全面水力系统平衡
水力平衡的定义
水力平衡的定义
水力平衡是指在一个封闭的水力系统中，流过每一点的水体的总体积输入等于总体积输出，并且流经任意一处之后，水的压力保持平衡的状态。
水压力的平衡可以保证系统内不会有过高或过低的水压力，从而确保整个系统能够顺畅地运行。
在一个水力系统中，水流通常是由水泵、输水管道和调节阀组成的。
水力平衡是一个非常重要的概念，因为它可以用来指导水力系统的设计和调节。
为了确保水力平衡，必须严格控制水的进出量，并通过适当的建造和设计来降低水流过程中的阻力和压力损失。
此外，还需要对水力系统进行定期维护和检修，以确保所有管道和阀门的运行状态良好。
水力平衡的维护对于各种不同类型的水力系统都非常重要。
例如，它在供水系统中起着保障用水安全和保证供水质量的作用。
同样，它也可以在水力发电系统或灌溉系统中发挥重要作用，确保水的流动和压力的变化贴近系统的设计需求。
总而言之，水力平衡是一个基本的水利工程概念，它对于各种类型的
水力系统来说都非常重要。
通过采取适当的设计和维护措施，可以保证水力平衡的良好维护并确保系统的顺畅运行。
浅谈空调水系统水力平衡
浅谈空调水系统水力平衡摘要：随着空调在建筑中变得越来越普遍，空调水系统中选用水力平衡，则通过水力平衡的特点来进行介绍水力平衡调节的步骤和详细的方式，通过空调水系统水力平衡调节的各个方面进行分别的介绍和总结分析，对于空调的各个部分，对人类生活的各部分的影响都有着非常大的作用。
它使人们在生活中变得更舒适，说明人们的生活在不断的进步，社会在不断的向好的方向发展。
关键词：空调水系统；水利平衡1 空调水系统平衡概述空调水系统的平衡是保证空调系统正常运转，水系统的平衡是保证一种能量的低消耗，由于设计中存在的某些问题常常会导致系统存在着误差，在空调水系统中，由于各支路及末端设备的水流量都各不相同，所以需进行水系统的平衡调节；设置有效合理的方案来满足客户使用的最大效益。
2空调水系统对于现在大部分空调水系统都分为两用形式，夏天可以制冷，冬天可以制暖。
空调可以冬夏两种共同使用，水系统可以分为同程或异程系统，根据自己需要进行选择。
3平衡阀的特点在空调调节过程中调节平衡的过程需要平衡阀（静态或动态）来进行实现，它在其中起着一个非常重要的作用，有着非常准确开度指标，不是专业的人员不能随便的进行改变开度的数值。
在进行安装时，必须需要平衡阀的存在，在空调方面的使用能变得更加简单容易。
4空调水系统水力平衡空调水系统水力平衡在运行过程中，利用水作为媒介，实现空调的运作，平衡调节决定空调运行的整体效率，是否能正常地发挥其作用，它的传输需要一个完善的循环水系统，进行各部分的流入和流出，不会导致空调温度过高或者过低而造成一种不平衡的现象；这种水系统平衡的调节能使能量利用达到最大化，运行费用降到最低节约运行成本，是一种低碳环保的形式。
5水力平衡调节概况通过空调水力平衡调节，分析过程中虽然其中对于阀门的调节存在着一定的影响，但是这种调节只能说是不太精准，常常给安装的工人带来一定后期的影响和麻烦，因此需要进一步的改进，特别对于一些设计，需要大量的工作人员进行相关的设计，并进行一些改装。
暖通空调系统全面水力平衡解决方案
暖通空调系统全面水力平衡解决方案暖通空调系统是建筑中关键的基础设施之一，而水力平衡则是暖通空调系统中最为重要的技术之一。
水力平衡指的是各个部分的流量、压力和温度等物理量在系统内达到协调统一的状态，使整个系统运行稳定、节能、舒适。
