论述暖通空调系统的水力失调和流量失调问题设计新手使用

1、跟很多初学者一样，刚开始时有很多暖通问题不理解，而查了很多资料，但大多资料都是相同的论调，个人觉的阐述的不是很细致和容易理解，所以本人查阅了一些资料，以防忘记，做了些个人理解的总结，其中可能有些公式或理解有错误的地方，但希望可以对暖通初学者有一点点帮助，减少一点点烦恼，就可以了。暖通高手们，见笑了！ 以下都是用本人自己的通俗易懂的文字写的，所以如有不理解的地方或需要涉及到的资料Q群189128771。多去帮助别人，与人为善对自己也是很有意义的！就像曾经的一部老电影讲的那样，人人为我，我为人人。希望大家都向电影里的主人公学习！我收集到的一些觉得有些参考价值的 商场、酒店宾馆、写字楼的空调图纸，还

2、有一些暖通空调的设计资料等都在 新浪爱问里面，需要的可以去下载，我会不断更新。网址是流量失调的含义是指：实际运行时，流过各个环路或者机组的实际流量与设计时所要求或设计时所需求的流量不相等，就流量发生了失调。水力平衡的含义是指：实际运行时，各个环路或者机组的两端外界所提供的压差与设计时此环路或机组所要求或设计时所需求的压差不相等，就发生了水力失调的问题。水力失调或者说设计时水力不平衡则将导致流量失调。静态水力失调1、暖通系统每个环路或支路的最终目的是为了获得所需要的流量Q，由公式P=Q*S，可知，为了获得流量Q，根据流速所确定的管网阻力系数S，得到了所需的环路或支路的压差P。对于每一个单独的环路

3、或支路而言，只要达到所需的压差P，就可以使该环路获得所需的流量Q。2、当两个或多个环路（支路）并联在一起的时候，由于它们是并联关系，所以这些并联的环路和支路的并联连接点的起点和终点是重合的，那么该重合点处外界供应的压差值P也一定是相同的，此时我们以两个环路举例说明：（1）假设环路1由于路径较长，则1较大，所以假设当所需流量为Q1时，其所需的环路压差P1较大，而环路2由于路径较短，则S2较小，假设其所需的压差P2较小，即假设两环路的压差P1>P2。当这两个单独的环路各自独立时，则两环路的两端分别供应所需的压差P1与P2时，那么两环路就会实际流通的流量为所需的Q1与Q2，两个环路都得到了各自

4、的所需要的流量，即实际得到的流量与设计时所需要的流量是相等的，即两环路流量没有发生失调。（2）但是如果这两个环路并联在一起时：如下图所示那么为了满足最不利环路1的压差要求，我们选择的水泵的扬程H就应该按最大压差P1选择，即水泵扬程H=P1，而水泵的流量应该为Q=Q1+Q2，这时设计时，如果我们不去校核两个环路是否水力平衡并做出应对措施的话（此时因为P=P1>P2，所以一定是水力不平衡的），而直接将选择的水泵P=P1，Q=Q1+Q2连接到两个并联环路的两端，那么此时由于两个环路在连接点处存在水力不平衡的问题，所以连接水泵后一定会发生水力失调的问题，即发生流量失调的问题，分析如下：A、由于连

5、接水泵后，环路2，在AB点两端的压差为水泵的扬程H=P=P1>P2，那么如果环路阻力系数S2是不变的，根据公式P=Q*S，所以实际流过环路2的流量Q2是大于设计时环路2的机组所需的流量Q2的，即Q2>Q2，所以环路2发生了流量失调。B、而此时环路1，从表面上看由于在AB点两端的压差为水泵的扬程H=P=P1，那么如果环路阻力系数S1是不变的，根据公式P=Q*S，所以实际流过环路1的流量Q1是等于设计时环路1的机组所需的流量Q1的，所以环路1没有发生流量失调。但其实不是这样的，因为流过环路2的流量Q2>Q2，那么假设水泵流量Q=Q1+Q2不发生改变时，则流过环路1的流量Q1=Q-

6、Q2，而Q2>Q2，所以Q1<Q1，所以环路1实际流过机组的流量Q1不等于设计时环路1的机组所需求的流量Q1，所以环路1也发生了流量失调的问题。C、其实上述中所假设的水泵的流量不发生改变也是不对的，其实实际中，由于环路1和环路2设计时存在着水力不平衡，那么将直接导致按扬程P=P1和流量Q=Q1+Q2所选择的水泵本身也会发生工作状态点的偏移的问题，即导致实际运行时的水泵流量和扬程都会发生改变，即扬程PP=P1和流量QQ=Q1+Q2，这是因为，当环路2的流量增大时，即Q2>Q2，此时环路1由于其流量减小即Q1<Q1，环路1的管网阻力系数S1不变，所以环路1在AB两点处的压差

