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讲师 | 意大利斐夫-何江 讲座摘要 一章：水力失调的弊端 二章：系统的水力失调 三章：热输入考虑 四章：混水中心 大家好，很高兴今天和大家交流。今天我和大家交流分享的话题是地暖系统的水力平衡系统和地暖系统的混水系统。首先申明，意大利斐夫公司是能够对采暖系统提供整体解决方案的公司，同时也能够提供全套全系列产品的公司。但今天我和大家讨论的内容纯粹涉及技术方面的，不涉及具体品牌和产品。 我想我们搞暖通的人都知道的： 1：提高末端用户的舒适性（解决近热远冷）。 2：进一步降低系统的能耗。 这里我想从具体的原理来说明水力失调度的大小，最主要的是我们做了一个系统后如何去解决水力失调。当末端流量大于设计流量时候，其散热量也增大，但我们都知道，当流量增大20%，其热耗增大的幅度约7%，那么其回水温度势必会增高，不利于节能。 ①节：基础知识 在供热空调系统中，我们都知道要解决水力失调（系统达到水力平衡），我们是把这个重担交给了水力平衡阀（阀门种类有：静态阀和动态阀（流量&压差型）,那么我们先需要了解一点有关阀门的基础知识。 阀门的流通能力Kv：阀门开度在某一状态时，其阀门两端的压降达到1bar时候，其流过阀门的水量（默认密度为1，单位为m3/h）。 阀门的最大流通能力Kvs:阀门打到最大时候的最大流通能力。 阀门的压降：bar 他们之间的换算关系： 在这里，有的人会产生疑问，认为平衡阀在地暖系统中起不到作用（主要是因为地暖系统的系统太小）,后续我们将以数据的形式给大家说明。 同样说明，在系统中，平衡阀的作用是将系统平衡，为控制阀的有效控制提供一个利好的环境。 ②节：地暖系统的简化说明 我将地暖系统简化（模块化），热源侧，管道侧（一侧），混水中心（热交换，将高温水置换成低温水），二侧管道侧。 在此系统中，我将末端系统更加简化：如下图： 将末端系统简化成两个阀门串联，然后并联成一个系统。 具体的来讲，就是集分水器上阻力，以及末端地暖管的阻力。 对于管子来讲，我们国家标准规范上也有相应的对应流量和阻力的数值，对于进口的管子，各个厂家都会提供相应的技术参数。 现以PERT-AL-PERT铝塑管为例，（16-12）： 安装的过程中我们当前通常的设计参数：100w/㎡, 间距15-20cm，温差5度。 即每个平方5-6米的管路。在这里，我为了简化，计算表格如下： 在这里，我们依据各个参数得出的计算结果，基础参数：房间面积和负荷以及设计参数，这些参数应该是结合了实际。 在这里，我们可以看出： 其末端的管路长度不同。 其末端在设计流量下的阻力大小差别很大。（应该说是差别近10倍）。 这里，结合实际使用的，和集分水器相结合， ①节：应用普通的集分水器 如下图 无内置阀芯，在实际应用中，其内部阻力很小，可忽略不计，（或者说是其各个支路的流通能力很大，远远的大于其末端管路的流通能力）。 根据前面的理论计算可以得知，两个设备（阀门）串联时，其结合后的整体设备的流通能力的大小主要取决于原设备的最小的那个设备的流通能力（略小于）。 所以应用这样的集分水器，如果要保证系统运行时候各个回路的的流量，则其资用压头需要保证约5.6米。 则各个回路的具体流量如下： 有的人会讲，应用各个回路的控制来解决。重申，控制解决不了平衡。当系统的各个回路都打开时，回路短的的输出负荷相对大，那么这个房间会在较短的时间内热，当其温度达标关闭后，其他房间才会得到多的热量，想想我们的初衷，我们设计的时候是各个单位平方得到相同的热负荷，也即希望各个末端的温度同升同落梯度相同。 还有人讲，做等管路设计，等管路设计是没有问题，但其解决不了分区温控的功能。 以上系统在运行时候的实际情况是什么？ 如果我们设计了一个房间，正好是这样，那么如果说要保证末端的最不利环路的流量，那么整个系统是过流60%的。这个时候，我们需要一个大的循环水泵，（水泵在总流量2.07T/h时候的扬程至少大于5.6m），因为同时要考虑混水中心的压降和其他管壁以及局部阻力的压降。 选取另一个极端，按照设计的总流量为1.3m3/h，系统流量正好，那么： 在这里，我们可以看到，其偏离度仍然很大。也即无论是哪种运行，其水力失调是无法避免的。 水力失调造成的后果，我们搞供热空调人都知道，“能耗高”、“远冷近热”、舒适性差。 想想我们已经做过的案例，当我们给客户做的项目中，当末端的管路长度不等时，有没有出现不热的房间？ 而对于应用这样的集分水器，我们没有办法解决其水力失调，有人讲了，可以对各个回路上加装一个平衡阀来解决彼此的失调。答案是可以的，但在应用的过程中我们要和实际相结合， 第一：空间是否可行？ 第二：阀门的调试过程需要测量，那么在现场是否可以具备测量？ 以上是对于应用普通集分水器的系统。当然了，初步解决水力失调的我们可以应用带有内置阀芯的集分水器。 ②节：应用带有内置阀芯的集分水器 见下图： 大家记得前面我做的简化图： 应用此类集分水器，由于集分水器具有内置阀芯，故串接末端管路后，达成一个新的系统，其具体的水力特性阻力见下表。 具体的设计参数如前面所述：100w/㎡, 间距15-20cm，温差5度。 即每个平方5-6米的管路。 对于每个集分水器来讲，其内置阀门的阻力各个厂家均有参数表：