本文将介绍暖通空调系统全面水力平衡解决方案。
水力平衡问题暖通空调系统的水力平衡问题主要体现在管道系统中。
管道系统的水力平衡问题，属于流体力学的范畴，具有复杂性、时变性和非线性等特点。
在管道系统中，水流的速度、流量、压力和温度等物理量会因系统的长度、管径、流量、节流器等因素而不同，这些因素的差异会导致系统中的局部水力失衡。
这种失衡会导致流量的变化、压力的不均匀和能量的浪费，从而影响系统的运行效率和舒适度。
解决方案为了解决暖通空调系统中的水力平衡问题，需要采取以下解决方案：管道设计管道设计是解决暖通空调系统水力平衡问题的关键。
在设计管道系统时，需要考虑到管径、管道长度、管道材质、弯头角度等因素，以确保系统可以满足流量和压力的要求。
设计流量控制流量控制是暖通空调系统中流量平衡的关键。
通过使用节流器、流量控制阀、平衡阀等设备，可以控制管道中的流量，达到水力平衡的目的。
管道调试管道调试是水力平衡实现的重要环节之一。
调试过程中需要测试流量、压力和温度等参数，根据实际情况对管道中的设备进行调整和改进，以实现水力平衡。
建立水力网络模型建立水力网络模型可以帮助工程师更好地理解管道系统中的水力平衡问题，优化系统设计和调试方案。
水力网络模型可以通过计算机模拟来实现，这种方法可以减少试错成本，并提高系统设计的精度。
定期维护系统维护是确保水力平衡可以持续有效的关键。
定期检查管道系统中的设备、清洗管道内部的沉积物、更换老化的管道等操作，可以保持系统的正常运行，并有效减少系统的故障率。
结论暖通空调系统的全面水力平衡是建筑节能和舒适性的关键环节。
通过管道设计、流量控制、调试、建立水力网络模型和定期维护等措施，可以解决水力平衡问题，使系统运行更加节能、稳定和舒适。
实现系统水力平衡的重要性及措施
较小，Ｓ 值相对固定，都是通过设置高阻 力阀门元件和调整管径达到各环路之间 的 压 力 损 失 差 值 不 超 过 规 范 规 定 ，如 １５％。这时候，相对于闸阀，截止阀因其高 阻力并具有一定的调节性被广泛应用于 这类系统中。但是，截止阀的调节性能还 是不好。而平衡阀则是人们寻找到的比截 止阀好的高阻力元件，它能够使流量与开 度 成 线 性 关 系 ，有 精 确 的 开 度 指 示 ，有 开 度锁定装置，方便与测量仪表装置相连。 当系统冷热负荷发生变化时，可改变系统 的总流量，各个用户支路的流量将成比例 变化，保持水力平衡。但是平衡阀不能吸 收外网的压力波动，当系统的运行调节为 质调节时，可以采用自力式流量控制阀， 它是通过自动调整开度，使通过阀门的流 量基本恒定，从而使串接该阀门的用户或 环路的流量恒定。自力式流量控制阀特别 适用于需要恒定流量的管路和设备。
·信息·
江苏省新增 ２０ 亿元拉动内需
江苏省政府日前宣布，今年年底前增加 安排 ２０ 亿元财政资金，用于支持重点骨干企 业自主创新和产业升级、拉动内需、增加外贸 出口以及解决中小企业融资担保难等问题。
此次 ２０ 亿元支持企业发展专项资金 主要用于三个方面：安排 ５ 亿元财政资 金，促进企业自主创新和产业升级；安排 ５ 亿元财政资金，鼓励企业扩大有竞争优势 的产品出口，补贴出口企业退税差额。鼓 励企业更多引进先进技术和设备，扩大鼓 励类资源产品进口，对全省国家鼓励类先 进技术和装备、资源性产品及原材料进口 给予一定比例贴息。鼓励开拓新兴市场， 对 全 省 企 业 农 产 品 、软 件 产 品 、高 新 技 术 产品、大型成套设备出口及全省企业对新 兴市场的出口，对出口企业实行保费补 贴，支持科技兴贸，推进出口基地建设。降 低企业外贸出口风险，提高出口收益，保 持外贸对经济发展的拉动；安排 １０ 亿元 财政资金，建立健全担保和再担保体系， 解决中小企业融资担保难问题。
