建筑系统中的水力学外文翻译资料

5. 建筑系统中的水力学

5.1. 引言

供暖、通风和空调（暖通空调）装置的作用是为人们产生舒适的环境条件。

为了满足人们生活工作环境区域人居舒适性的要求，必须供应热量或者冷量，并且对环境条件进行充分调节，使得环境条件随时满足我们的要求。

设计水力系统的目的是方便在热/冷源回路中的所用装置形成一个整体，并且在某种程度上能够提供最佳工作工况，具体包含：

bull; 热/冷源（温度、水流）

bull; 以一定温度和流速输送热/冷工质（如：水或者水蒸气）

bull; 集成控制设备

本章包含培训模块的主要介绍内容，该培训模块是“建筑系统中的水力学”培训程序的组成部分，它也设计成作为培训程序的伴随和参考文档。

本章大多数图表和插图都取自培训程序，在培训程序中其中很多图表或者插图生动地表示系统设计的相关内容，并且有相互表述的重复内容，所以大家可以尝试观察不同工作条件下水力回路和部件的工作情况。

这部分“建筑系统中的水力学”主要介绍用户所需要的水力学内容。

然而，这样并不意味着热/冷源方面不重要，热/冷源方面也是非常重要的。随着热/冷源技术不断发展，热/冷源的水力学影响因素也变得越来越重要。然而，当前该培训程序的目的并不是详细所涵盖的各个方面的内容，但是很多用户能耗知识也适用于热/冷源方面。

数字技术培训程序

如果大家对“建筑技术中的水力学”培训程序感兴趣的话，请与西门子销售办公室联系。

5.2. 水力回路

5.2.1. 一个水力装置的主要组成部件

图5-1 一个水力装置的主要组成部件

阀门处于关闭状态 阀门处于打开状态

图5-2 水力装置循环

5.2.2. 不同的水力回路

到目前为止给出的水力回路是很容易理解的。然而，对于专业人员来讲这并不是通常实用回路，因为这样的水力回路不适用于表述相关设备的相互联系。

因此，在暖通空调领域中专门使用示意图进行说明。除了介绍装置，这些示意图更方便理解理论工作过程及其相互关系。

装置示意图 装置原理图

图5-3 装置示意图

管路布置图

一般来讲，上面给出的示意图用于表示装置的基本组成情况，与实际装置设计紧密相关的图形称为管路布置图。

然而，管路布置图不适用于容量较大的装置，因为容量较大的装置的管路布置较为复杂，变得越来越难以理解，特别是在用户与热/冷源相互作用的情况下管路布置会更为复杂，比如：在有贮水箱和其它供暖锅炉的地下水源热泵，向多个分散用户输送热量。

