水力平衡改造设计原理及思路

一、水力失调优化原理

水力平衡阀作用相当于电网上的可调电阻,通过系统调试时的阻力值设定,用于平衡环路上的阻力均衡。即当许多环路并联,为解决远端环路的电流(水量)达到额定电流(流量),靠近电源(冷/热源)侧的环路必须增大电阻(即增大阻力设置水力平衡阀)阻碍电流(水量)增加。引起环路阻力不平衡的原因有两个方面,一方面是系统设计中对部分环路及设备不足以提供平衡分支管路的阻力值;另一方面是施工过程中因现场施工条件限制无法按照设计图纸进行施工,增加或减少了部分额外阻力,结果破坏原有的设计平衡。要解决由于这两个原因引起的不平衡问题,需要在系统适当的位置设置静态水力平衡阀进行阻力分配和流量分配

当需要分配每一栋楼或单元的供回水温度、温差、供回水压差确定后,每一栋楼的循环水量与建筑面积相对应,根据

按照节能建筑负荷指标及供回水温差即可计算出单位面积循环水量,按照此循环流量指标分别调试各区域分支立管的流量,使之面积与供热循环水流量一一对应。

值得说明的是:由于管路延程的温度衰减、负荷渗透或供回水温度的变化,相同面积的楼栋或单元,循环流量也存在一定的差异,因此,根据入户单元的供回水温差进行调试单元的流量是非常必要的。

水力平衡的实现必须具备几个重要特性:

(1)阀门的开度能够直观显示,也就是说阀门开度的大小可通过阀杆的位置标尺明确开度大小;

(2)阀体必须带流量测量的接口,可以通过流量测试仪表实时测量分支管段的水流量,从而确保立管的水量能达到设计水量;

(3)调节后的阀门的开度位置能够锁定,确保调试完成后水力平衡不被人为破坏,因此锁定的功能对后期的运行管理特别重要;

(4)通过平衡阀的测量通道能够检测水温和供水压力,从而检查采暖的循环水温是否达到设计标准,同时也可以判断入户单元的过滤器是否脏堵,或系统安装初期供回水管路是否接错位置(通过流量测量仪表检测阀门的前后压差实现)。

综上,系统在供暖运行前期清洗完毕后,根据系统用户的入住情况分别调节各单元的循环水量,从而实现精确控制每一个单元的循环水量。

管网平衡后对系统的好处

(1)解决供暖系统的循环水流量分配不均(等同于集中供暖中有的楼层或房间永远过热或过冷,有的房间永远不热或不冷现象)。

(2)解决系统运行中因为使用时间的差异,致使部分用户供暖系统的循环水流量忽高忽低,导致房间温度忽高忽低,舒适度差(等同于集中供暖中,白天使用用户少,长期供暖房间温度偏高,晚上用户增多,房间供暖温度偏低),永远不能达到稳定舒适的环境;尤其是处于低等和中等负荷时,尽管终端设备具有精密的控制器。

(3)解决系统运行中因使用用户数量波动的影响,换热机组反复开停机频率增大,系统耗能增大,且影响主机使用寿命。

(4)解决某些房间永远也达不到所需设计温度的问题,尤其在负荷变化时。

(5)虽然生产设备的额定功率是足够的,但所设计的功率不能传送,在周末或夜晚回设后的启动中尤其如此。

(6)最为重要的是:安装平衡阀并经过调试的供热系统,系统循环系统启动后,能够有效的控制系统的供回水温差,并降低达到系统设计温差所需要的时间,从而降低系统运行时的循环水泵能耗。

二、水力平衡设计方案描述

 

分别在各单元热力入口供回水管道设置静态平衡阀,具体方案根据现场勘察绘制的二次管网平面图制定。

经过艾柯林水力平

衡调试完成,可以保证每个热力单元同时达到设计流量,避免系统前端过流、远端欠流导致的冷热不均现象;同时,做好水力平衡计算及调试,更换实际流量过大的循环水泵,实现变频泵更大的节能空间,系统用电能耗也更小。

根据每个单元
的供暖面积,初步按照50W/m2的热负荷指标、换热温差为15度(散热片)进行计算每个单元的设计流量,按照该设计流量值应用正丰软件进行选型。

三、水力计算与平衡设计说明

由于平衡阀在系统中始终是相关的,水力工况互相影响,因此其必须按照一定的系统方法进行设计,这是全面水力计算的前提,也是高效系统调试的前提。全面平衡方案一般按照模块化的设计方法。模块化的设计方法如下图所示,简单讲就是把系统化成树状结构,将系统进行逐级划分。例如下图是将一个复杂的系统进行模块化划分,系统橘红色点代表平衡阀。