实现系统水力平衡的重要性及措施
，
都是 通 过设 置 高阻
上 的平 衡 只 有 连 续 的平 衡 才有 意 义 而 系
力阀 门元 件和调 整 管径达 到各环 路 之 间
的压 力损 失差值 不 超 过 规 范规 定
不 到其 额 定 出 力
，
0
引言
从 上 个世 纪 8 0 年代 开 始
，
管 网 的 输 送 效率 和 节 能 我 国 在采
。
使 实际 运 行 台 数超 过 按
干 管 压 力 损 失增 大 使得
，
本文 将 从 这 里 出 发
衡 的重 要 性及 措 施
。
，
论 述实现 水 力平
负荷 要 求 的 台数
。
暖 居 住 建筑 节 能 方 面 提 出 分
说 水 力平 衡 重 要
，
继 提 出 了 节 能 6 5 ％ 的 目 标 以 第 1 阶段 节 能 目标 为 例 当 时 做 过
，
一
首 先要 看 水 力 不 平
2
实 现 水 力平 衡 的条 件
进 行 水 力 计算 合 理 地 选 用 管径 经 过
， ，
项 规定 要 求 围 护
，
衡 会 有什 么 危 害
，
2
个 阶段 实 现
％
。
最 不 利用 户 更 加 不 利
，
。
因 此 只 有 实现 水 力
， ， 。
节 能 目 标 即节 能 3 0 ％ 和 节 能 5 0
近年
平 衡 才是 解 决 矛 盾 的 根 本 才 是 实质
来
，
又 针 对 几 个 大城 市 及 北 方某 些 省 市 相
。
1
水 力平 衡 的重 要 性
水力平衡
解决方法
实现水力平衡可以采用多种措施。可以采用同程式的设计来平衡环路之间的阻力、采用四管制的管路设计来 分别对应冬夏季工况，通过设置静态平衡阀和动态平衡阀来应对静态失调与动态失调。
实现水力平衡的难点是动态失调的解决与现场调试困难，使用智能型平衡阀是比较新型的解决方法。
这类阀门带有各类传感器（压差传感器、流量传感器、水温传感器等），通过传感器与执行器的配合去实现 平衡功能，同时可将所在环路实时的压差、流量、水温数据远传给到BMS系统，有效降低了实现水力平衡的难度。
重要性及应用
空调系统水力不平衡的现象依然很严重，而水力不平衡是造成空调能耗浪费的主要原因之一，同时，水力平 衡又是保证其他节能措施能够可靠实施的前提。
水力平衡因此，对空调系统的运行而言，首先应该做到水力平衡，让支路干管的实际运行流量与设计流量尽 量相符，让每一个末端都不会有着明显的欠流过流现象，系统的节能舒适稳定运行也就有了坚实的基础。
水力平衡
针对空调水力失调问题而产生的一种调节方法
01 原理
03 解决方法
目录
02 重要性及应用 04 发展历史
水力平衡是针对空调水力失调问题而产生的一种调节方法，目的是消除水力失调，空调水系统按照设计工况 节能舒适运行。
水力平衡包括静态平衡与动态平衡，分别对应于静态水力失调与动态水力失调。静态水力失调的原因主要包 括：管路阻力不同造成水力分配不均、两管制水系统中冬夏季不能兼顾。动态水力失调的原因主要为：末端设备 之间互相影响，无法压力无关运行。
发展历史
我国大型楼宇的水力平衡的设计在上世纪90年代是比较粗糙的。当时的水力平衡设计，仅依靠管径选择、同 程布置等一些手段来取得局部、静态的系统平衡。