其各个回路的内置阀芯均可以调节，同时调节后的大小对应的阻力曲线各个厂家的技术参数样本上均有明确的表示。
当我们将此类集分水器安装后，不调节，则其具体的参数见下表：
和前面的图表做对比： 1：安装带内置阀芯的集分水器，其阻力较没有内置阀芯的集分水器要大，（或说起流通能力小）但变化的比例很小，之前对于此系统中总的流通能力为：2.76，之后为2.53，降低了8.4%。 2：如果保证最不利环路的末端的设计流量，那么系统仍然会失调，失调度仍然很大。 3：为了达到平衡，我们肯定是要付出代价的，在这里，其最不利环路的代价就是资用压头的增大，具体增大多少，按照此项目中，增加0.78米水柱的扬程。 所以，有内置阀芯，调节其各个回路的内置阀芯，达到各个回路的阻力匹配。达到系统的平衡。如下表格参数。
如上，按照理想的调试，我们调节集分水器的内置阀芯，可以达到系统的全面平衡（各个回路的平衡）。 看似完美，但会有新的问题： 第一：实际运行过程和设计是不是完全吻合？对于我们提供的设计参数，负荷参数是否匹配对？ 末端设计的温差是否合理？ 从而得到的流量是否合理，即设计流量是否合理？（这个话题老生常谈，这里不加赘述），但确定一点，任何系统，其最后的负荷必须要确定，设计温差必须确定，即最终末端侧的循环流量必须确定。 第二：当设计流量（温度）确定后，系统做好，我们如何去保证末端和设计时候相同，即设计的流量和实际运行的流量相等（或其偏差不大）？当前各个支路的流量的实际大小多少？各个支路的水力失调度多少如何确定？（具体值或大小怎么知道）？ 第三：我是加装了带有内置阀芯的集分水器，我如何调节各个回路的内置阀芯的刻度（有人讲，按照图表），但图表选择的时候需要基本的参数，这个参数是流量，那么这个流量如何去确定？实际流量？设计流量？（二者流量相等吗？）我们不知道。 第四：水力平衡调试是在系统运行的初期，不是运行时间很久后才调试，按照传统的办法调试（地表温度法，回水温度法）我个人认为只做参考，因为项目在初期和运行一段时间后其负荷是不同的。 在这里边，最终说明白就是设计流量和实际流量的吻合。而对于实际流量，我们也有相应的集分水器来直观的看到其流量。 ③节：应用同时具备内置阀芯和流量计的集分水器 见下图：
这类集分水器，当前各个品牌都具有。其可以直观的看出各个回路的流量，如果说应用此类集分水器，那么各个末端的流量平衡将会很简单的调试出来。 另：有的朋友可能觉得系统中各个回路的流量大小和实际不符合，那这个就和我们的设计相关，这里采用的是5℃温差，如果说设计10℃温差，那么其流量将降低一半。 同理，我们设计时候对于各个末端的负荷设计也可以采用不同的负荷，对于不同的设计负荷，其对应的流量也不同。具体之间的水力失调度（因为其为相对值）来讲，是不变的。 末端的水力平衡解决了，那么对于同一个项目来讲，那么末端的温度将会同时升高或同时降低，这个时候，对于末端的温度控制才会随心所欲，有的放矢。 这样，一个平衡的末端系统，我可以抽象成一个末端，一个模块，对于这个模块末端我们可以整体的考虑。 对末端的热输入，按照我们的规范要求：
这里强调，民用建筑的供水温度不应大于45℃。同时对于地表明温度有最高限制。这样而来，我们对末端的输入水温最高不得高于45度（这个是极值），实际运行中，一半应该是低于这个温度值。 为了保证这一点，我们需要引入一种设备，即将高温水转换为低温水。在这里我引入的是混水中心。 混水中心原理： 又叫混水中心，混水回路，混水器等，但原理相同，即系统中一部分高温水加一部分低温水，达到中间的一个温度的适当低温水。 如下图：（简单的基本原理）
相对比较复杂的混水中心的系统图：
混水中心在系统中达到既定设计要求，至少要实现或具备如下功能： 第一：二次侧的总出水量可调，（一个混水中心不是万能的，对不同的末端面积其流量必须可调）。 第二：二次侧的供水温度必须可调（按照我们现在的系统，民用：35-45℃范围内，那么混水中心的二次侧的温度调节范围必须涵盖此范围）。 第三：由于末端是一个变流量系统（分室分区温控），那么其对于二次侧的循环水泵来讲，需要有过载保护（差压保护）。 第四：二次侧的供水设定后，实际应用过程中是否达到其设定温度（调节阀是否好用），最好有相应的直观温度计可以看到温度。 第五：一次侧有循环水泵，需要对一次侧的循环水泵有保护（有人讲，锅炉本身也有旁通保护，但需要考虑在系统运行时，此旁通的旁通量是否能够满足）？ 其他功能如排气、泄水、排污、安装的便利性等也需要。 |
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