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压差控制阀和压差控制器(电动压差控制阀)

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前言

在日常工作中,以及网络上看到的系统,我看这些系统图的时候,很重要的一个关注点就是有没有为锅炉、水泵及末端控制提供充足的水力保护措施。

而以我的经验,把必要、最基础的水力保护措施都配齐的系统,占比并不高。 分情况:地暖系统还不错,相对完善的系统比例比较高,散热器系统就差很多。


错误描述

这类错误的共同点,就是没有能确保锅炉、水泵及末端控制阀能在不同负荷率的情况下,都能工作在它们要求的流量、压差的范围内。 注意,我这里强调几个要素:

  1. 不同的负荷率,不能仅仅考虑满负荷的时候,要考虑部分负荷,只有部分房间需要供热的情况
  2. 流量、压差两个因素都要考虑

错误危害及分析

对锅炉的危害,主要来自于流量不足

如果锅炉流量不足,会导致锅炉频繁启停。 频繁启停会导致锅炉反复承受热冲击,并且由于点火前和熄火后的吹扫会导致额外的吹扫热损失。

严重的时候会导致锅炉进入过热停机保护,会导致无谓售后工作量。

同时当锅炉流量不足的时候,由于锅炉主换热器受热面温度并非绝对均匀,虽然锅炉总体水温并未达到沸点,在局部流速较低、受热较强的位置,但在局部已经产生了微小的沸腾现象。 而这种微小的沸腾,会对锅炉的寿命产生负面的影响。

对水泵造成的危害,在家用系统中同样主要来自流量不足

在以前关于水泵串联的文章中,我们谈到过水泵的工作曲线,当水泵受末端控制阀关闭,流量下降时,其扬程会上升,工作点向左偏移。 此时水泵的效率将会下降。 如果水泵工作点严重偏离正常范围,会导致水泵电机过热、烧毁。


上图红色虚线为理性的管路流量压降特性曲线,红色实现为部分末端控制阀关闭后的管路流量压差特性曲线。

对末端控制阀门的危害主要是来自于压差的增大

当系统处于部分负荷运行时,一部分末端控制阀门,例如如地暖分集水器的控制阀芯、散热器恒温阀关闭,系统总体流量减小,由前面的水泵的工作曲线可知,水泵扬程增加。 而与此同时, 由于系统总流量降低,在主管道上、主机的压降会大幅减少。这一增一减,多出来的富裕水泵扬程都需要末端控制阀来承受。

末端控制阀压差过大,会导致噪声,严重时会导致阀门无法关闭,失去控制效果。

纠正措施

对锅炉及锅炉内置水泵的水力保护:

如系统为二次系统,则系统中的去耦罐或紧凑型三通等去耦装置本身就是最好的对锅炉及锅炉内置水泵的和水力保护。 末端的开闭,不会影响锅炉流量 ,这本身就是二次系统的重要意义之一。


如果系统为一次系统,并且末端带有控制阀,则必须单独设置外置压差旁通阀这里强调一下:壁挂炉内部虽然带有内置压差旁通阀,但这个旁通阀口径极小, 是用来防止锅炉在极端情况下出现安全风险的,并不能防止锅炉的频发启停、过热以及对锅炉内置水泵和末端控制阀进行保护。


对二次泵的保护

如果系统采用去耦罐+二次泵系统,或者混水中心,构成二次系统,那么对于去耦罐后的二次泵同样需要采取水力保护措施,为二次侧设置压差旁通。



其他常见的不彻底做法

另外需要说明的是,在实际工作中,也有朋友采用以下几种做法,认为它们也能起到对锅炉及水泵的保护:

常见做法1:为卫浴散热器设置常开手动阀,来替代压差旁通。 这种做法的问题和弊端,我在前两天的视频中解释过,视频链接如下:

卫浴散热器配常开手动阀能替代压差旁通吗?

常见做法 2:为地暖设置联动控制,用联动控制器控制锅炉及二次泵启停。 这种做法可以在一定程度上缓解在部分负荷时由于流量减小和压差上升产生的问题,但不彻底。 例如当仅有一个地暖回路开启的时候,所有的流量全部流经这最后一个回路,此时的流量很有可能不能满足锅炉最小流量要求(通常24kw壁挂炉最小流量不宜小于0.7T/h),同时在这一个回路的分集水器控制阀芯上的压降仍然可能过大,导致分集水器控制阀芯噪声。

做法3:有朋友认为采用变频泵,就不用采取压差旁通等水力保护措施了, 这个观点也是片面的。 变频泵的通过水泵的改变,改变水泵的扬程和流量,但改变的范围是受限制的。当变频泵的频率降低到一定程度时,就不能再降低了,因此仍然需要外部的水力保护措施来保护水泵及锅炉。

这三种做法有两个共同的问题:首先是都没有彻底解决问题,对部分负荷下的由于流量及系统压降发生变化造成的问题有所缓解,但没有彻底解决问题。 其次是有不确定性,你不知道它在什么情况下管用,什么情况下不管用。 而对于前文提到的去耦罐和压差旁通这两种方法,是具有确定性的。 因此我一直建议首先做好最基础的水力保护措施。

延伸一下:工程技术问题与商业问题不同,工程技术问题是要尽可能地用确定性去消除不确定性, 而商业问题在目前的时代下,是不断地变化,以适应商业环境的不确定性。


后记:

前面的示例中,仅给出了典型系统的做法,关于不同尺度的系统中,如何对锅炉、水泵及末端控制阀进行水力保护的做法,感兴趣的朋友可以收看我们的网课专栏《如何搭建壁挂炉采暖系统:从70平方米到500平方米》, 可以私信联系我们。

另外,前面提到的原则,其实不仅适用于壁挂炉采暖系统,对于热泵两联供的地暖和空调水系统,其实也是适用的,道理是相通的。


鸟叔随笔 2022

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