到了21世纪，与暖通水力平衡相关的著作和经验总结愈加丰富，对平衡阀的使用开始系统化。水力平衡类阀 门的初代产品主要包括：静态平衡阀、用于压差控制的动态压差平衡阀、有着流量限定功能的流量平衡阀等机械 结构平衡阀。
水力平衡定义及其应用场景
水力平衡定义及其应用场景水力平衡是指在液体或气体流动的系统中，各个部分的压力、速度、高度和能量之间达成平衡的状态。
它是流体力学领域中的一个重要概念，广泛应用于水力工程、石油工程、化学工程和环境工程等领域。
在水力平衡中，流体的压力是最基本的属性之一。
压力是指单位面积上的力的作用，可以用来描述流体在流动过程中的压力变化。
水力平衡要求系统中各个部分的压力相等，这意味着在一个密闭的系统中，液体或气体会自动从高压区域流向低压区域，直到压力平衡。
除了压力，速度也是水力平衡中需要考虑的参数。
速度可以用来描述流体在流动过程中的运动状态。
在水力平衡中，速度也需要达到平衡，即流体在不同部分的速度应该相等。
如果在系统中存在速度差异，那么就会产生压力梯度，从而导致流体的压力变化。
因此，为了实现水力平衡，我们需要合理设计管道和通道的形状，以确保流体在各个部分的速度相等。
此外，高度和能量也是水力平衡中需要考虑的重要因素。
高度表示流体的位置，而能量则与高度和速度有关。
在一个系统中，不同部分的高度和能量应该保持平衡，以实现水力平衡。
如果在系统中存在高度差异或能量损失，那么就会有流体的流动和压力变化。
水力平衡在各种实际应用场景中都起着重要作用。
例如，在水力工程中，水力平衡是设计和运营水坝、水库和水渠等工程结构的基础。
通过保持水力平衡，可以有效地调节水的流量和压力，确保水资源的合理利用。
此外，在石油工程和化学工程中，水力平衡有助于优化流体的输送和处理过程，提高工业生产效率。
在环境工程中，水力平衡被用来研究水资源的分配和保护，以及减少污水处理和排放对环境造成的影响。
综上所述，水力平衡是流体力学中的重要概念，用来描述液体或气体流动系统中各个部分之间的压力、速度、高度和能量之间的平衡状态。
通过实现水力平衡，我们可以优化流体的流动和压力分布，提高工程和生产过程的效率。
对于水力工程、石油工程、化学工程和环境工程等领域的专业人士来说，理解和应用水力平衡是非常重要的。
watts空调水系统全面水力平衡完美解决方案
静态水力平衡：通过在水系统管道中增设静态平衡阀 及对系统进行全面水力平衡调试，使在设计工况下，每个 末端设备流量均同时达到设计流量，实现静态水力平衡。
实现静态水力平衡的主要产品有：静态平衡阀
( 三 ) 三个测量标准的实现形式 实现静态水力平衡的系统也就达到了全面水力平衡的
2、电动控制阀两端的压差不能变化太大，以保证控制阀有 良好的控制特性。
3、一二次侧系统的流量相匹配，确保主机和末端获得设计 供回水温度。
实现动态水力平衡的主要产品有：动态流量平衡阀、 压差控制阀、电动平衡二通阀、动态平衡电动调节阀。
一二次侧水力互扰：当主机侧多台主机并联时，存在 多台主机不同组合条件下运行，这时各运行主机之间会存 在水力互扰；或者，在二次侧运行工况变化时，系统的阻 力特性会随之改变，从而引起输配侧不同支路之间的水力 互扰。对于二次泵变流量系统，还存在一二次侧流量不匹 配问题。
为实现室内设定温度，系统每天提前 1~2 小 时开机
每天比水力失调系统少运行 1 小时以上
按一天运行 8 小时计算，少运行 1 小时节省 运行能耗 12.5%!
