•降低末端控制阀产生噪音的危险•确保恶劣条件下阀门也可关闭行使运行使用：•动态的平衡，适应变流量工况•调试过程独立、简单•分阶段建设运营项目的优秀解决方案解决方案——差压控制STAPDA516DA50KTM51211/15/20109STAP产品结构gf1.设定压差2.手轮可关断3.毛细连接管，排气4.测量点cde测量点5.连接泄水件（可选）TA不仅通过了ISO9001认证，而且是行业内首先通过环境标准ISO14001认证的公司之一。技术特性ISO14001认证的公司之。技术特性压差设定是可调的，并且不必拆卸阀门，也不必停止系统运行。小口径阀门也同样如此。STAP的最大压降。小于此压降STAP可以安全关闭。技术特性最高工作温度（120℃）是根据薄膜的使用寿命和弹性保持能力确定的。最低温度和STAF相同（阀体相同）。STAPDN65到100有两种压差范围：20~80kPa和40~160kPa