7、P1也是减小的，即水泵的实际扬程H=P1<P1=H，所以实际水泵的扬程H是小于选取水泵时的扬程H的，所以水泵的实际流量也会发生偏移，即水泵的实际流量Q>Q，所以水泵将会发生过载的现象，即发生大流量小扬程的运行状态，这对水泵很不利，容易烧毁水泵。D、具体的定性分析如下：如下图所示：设计时，我们按照流量Q=Q1+Q2，扬程H=P=P1来选择确定水泵，那么如果该水泵自身工作状态点流量和扬程不发生偏移的话，即实际运行时使水泵的实际流量为Q=Q1+Q2，扬程H=P=P1，那么此时该水泵以外的管网总阻力系数S0，应该为S0=P/Q=P1/（Q1+Q2）,即只有到水泵以外的实际的管网总阻力系数S

8、0=P/Q=P1/（Q1+Q2）时，该水泵实际运行时的扬程和流量才会与选取时的扬程和流量相同，即实际流量Q=Q1+Q2，实际扬程H=P=P1。而此时如果我们把这个水泵直接连接到环路1和环路2的并联环路上，那么此时该水泵实际运行时，那么由于环路1和环路2的水量失调和流量失调，将导致在实际运行时，环路1和环路2的各自流量和扬程都与设计时所需的流量值和扬程值不同，即分别为P1、Q1、P2、Q2，并且此时水泵实际运行时的流量和扬程可能也会改变，我们假设变为P、Q，此时环路1和环路2的管网阻力系数是不变的（见供热工程书籍）仍然为S1和S2，如下图所示：这时，为了判读水泵的流量和扬程变化情况，我们要求得此

9、时实际运行时的管网总阻力系数S的值，对于之前的S0值。S0=P/Q=P1/（Q1+Q2），根据公式P1=Q1*S1 ，P2=Q2*S2，最终得出S0=（S1*S2）/(S2+（P2/P1）*S1)而S=（S1*S2）/(S2+S1) 是根据并联电路中总电阻R=（R1*R2）/(R2+R1)等出的。对比S0与S，因为P1>P2，所以S0>S ，那么也就是说连接到两个并联环路后的水泵，其外界的实际管网的总阻力系数S是比该水泵按得到流量Q=Q1+Q2，扬程H=P=P1时的管网阻力系数S0要减小了，那么根据水泵的特性曲线，对于水泵自身而言，外界管网阻力减小，则水泵的流量将增加，水泵的扬程将

10、减小，所以并联两环路中的水泵实际流量Q比选择时的水泵流量Q要大，并联两环路中的水泵实际扬程H比选择时的水泵扬程H要大，即并联两环路中的水泵实际流量增大，扬程减小，即水泵自身的工作状态点也发生偏移，导致水泵于选择的最佳工作状态相比要大流量小扬程的状态运行。这是因为：就像水电相似原理一样，U*I=功率P，U²/R=P，I²*R=P，根据能量守恒，水泵的扬程H*水泵的流量Q=功率定值，即H*Q=定值，所以对水泵来说，当外界的管网阻力减小，根据I²*R=P，则流量增大，扬程减小，即水泵的工作状态点发生偏移，对于水泵来说，工作状态点的不同，水泵的工作效率也不同，即水泵的电功

11、率转换为水泵的轴功率的效率不同，通常我们选择水泵时，都是按水泵的最佳工作效率来选择水泵的流量和扬程值，当水泵的实际工作状态点偏移了其最佳工作效率点，则将导致水泵的效率降低，或发生超载等危险状态。此时再回头分析，环路1和环路2，由于水泵的实际扬程H要大于选择时的扬程H=P=P1，环路1的管网阻力系数S1不变，所以环路1的流量将是减小的，而对于环路2来说，因为水泵的总流量时增大的，并且环路1的流量是减小的，所以环路2的流量是增加的。所以这才是正确的科学的分析方法，即要先确定总管网的阻力系数值的变化情况，然后在确定水泵自身的流量和扬程变化情况，然后在分析各个环路的流量和扬程变化情况。对于超过2个环路

12、的情况分析，应根据并联环路的管网阻力系数计算公式进行分析和判断，详见供热工程书籍，当然上述进行定性分析时，采用P=Q*S，实际公式应该为P=Q²*S，但是对于定性分析时，把Q² 看成一个整体考虑，是没有问题的，即Q² 的增加和减小也代表着Q的增加和减小。3、所谓的水力失调，实际上就是由于某个环路或者某个机组其两端，外界所供应的压差P，与其实际所需的压差P不相等所造成的，正是由于该环路或机组两端外界所供应的压差P不等于其所需要的压差P，根据公式P=Q²*S,其中S是不变的，才导致了实际流过该环路或机组的实际流量Q与其所需的流量Q不相等，即导致了该环路或机组