系统阻力过大，水泵在高扬程下运行
系统可在最低阻力下运行，计算出多余扬程， 通过变频降低水泵能耗
通常可降低能耗
20%
！
部分负荷下，水力失调将更加严重，过流回 路加剧过流，造成能耗浪费
第一个测量标准：在设计工况下，所有末端设备都能同时 够达到设计流量。
实现动态水力平衡的系统也就达到了全面水力平衡的 第二个测量标准：电动控制阀两端的压差不能变化太大， 以保证控制阀有良好的控制特性。
当实现了前两个测量标准，同时在一二次侧界面处采 用了合适的旁通方式，通过全面水力平衡调试后，确保一 次侧流量大于等于二次侧的设计流量，那么空调系统就能 达到全面水力平衡的第三个测量标准：一二次侧系统的流 量相匹配。
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36
两通调节阀阀权度
设计流量下调节阀全开时
β = ΔPControlvalvefullyopenanddesignflow
ΔPControlvalvefullyshut
调节阀全关时
TA 法则： β ≥ 0.25
两通阀全关时资用压差取决于负荷情况 （即取决于所有其它调节阀的开启度)
平衡系统某一点的资用压差 最小值：发生于设计工况下 最大值：发生于系统流量最小情况下， 约等于水泵扬程
kv =
q= ΔP
1.7 = 3.1 30
100
• 市面上的两通阀都是按照Reynard数生产的（如
右所示）
• 为保证流量可以达到设计流量，选较大的Kvs值4
• 后果是系统产生过流，造成不平衡
q = k v Δ P = 4 × 30 / 100 = 2 .19 m 3 / h
口径
mm
Kvs
15
2.5
Noise
Sound pressure level [dB]
Cavitating valve
35
控制阀的阀权度
qp
H
pV
C STAD
β = ΔP控制阀全开并通过设计流量
ΔP控制阀关闭
Q=Kv√ΔP
阀权度：控制阀在多大的程度 上能够控制流量，有效调节末 端设备出力。 阀权度是动态变化的，直接影 响自控系统的效果。
过流意味着水流速高于设计预期值
v
=
0.354q di2
q l/h, di mm
v = 1273q di2
q l/s, di mm
过流回路中的控制阀开/关频繁，大大降低使用寿 命
17
为什么要用手动平衡阀？
两通阀规格选择往往偏大
• 选两通阀时要计算其Kvs值，按照Kvs来选择，例
如阀门两端压差为30 kPa， 通过流量为1.7m3/h ，则
DN65~150 DN200~400
静态平衡阀
z 阀体：STAF，铸铁; STAF-SG，球墨铸 铁
z 阀盖、阀芯、阀轴：AMETAL®合金 DN200~400阀盖为球墨铸铁
z 数字手轮： DN≤150 ，红色聚酰胺塑 料; DN≥200 ，红色铝制
z 密封：EPDM橡胶密封环 z 承压：PN16 或 PN25 z 工作温度：-20~120℃ z 高压自密封测压嘴，DN≤150在法兰上
量、压差和控制阀KV值 只定平衡阀口径是不能使系统平衡的
只定阀口径就像建筑的梁柱只规定外形尺寸而不管混凝土标号
和配筋一样
11
系统平衡调试
平衡调试不仅仅是对平衡阀的调试，而是 1）让生产、输配和末端设备获得需要的流量； 2）让自控系统获得正常工作的条件。
平衡调试需要正确的调试方法和调试工具。 不进行调试，平衡阀是增加阻力而不是实现平衡
Heat output in % 100
Flow in % 100
Heat output in % 100
90
909080Fra bibliotek8080
70
70
70
60
60
50
+ 50
60
= 50
40
40
40
30
30
30
20
20
20
10 Flow in %
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
( AMETAL 合金制成)
数字手轮有
160, 240, 320, 400 以及 440 个
设定位置并带有 锁定功能。
20
TA手动平衡阀特点
1. AMETAL® 合金（专利）
9压铸法铸造，铸造孔较少 9具有较好的机械性能 9具有优秀的防脱锌能力
o合金的配方经过长期的实验发展， 铜含量较高，并且添加了硅元素 o优化的晶体结构
定压与水质管理
Pneumatex 是供热，制冷和生活 水系统定压和水质管理解决方案 的第一品牌。
水系统平衡与控制
TA 是供冷、热水系统平衡 的世界领导者。
TA – 全面水力平衡的缔造者
z TA 公司创立于1897年， 瑞典 z 1962年生产出世界第一个平衡阀 z TA 推出<<全面水力平衡>>理论
12
全面水力平衡的关键条件
