如何提高空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性?

　　如何提高空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性?

　　空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性直接決定了整個系統(tǒng)的制冷效果、能耗水平和運行可靠性。提高其水力穩(wěn)定性是設(shè)計和運行中的核心問題。今天我們將討論這個話題。

　　一.液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義

　　液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性在理論上有明確的定義和定量指標(biāo)：它是指系統(tǒng)中的熱用戶(或終端設(shè)備)在其他用戶流量變化時保持自身流量不變的能力。

　　水力穩(wěn)定系數(shù)y定義為用戶指定的流速(Vg)與操作條件變化后可能達到的最大流速(Vmax)之比。

　　y=Vg/Vmax

　　該系數(shù)值的范圍為0到1。

　　-當(dāng)y=1時，這意味著無論系統(tǒng)的其他部分如何變化，用戶的流量都保持恒定，這是液壓穩(wěn)定性的理想狀態(tài)。

　　-當(dāng)y→ 0,這表明，即使系統(tǒng)其他部分的微小變化也會導(dǎo)致用戶流量的劇烈波動，這是一種極其不穩(wěn)定的狀態(tài)。

　　通過流體力學(xué)分析，可以得出穩(wěn)定系數(shù)與系統(tǒng)阻力之間的關(guān)系：

　　圖像

　　在哪里?

　　-ΔPy——用戶系統(tǒng)本身(包括終端設(shè)備、調(diào)節(jié)閥和支管)的壓力損失。

　　-ΔPw——管網(wǎng)主管道(即系統(tǒng)主管道)的壓力損失。

　　該公式揭示了提高水力穩(wěn)定性的核心矛盾和基本途徑：要提高穩(wěn)定系數(shù)y，需要相對降低主管壓降ΔPw或相對增加用戶系統(tǒng)壓降ΔPy。

　　二.采用差異化設(shè)計，增加主管直徑

　　1.差動設(shè)計優(yōu)化：差動系統(tǒng)管路簡單，投資低，但其固有特點是每條回路管路的長度不同，導(dǎo)致水力阻力存在顯著差異。根據(jù)穩(wěn)定性公式，水泵附近主管的壓降ΔPw相對較小，其穩(wěn)定性系數(shù)y相對較高;由于主管道較長，最不利的回路穩(wěn)定系數(shù)y較低，使其最容易受到其他回路的干擾。因此，在不同路徑的設(shè)計中，應(yīng)進行精確的水力計算，合理規(guī)劃管道，盡可能減少最近回路和最不利回路之間的阻力差，為系統(tǒng)自平衡奠定良好基礎(chǔ)。

　　2.適當(dāng)增加主管道的直徑：根據(jù)公式，管道的阻力與直徑的5次冪成反比。因此，稍微增加管徑可以顯著降低主管的壓降ΔPw。從理論上講，適當(dāng)增加主管的直徑對提高管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性有重大影響。

　　三.減少平衡閥的使用，盡量使系統(tǒng)自平衡

　　依靠大量靜平衡閥的傳統(tǒng)方法是通過增加額外的局部阻力來實現(xiàn)流量分配，從而“阻斷”流量。本文主張減少平衡閥的使用，最大限度地提高系統(tǒng)的自平衡性。實現(xiàn)自我平衡的關(guān)鍵在于：

　　-增加末端調(diào)節(jié)閥的重量：確保在每個末端分支中，電動調(diào)節(jié)閥(動態(tài)調(diào)節(jié)元件)完全打開時的阻力占其總分支阻力的大部分(通常建議不小于50%)。這本質(zhì)上是一種“增加用戶系統(tǒng)壓降ΔPy”的主動和設(shè)計方法。當(dāng)閥門的阻力在支管中占主導(dǎo)地位時，其開度變化對其自身流量有很強的控制作用，受主管壓力波動的影響較小，導(dǎo)致穩(wěn)定系數(shù)y增加。

　　-平衡閥的作用和定位：平衡閥應(yīng)被視為系統(tǒng)調(diào)試過程中使用的“微調(diào)”工具，以消除不可避免和固有的不平衡，而不是日常操作的必需品。減少不必要的平衡閥從根本上降低了系統(tǒng)的局部阻力，這有利于降低泵頭和能耗。

　　四、 其他提高穩(wěn)定性的措施

　　1.采用變頻水泵和壓差控制：在變流量系統(tǒng)中，使用變頻水泵根據(jù)系統(tǒng)最不利回路(即穩(wěn)定系數(shù)y最低的回路)的壓差信號調(diào)節(jié)泵速。這可以動態(tài)地保持穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力背景，并避免由于高泵壓頭而加劇并聯(lián)回路之間的相互干擾。

　　2.優(yōu)化泵選擇：避免選擇揚程過高的泵。水泵的揚程只需要克服設(shè)計條件下最不利回路的阻力，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。水泵過多是系統(tǒng)壓力波動、不穩(wěn)定和能源浪費的根本原因。

　　3.良好的系統(tǒng)設(shè)計和施工：合理布置管道以減少局部阻力，設(shè)置有效的自動排氣裝置以防止空氣堵塞，保持良好的水質(zhì)以防止結(jié)垢，所有這些都是確保系統(tǒng)水力特性不會隨時間惡化的基礎(chǔ)。

　　綜上所述，提高空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性是一項嚴(yán)格的系統(tǒng)工程。通過適當(dāng)增加主管直徑以減小ΔPw，增加末端調(diào)節(jié)閥的重量以增大ΔPy，可以構(gòu)建一個具有良好自平衡能力和內(nèi)部穩(wěn)定性的系統(tǒng)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的高效、節(jié)能和穩(wěn)定運行。