0 引言
我國建筑用能已超過全國能源消費(fèi)總量的1/4，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。針對當(dāng)前現(xiàn)狀，作為暖通設(shè)計(jì)工作者，我們應(yīng)該做些什么呢？現(xiàn)在各地圖紙的審查機(jī)構(gòu)對節(jié)能審查都比較嚴(yán)格，就暖通空調(diào)專業(yè)來說，要求必須有詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算、水力平衡計(jì)算，且均為強(qiáng)制性條文。在負(fù)荷計(jì)算中，有眾多的專業(yè)軟件，其準(zhǔn)確度已經(jīng)滿足了現(xiàn)在的使用要求；但水力平衡的計(jì)算的軟件較少，不少設(shè)計(jì)人員不進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算，盲目的濫用平衡閥。包括熱力入口處的平衡閥、每層水平干管與立管連接處的平衡閥。
1 規(guī)范的有關(guān)規(guī)定和理解
（1）文獻(xiàn)[1]中“4.9.4分戶熱計(jì)量熱水集中采暖系統(tǒng)，應(yīng)在建筑物熱力入口處設(shè)置熱量表、壓差或流量調(diào)節(jié)裝置、除污器或過濾器等”。文獻(xiàn)[2]中“5.2.2集中供熱系統(tǒng)中，建筑熱力入口應(yīng)安裝靜態(tài)水力平衡閥，并應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡調(diào)試”。文獻(xiàn)[1]中“4.8.14采暖系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路，應(yīng)設(shè)置關(guān)閉和調(diào)節(jié)裝置……”
（2）對規(guī)范的理解，根據(jù)文獻(xiàn)[1]的規(guī)定，在熱力入口處使用自力式壓差控制閥或自力式流量控制閥，自力式壓差控制閥安裝在變流量系統(tǒng)中，自力式流量控制閥安裝在定流量系統(tǒng)中。根據(jù)文獻(xiàn)[2]的規(guī)定，所有熱力入口處均安裝靜態(tài)的水力平衡閥。根據(jù)文獻(xiàn)[1]中4.8.14的規(guī)定，在每層水平干管與立管連接處是否需要安裝平衡閥，應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求和計(jì)算確定。此規(guī)范是明確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?BR> 2 存在問題
根據(jù)規(guī)范的要求，現(xiàn)在設(shè)計(jì)文件上都在單元熱力入口設(shè)置自力式壓差（流量）平衡閥，但是否有必要，一般都沒有做詳細(xì)的計(jì)算和研究。在一個(gè)建筑群中，熱交換站（冷凍機(jī)房）要負(fù)擔(dān)多個(gè)建筑，在室外管道中，多采用枝狀管網(wǎng)，因此都有*不利的環(huán)路，在*不利環(huán)路上，是否也需要設(shè)置平衡閥呢？在每層水平干管與立管連接處，是否需要平衡閥呢？
（1）在室外管網(wǎng)中在*不利環(huán)路上設(shè)置平衡閥后，水泵的揚(yáng)程將增加，其他環(huán)路的平衡閥需要克服的阻力也增加，因此，建議在*不利的環(huán)路上不設(shè)置平衡閥，建議在規(guī)范上更改為“根據(jù)需要設(shè)置平衡裝置”，也不是一概而論的要求所有的熱力入口設(shè)置平衡裝置。
（2）在室外管網(wǎng)中設(shè)置靜態(tài)平衡閥或自力式流量平衡閥或自力式壓差平衡閥也不應(yīng)該一刀切，就現(xiàn)在的民用建筑，特別是住宅采暖項(xiàng)目中，筆者認(rèn)為使用靜態(tài)平衡閥已經(jīng)可以滿足要求了，因?yàn)椴膳到y(tǒng)中，一個(gè)熱力入口所承擔(dān)的戶數(shù)可能12～40戶之間，行為節(jié)能的情況和不使用采暖系統(tǒng)的情況，在這樣數(shù)量的情況下，從概率的角度來說，每個(gè)熱力入口的情況應(yīng)該是接近的，流量變化的幅度接近，流量變化的步調(diào)接近，因此，可以在動力中心進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)，如改變水泵的轉(zhuǎn)速等。