关键条件1
在设计工况下，所有末端设备必须 能够同时获得设计流量。
保证冷热均匀
14
典型的水力失调 - 过流和欠流
系统启动后，离水泵近的第一个回路会过流，同时其 他回路也会存在过流和欠流的问题 17°C 控制阀不能解决这个问题（此时控制阀全开状态）
欠流 太冷
过流 太热
23°C 低压头
10 Control valve lift
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
控制盲区
调节型控制阀的行程
行程
• 直行程控制阀从全开到全关，阀杆 经过的长度，称为行程。行程越长， 调节越精细
• 控制阀的选取，是通过计算阀门设 计流量下全开时的压差确定的
• 如果阀两端压差过大（存在过流）， 需要部分关闭阀门进行限流
STAD
+
ΔP
ΔH
+
--
STAP
…
压差平衡阀应用
… …
… …
… …
上一级管路不再需要压差平衡阀 压差平衡阀所在位置管径以DN40~DN100为宜
压差平衡方案（盘管组设计方法）
压差平衡阀STAP：压差控制范围10-160Kpa; DN15-100;具有关断功能 压差平衡阀DA516：压差控制范围10-160Kpa; DN15-125;没有关断功能
压差平衡阀
g f
e
1. 设定压差 2. 手轮可关断 3. 毛细连接管，排气 4. 测量点 5. 连接泄水件（可选）
d c
压差控制器：如何工作？
测量阀
+
ΔH
流量测量
ΔP
+
压差稳定
‐
‐
压差控制器
39
为什么压差控制阀要手动平衡阀配套使用？
• 上游高压取压点 • 确定真正的△P，利于调试 • 满足压差控制阀的压差控制下限 • 故障诊断 • 关断
TA手动平衡阀特点
2. 平衡式阀芯 9 法兰联接阀门阀芯为此结构 9 阀门可轻松关闭 9 手轮体积很小，节省安装空间
平衡
p1
孔
p1
p2
TA手动平衡阀特点
3.数字手轮显示器 9 齿轮定位，精确显示，校准方便 9 读数清楚地显示于手轮正面，阀门保 温后依然可方便读取 9 设定值可锁定
静态平衡阀
STAD（螺纹联接） DN10~50
10 Lift h in %
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
10 Lift h in %
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
末端设备热交换特性曲线
控制阀的控制特性曲线
控制阀开度与热交换曲
线
30
调节型控制阀流量特性
流量特性
• 控制阀流量特性有快开、线性、等 百分比、抛物线、双曲线等
• s是表征阀门压降变化程度的量， TA也把这个量称作阀权度，以β 表示
• 压降变化越剧烈，β越小，压降 不变，β = 1
Power output in % 100
90
H x 10
80
Hx4
70
Design
60
50
40
30
Valve characteristic:
EQM = 0.33 R = 25
20
z 阀盖：AMETAL®防脱锌铜合金
z 密封：EPDM橡胶密封环
z 膜片：加强型EPDM橡胶(良好的耐热性 、耐低温、分子链可以在较宽的范围 内保持良好的弹性)
z 弹簧：不锈钢
z 手轮：红色聚酰胺塑料
z 高压自密封测压嘴 z 安装在回水管
…
动态压差平衡阀应用
……
……
…… 上一级管路不再需要动态压差平衡阀
60
50
40
30
20
10
等百分比特性
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
阀门开度（%）
TA调节型控制阀
调节型控制阀的可调比
可调比
• 阀门可调比R = Kvs / Kvmin ， 它是表征阀门的调节能力的量
• 可调比越大，调节能力越强
• R' = R s ，R为固有可调比，R’ 为实际可调比
20
4
20
6.3
25
10
32
16
40
25
50
40
65
49
80
78
100
124
静态平衡阀
泄水口 快速测量口(自密封)
• AMETALTM 合金 • EPDM O-型密封环
数字手轮
关断阀
阀门手轮可拆卸
静态阀全部包括
相当于80 个或者 更多的固定孔板 泄水口
19
STAF 平衡阀
快速测量口
阀盖及内部
零件
Disturbance s
Sensor
k1
x
Controlle
r k2
x= U-x
Actuator
Valve
Signa
Lift
0 - l10 volts
k3
k4 0-100%
Flow 0-100%
Terminal k5
Power output
0-100%
Room x
x = controlled value