接下来的水力计算,因为涉及大量参数(管长、管径、流速、管材粗糙度、局部阻力系数等),往往计算非常繁琐,且一旦后期系统设计有变动,整个系统的计算很可能需要重新进行。因此,现在往往借助计算机软件进行水力计算。艾柯林根据以上原理,并结合我们数十年水力系统设计与调试所获得的实际经验,将所有工程常用的计算参数与正丰平衡阀的参数构建数据库,并在目前暖通行业所通用的平衡调试法基础之上,开发出专业的水力平衡调试仪表,可轻松准确的实现系统全面的水力平衡。

四、设备说明

正丰平衡阀作用:

1、能够精准测量其压降、流量、温度、数据记录;

2、具备平衡、预设定、关断、测量功能;

3、平衡阀确保水系统具有合适的阻力以获得所需的流量。

应用本平衡方案,通过艾柯林完美的水力平衡调试, 确保水泵在设计流量下运行,可以保证各栋楼、各单元 入口均能达到设计流量,避免水系统的水力失调。调试完成,提供详细的调试报告:阀门型号、使用位置、设计流量、实际流量、阀门开度、 阀门压降、设计流量百分比,流量误差在+10%以内。

对于一个系统而言,水力平衡揭示了变频泵的设定点。在系统平衡调试之后,所有的额外压降全部加在主合作阀上,此时,全开主合作阀,降低水泵频率到系统获得设计流量的时候,这时的水

 

泵扬程才是系统真正需要的扬程,变频应以此为依据。这样可以获得最安全和最佳的节能效果。

 

 

五、系统脱气除污改造方案

1、系统气体及杂质排除

1)杂质对供暖的影响

A.系统存在杂质,易导致管路淤塞、结垢,水流量减小,换热效率降低。

B.系统存在杂质,其中有些杂质带有腐蚀性,导致管道腐蚀严重,甚至出现漏水、滴水现象。

C.系统存在杂质,使冷热不均,容易导致大量投诉。

D.系统存在杂质,使换热效果差,增加能源的消耗,维护管理成本上升。

E.系统存在杂质,普通过滤器过滤效果差,需要经常排污,耗费大量的劳动力。

2)气体对供暖的影响

A.系统存在气体,使系统水流量减小,换热效率降低,从而增加能源的消耗。

B.系统存在气体,容易造成管道氧腐蚀,减少管道的使用寿命。

C.系统存在气体,使系统局部或高点容易积气,造成冷热不均匀现象。

D.系统存在气体,容易导致计量不准。

E.系统存在气体,使压力波动大,定压的精度变差。

F.系统存在气体,使管道产生不必要的噪音。

综上,减少系统中的气体和杂质,才是我们进行一系列节能改造手段的前提和基础,本方案选用高效脱气除污阀,与同类设备相比,具有以下几个特点:

A.排气效率高

普通的排气阀只能排除管道中游离的气体,正丰除污脱气阀不仅能排除管道中游离的气体,还能通过螺旋式芯体将微气泡捕捉、集聚再排除。

B.过滤精度高

普通过滤器的过滤精度在0.8毫米以上,正丰除污阀过滤精度可达到5微米。

C.滤芯集污后压降小

普通过滤器集污后压降明显,正丰除污阀压降很小,不会影响过滤器后其他设备的正常使用。

D.排污时间短

普通过滤器排污需要约5分钟左右,用水将杂质冲出,正丰设计有大的集污腔,排污只需要几十秒。

 

2、方案描述

根据换热站内设备及管道布局情况,合理优化设备安装空间,在回水主管处安装脱气除污装置,小区部分单元立管顶端更换自动排气阀。排气除污装置及自动排气阀安装后,可以排除系统中存在的气体,大大减少人工放气工作量,减少水泵耗电、汽蚀及氧气对管道的损害,从而保证系统稳定高效的运转。

3、设备说明

设备过水部分的尺寸远远大于连接管,这种结构使得流体流过阀体时,在其内部形成湍流。这时流经的液体中携带的微小颗粒和微小气泡会被丝网编织芯体捕捉到(过滤精度低至5μm),在浮力和重力的作用下,微小气泡上升到顶部的集气空腔、微小颗粒下降到腔体下部的收集区域,颗粒通过下部排污阀排出,气泡则通过上部排气阀排出系统。

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