（3）在民用建筑，特別是住宅采暖項(xiàng)目中，一方面在每個(gè)采暖末端均設(shè)置有溫控閥，當(dāng)熱力入口總流量稍微有變化時(shí)，可以通過溫控閥調(diào)節(jié)；另一方面，采暖本身都具有熱惰性，某一段時(shí)間內(nèi)，采暖末端流量發(fā)生變化，不會對房間溫度有較大幅度的影響，因此，沒有必要要求，在各個(gè)時(shí)間，采暖末端都在設(shè)計(jì)流量下運(yùn)行。
（4）在熱力入口設(shè)置自力式壓差平衡閥并不能夠真正起到使設(shè)備的流量穩(wěn)定在設(shè)計(jì)流量。因?yàn)楫?dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，自力式壓差平衡閥到采暖末端設(shè)備之間的管道流量發(fā)生變化，其阻力也發(fā)生變化，進(jìn)而設(shè)備進(jìn)出口之間的壓差發(fā)生變化，所以設(shè)備的流量也發(fā)生變化。出現(xiàn)過流量現(xiàn)象。
（5）在某些特殊項(xiàng)目中是可以安裝自力式壓差控制閥。當(dāng)系統(tǒng)末端較少且流量較大、使用規(guī)律性差、對溫濕度要求較高時(shí)，可以在總管上設(shè)置自力式壓差控制閥，如在一些醫(yī)院項(xiàng)目，一個(gè)系統(tǒng)承擔(dān)多個(gè)手術(shù)室空調(diào)時(shí)，建議在總管上設(shè)置自力式壓差控制閥。
3 平衡閥的位置
建筑物內(nèi)每層與立管連接的水平管是否需要設(shè)置平衡閥，應(yīng)經(jīng)過計(jì)算確定。此處規(guī)范是明確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，但設(shè)計(jì)人員實(shí)際操作中有兩種錯(cuò)誤的做法：①在每層與立管連接的水平管均安裝平衡閥；②在每層與立管連接的水平管均不安裝平衡閥?，F(xiàn)在假設(shè)幾種條件，通過計(jì)算予以說明。
（1）6層住宅樓散熱器采暖，1梯2戶，層高3m，每戶熱負(fù)荷4kW，戶內(nèi)阻力40kPa，供回水溫度80℃/60℃，立管控制比摩阻30～60Pa/m，計(jì)算1層和6層的不平衡率。
根據(jù)文獻(xiàn)[4]中2.9.5規(guī)定，在雙管系統(tǒng)中，應(yīng)考慮重力作用壓頭的影響，重力作用壓頭的公式為：
H=（2/3）×h×g（ρ1-ρ2） （1）
式中：H為高差產(chǎn)生的重力作用壓頭，Pa/m；
g為重力加速度，m/s；
ρ1為回水密度，kg/m；
ρ2為供水密度，kg/m。
H=（2/3）×15×9.81（983.24-971.83）=1119Pa。
根據(jù)表1、2的數(shù)據(jù)，1層與6層的不平衡率為（1579-224-1119）/40000＝0.6%＜15%，因此，不用設(shè)置平衡閥。
表1 6層采暖立管水力計(jì)算表
表2 1層采暖立管水力計(jì)算表
（2）18層住宅樓散熱器采暖，1梯2戶，層高3m，每戶熱負(fù)荷4kW，戶內(nèi)阻力40kPa，供回水溫度80℃/60℃，立管控制比摩阻30～60Pa/m，計(jì)算1層和18層的不平衡率。
H=（2/3）×51×9.81（983.24-971.83）=3805Pa。
根據(jù)表3、4的數(shù)據(jù)，1層與18層的不平衡率為（6256-483-3805）/40000＝4.9%＜15%，因此，不用設(shè)置平衡閥。
表3 18層采暖立管水力計(jì)算表
表4 1層采暖立管水力計(jì)算表
（3）6層住宅樓地板輻射采暖，1梯2戶，層高3m，每戶熱負(fù)荷4kW，戶內(nèi)阻力40kPa，供回水溫度55℃/45℃，立管控制比摩阻30～60Pa/m，計(jì)算1層和6層的不平衡率。