13、发生流量失调。那么怎样才能使每一个环路的实际外界供应的压差P与其所需要的压差P相等呢？由于各个并联环路间，在环路间的重合连接点处的外界所供应的压差P是相等的，但是在该重合连接点处各个环路内部所需的压差是不相等的即PP，而各个环路内部所需的压差值P1=Q1*S1、P2=Q2*S2、P3=Q3*S3，那么怎么才能使在该重合连接点处各个环路内部所需的压差P1、P2、P3等于重合连接点处外界提供的压差P呢？根据公式P=Q²*S，再保证每个环路所需的流量Q不变的情况下，我们只有通过改变各个并联环路内部的管网阻力系数S值，才能使得各个环路两端的压差值P与环路重合连接点处外界提供的压差值P达到相等

14、，使得各个环路得到各自所需的流量Q1，Q2，Q3等，但注意改变各环路的S值，并不是使各个环路的管网阻力系数值S相等，而是使各个环路的在重合点的两端压差值P相等,即P=Q1*S1=Q2*S2=Q3*S3，这样才能通过改变各个环路的S值，才能使各个环路得到各自所需的流量Q。4、常见工程上的水力失调的原因 分析和处理：由于各个并联环路的资用压差不相等，即P1P2P3，其中P3>P1，P2，所以当各个环路并联连接在相同的重合点AB时，那么为了满足最不利环路3的最大资用压差P3需要，所以在并联重合点处外界所供应的资用压差只能是按环路中的最大资用压差P3选取，即P=P3，那么这就必然造成其他的并联环

15、路的外界提供的实际压差超过了它们所需的压差需求，即P=P3>P1，P2，这就造成了水力失调。这时，我们只能通过改变环路1和环路2的阻力系数即增大S1和S2，才能使得使得环路1和环路2的资用压差P1=P2=P3=P，通常的做法是在环路1和环路2中串联设置高阻力的静态平衡阀，来增大环路1和环路2的阻力系数值，即消除环路1和环路2的剩余压头。下面以实例进行分析和调整：从图中可见，环路3的资用压差为40m，所以选择水泵的扬程为40m，但是此时，对于环路1和环路2来说，由于水泵的扬程40m超过了环路1和环路2所需的压差20m和30m，那么此时必然会造成水力失调，所以我们要对环路1和环路2，增加管网

16、阻力值S，即设置静态平衡阀，来消除和减小环路1和环路2两端的剩余压头，对于环路1和环路2来说，剩余压头或剩余压差分别为20m和10m，静态平衡阀就是一个高阻力阀门，用于消除剩余压头和压差的，可以设置在供水侧，也可以设置在回水侧。调整过程见下图：注意：对于环路1和环路2来说，也可以设置动态平衡阀，即动态流量平衡阀和动态压差平衡阀，来确保环路1和环路2的资用压差分别为P1=20m，P2=30m，不用再设置静态平衡阀，但是前提是要保证环路1和环路2的外界资用压差不能大于动态平衡阀的最大控制压差才行，否则还是要再设置静态平衡阀来消除动态平衡阀最大控制压差以外的剩余压差，或消除全部的剩余压差。见HVAC

17、系统的水力平衡及解决方案31页：无论是静态平衡阀还是动态平衡阀，都是在外界资用压差超过环路的所需要的压差时，才能消除外界的多余的资用压差，如果外界资用压差本身就小于环路的资用压差，那么无论是动态平衡阀还是静态平衡阀，阀门全开也还是无法加大外界的资用压差的。比如最远端的新增环路所需的资用压差为50m，而原有的水泵的扬程仅为40m，此时该新增环路无论是采用什么阀门都没有用的，只能是加大水泵的扬程至50m才行。至于所谓的动态压差平衡阀，是指前提是外界资用压差要大于此环路的所需的压差需求时，这是该阀门是关小一定的开度，即此时的动态压差平衡阀是消除了外界的一些剩余压头，而当其他环路的压差变化时，导致此时

18、该环路的资用压差减小时，则该环路的动态压差平衡阀将开大一定的开度，从而使之前消除外界的剩余压头量减小，这样就使环路内的机组的资用压差变大了，从而保证了环路本身总的资用压差不变。如下图所示：平衡状态时，该环路1的两端的外界资用压差为40m，此时环路1的动态压差平衡阀消除了20m的剩余压头，从而满足了环路1内的机组的所需压差20m，此时，当其他环路发生改变时，破坏了此时的平衡状态，所以造成此时该环路1的资用压差减小为30m，此时环路1内的动态平衡阀将开大阀门开度，从而减小其消除的剩余压差值，由原来的消除剩余压差值20m减小为10m，这样就又保证了环路1内的机组所需的压差值为20m。而如果此时外界资用压差减小到10m，那么即使环路1的动态压差平衡阀全开也仍然无法满足环路1内机组所需的压差需求20m，所以此时环路1设置什么阀门都没有用的，只能是在该环路1内设置加压泵，或者增加外界的水泵扬程。5、对于动态水力失调，静态平衡