图5-4 多用户供暖装置管路布置示例

基于以上原因和CAD系统的广泛应用，当前广泛使用该类管路布置图是系统装置的结构事宜图。

对照图

对照图方便以清晰的结构和更为容易理解方式给出非常复杂、更广水力装置的示意图。事宜对照图时，必须遵守很多重要的规则：

上送水下回水，供水和回水管道之间，热/冷源和用户热交换设备并联。

管路布置图 对照图

图5-5 基本装置的管路布置图和对照图

关于表示控制元件的注释

在水力回路的示意图中，正确使用一些装置元件的符号也是很重要的。

一个很重要的装置元件是三通控制元件（座阀或者滑阀）。

两个实心三角形表示变流量端口，空心三角形表示定流量端口。

图5-6 阀门端口的示意表示

实心三角形 = 变流量

空心三角形 = 定流量

培训程序“建筑系统水力学”和本章内容中包含很多示意图，所示的控制元件都没有给出其执行器，这样更容易理解图表。另外，假定设控制元件通常是阀门。

管路布置图和对照图的例子

管路布置图 对照图

图5-7 例子

5.3. 分配器

通常热源向多个用户供热。

分配器作为多个用户和热源之间的连接部件，将水流分配到不同的用户，并收集用户的回水。

图5-8 连接热源和用户的分配器

用户和热源都对分配器有特定的要求（如压力条件、定体积流量或者变体积流量、供水温度和回水温度等）。

为了满足这些要求，市场上有不同类型的分配器。

5.3.1. 不同类型的分配器

分配器分为如下类型：

图5-8 分配器类型的分类

分配器不能单独工作，用户回路与分配器类型相匹配很重要，同时，还应该确保使用具有相同（或相似）特征的用户回路。

5.3.1.1. 用于混合回路中用户区域的分配器（无主泵）（类型1）

阀处于全闭状态 阀处于全开状态

图5-10 分配器（类型1）换热管路中阀门的位置

特征：

bull; 回水温度低（冷源和用户回水之间）；

bull; 热源体积流量可变，换热设备体积流量恒定；

bull; 换热设备区域彼此相互影响很大；

（这就意味着一个区域中任何较大的波动都会造成分配器压力变化，由此必须补偿在其他区域产生的影响）；

bull; 例如：在分配器端部加热生活热水的情况下，存在发生误循环的风险；

bull; 区域泵必须相应的补偿热源回路上的压降。

无故障工作的重要性

bull; 不能使用要求最小流量的热源；

bull; 在热源回路的最大压降lt;最低区域泵压头的20%rArr;短并且稍微大一点的管道；

bull; 换热设备区域的控制元件规格必须合适；

bull; 必须保持供回水之间存在一定的温差；

（使用平衡节流阀进行正确调节）。

应用领域

bull; 要求热源的回水温度较低（比如冷凝型锅炉）；

bull; 蓄水箱。

5.3.1.2. 用于节流回路或者配有二通阀的喷射回路中用户区域的分配器（有主泵）（类型2）

阀处于全闭状态 阀处于全开状态

图5-11 分配器（类型2）换热管路中阀门的位置

特征：

bull; 回水温度低（换热设备回水）；

bull; 热源体积流量可变。

无故障工作的重要性

bull; 换热设备区域的控制元件规格必须合适；

bull; 主泵必须采用变速泵（减少能耗，当没有负荷时应停泵防止损坏泵），

或者通过调节旁通阀（在分配器的前端）来达到最小循环流量；

（缺点：回水温度会再次升高）。

应用领域

bull; 向生活热水水箱注水；

bull; 供热网络中的供水管路（比如：社区集中供热系统）。

5.3.1.3. 用于分流回路或者配有三通阀喷射回路中用户区域的分配器（有主泵）（类型3）

阀处于全闭状态 阀处于全开状态

图5-12 分配器（类型3）换热管路中阀门的位置

特征：

bull; 回水温度较高（在换热设备回水之间、或者靠近热源供水）；

bull; 热源体积流量恒定；

bull; 在使用分流回路的情况下，主泵还必须补偿换热设备的压降；

bull; 较难达到水力平衡；

bull; 以后扩展必需达到新的水力平衡。

无故障工作的重要性

bull; 换热设备区域的控制元件规格必须合适；

bull; 依据泵的功率，主要换热设备可以不带泵工作（即有分流回路）；

bull; 在使用喷射回路的情况下，距离A必须起码是管道直径的十倍（rArr;足够的空间）；否则，存在蠕动流循环的风险；

bull; 热源必须适合于较高的回水温度。

应用领域

bull; 热源对回水温度具有低限要求。

5.3.1.4. 用于无压差连接混合回路用户的分配器（有主泵）（类型4）

阀处于全闭状态 阀处于全开状态

图5-13 分配器（类型4）换热管路中阀门的位置

特征：

bull; 回水温度较高（在换热设备回水和热源供水之间）；

bull; 热源体积流量恒定；

bull; 在热源和换热设备之间的压力明显不同；

bull; 只在换热设备回路中设置平衡节流阀；

（用于调节额定体积流量）。

无故障工作的重要性

bull; 分配器（特别是旁通阀）应略微大一点。

bull; 具有恒定热量需求或者全年供热需求的换热区必须连接到分配器前端，这样可以避免分配器通过不必要的水流。

bull; 分配器可以与节流回路集成在一起，只要其输出小于分配器的总输出。

应用领域

bull; 热源要求回水温度较高。

5.3.1.5. 分配器的示意图

就换热设备回路来讲，在两种类型图表之间是不同的。

对照图

上送下回；

冷水在下部回水；

中间热源和单个用户沿着流动方向并联。

图5-14 分配器的对照图

管路布置图

安装人员和设计工程师通常优先使用管路布置图，管路布置图中给出了锅炉间的装置及布置方式。

从热源开始，供回水管连接分配器，向单个换热设备回路供水或者汇集单个换热设备回路的回水。

图5-15 分配器的管路布置图

5.4. 基本的水力回路

5.4.1.变流量和恒定流量的水力回路

热/冷源或者用户（大量的热量或者冷量）的输出与质量流量和通过热/冷源或者用户的温差的乘积成正比：

基于我们对于建筑服务计划的思考以及在建筑服务计划中应用标准，我们认为密度“rho;”和比热容“c”是恒定的。这样，热/冷源或者换热设备的热流量与体积流量和温差的乘积成正比：

因此，在水力回路中下列变量可以用于调节热流量：

流动控制

5.4.2. 流动控制和混合控制

所有的流动控制（变体积流量）和混合控制（定体积流量）都使用两种基本水力回路。对于流动控制（变体积流量），使用下列水力回路：

bull; 节流回路

bull; 分流回路

节流回路 分流回路

图5-16 分流回路

两种水力回路通过调节流过换热设备的体积流量来调整输出热流量。

混合控制

工作方式

对于混合控制（定体积流量）使用下列水力回路：

bull; 混合回路

bull; 喷射回路（配有三通或者二通阀）

混合回路 喷射回路（配有三通阀）

图5-17 混合回路

两种水力回路通过向换热

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