H=（2/3）×15×9.81（990.25-985.73）=443Pa。
根據(jù)表1、2的數(shù)據(jù)，1層與6層的不平衡率為（1579-224-443）/40000＝2.3%＜15%，因此，不用設(shè)置平衡閥。
（4）18層住宅樓地板輻射采暖，1梯2戶，層高3m，每戶熱負(fù)荷4kW，戶內(nèi)阻力40kPa，供回水溫度55℃/45℃，立管控制比摩阻30～60Pa/m，計(jì)算1層和18層的不平衡率。
H=（2/3）×51×9.81（990.25-985.73）=1508Pa。
根據(jù)表3、4的數(shù)據(jù)，1層與18層的不平衡率為
（3969-483-1508）/40000＝5%＜15%，因此，不用設(shè)置平衡閥。
（5）6層住宅樓中央空調(diào)，1梯2戶，層高3m，每戶熱負(fù)荷5kW，戶內(nèi)阻力60kPa，供回水溫度7℃/12℃，立管控制比摩阻50～150Pa/m，計(jì)算1層和6層的不平衡率。
根據(jù)表5、6的數(shù)據(jù)，1層與6層的不平衡率為（5847-1735）/60000＝6.8%＜15%，因此，不用設(shè)置平衡閥。
表5 6層空調(diào)立管水力計(jì)算表
表6 1層空調(diào)立管水力計(jì)算表
（6）18層住宅樓中央空調(diào)，1梯2戶，層高3m，每戶熱負(fù)荷5kW，戶內(nèi)阻力60kPa，供回水溫度7℃/12℃，立管控制比摩阻50～150Pa/m，計(jì)算1層和18層的不平衡率。
根據(jù)表7、8的數(shù)據(jù)，1層與18層的不平衡率為（19848-2105）/60000＝30%＞15%。
表7 18層空調(diào)立管水力計(jì)算表
表8 1層空調(diào)立管水力計(jì)算表
根據(jù)表9、10的數(shù)據(jù)，9層與18層的不平衡率為（11113-2220）/60000＝14.8%＜15%。
表9 9-18層空調(diào)立管水力計(jì)算表
表10 9層空調(diào)立管水力計(jì)算表
根據(jù)表11、12的數(shù)據(jù)，8層與18層的不平衡率為（11734-798）/60000＝18%＞15%。
表11 8-18層空調(diào)立管水力計(jì)算表
表12 8層空調(diào)立管水力計(jì)算表
根據(jù)表7～12及其相關(guān)的計(jì)算，1～8層水平支管上需要設(shè)置平衡閥，9層及其以上不用設(shè)置平衡閥。需要說明的是，上面的計(jì)算與戶內(nèi)的阻力、立管控制比摩阻、每層冷負(fù)荷都有關(guān)系，此僅為計(jì)算方法，不能作為通用的結(jié)論使用。
4 結(jié)語
根據(jù)以上的分析和計(jì)算，在熱力入口處規(guī)范上可不強(qiáng)調(diào)一定要設(shè)置平衡閥，也不強(qiáng)調(diào)要求設(shè)置什么類型的平衡閥，規(guī)定選取的原則即可。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該通過詳細(xì)的計(jì)算，確定哪些地方需要設(shè)置平衡閥，哪些層需要設(shè)置平衡閥，而不能一概的設(shè)置或不設(shè)置；設(shè)置哪種形式的平衡閥，應(yīng)該根據(jù)工程的性質(zhì)和使用情況確定。在建筑物內(nèi)部各個(gè)并聯(lián)環(huán)路，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)詳細(xì)的計(jì)算，確定哪些地方需要設(shè)置平衡閥，根據(jù)所謂自己的“經(jīng)驗(yàn)”進(jìn)行盲目設(shè)置或不設(shè)置。規(guī)范上強(qiáng)調(diào)要進(jìn)行計(jì)算的地方和一些重要的地方，設(shè)計(jì)人員要切實(shí)詳細(xì)計(jì)算。只有這樣才能使設(shè)計(jì)文件比較完善。
參考文獻(xiàn)：
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