集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型近年來，隨著集中空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，在項(xiàng)目實(shí)際過程中暴露出許多設(shè)計(jì)過程中隱藏的問題。其中，空調(diào)水系統(tǒng)的水力失調(diào)問題*。本文將分析產(chǎn)生水力失調(diào)的原因，著重介紹平衡閥的分類以及各自的功能與特性，分析各平衡閥在水力平衡調(diào)節(jié)中所起的作用。并主要針對三類平衡閥（靜態(tài)平衡閥、動(dòng)態(tài)流量平衡閥、動(dòng)態(tài)壓差平衡閥）在不同系統(tǒng)管路的應(yīng)用，總結(jié)出平衡閥在設(shè)計(jì)選用以及合理性布置方面的一些經(jīng)驗(yàn)，并得此結(jié)論如下：
（1）靜態(tài)平衡閥可以應(yīng)用在各類管路系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)水力平衡初調(diào)試的有效手段，但是它僅能消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)。
（2）動(dòng)態(tài)流量平衡閥適用于定流量系統(tǒng)，不僅能夠消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)，而且可以消除系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，但是不適用于變流量系統(tǒng)。
（3）動(dòng)態(tài)壓差平衡閥宜與靜態(tài)平衡閥配合使用，用于消除系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，適用于變流量系統(tǒng)。
希望通過此文，能夠幫助設(shè)計(jì)師合理的設(shè)置平衡閥，使冷熱水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)中實(shí)現(xiàn)和維持完善的水力平衡，以此地節(jié)約能源，又充分保證理想的采暖及空調(diào)品質(zhì)，提供舒適的生活環(huán)境。

平衡閥	2.000	QA		NO	平衡閥	個(gè)	KPF型DN50,不銹鋼，工作壓力：1.6MPA,法蘭連接，不銹鋼
法蘭截止閥	8.000	QA		NO	法蘭截止閥	個(gè)	DN65，J41T-16，銅質(zhì)
蝶閥	2.000	QA		NO	內(nèi)螺紋截止閥	個(gè)	DN25，J11W-16T，銅質(zhì)
法蘭截止閥	4.000	QA		NO	法蘭截止閥	個(gè)	DN32，J41T-16,銅質(zhì)
內(nèi)螺紋截止閥	4.000	QA		NO	內(nèi)螺紋截止閥	個(gè)	DN20，J11W-16T，銅質(zhì)
自動(dòng)排氣閥	14.000	QA		NO	自動(dòng)排氣閥	個(gè)	DN20，ZDP,銅質(zhì)
內(nèi)螺紋截止閥	126.000	QA		NO	內(nèi)螺紋截止閥	個(gè)	DN20，J11W-16T，銅質(zhì)
蝶閥	2.000	QA	熱力入口處	NO	內(nèi)螺紋截止閥	個(gè)	DN25，J11W-16T，銅質(zhì)
內(nèi)螺紋截止閥	8.000	QA		NO	內(nèi)螺紋截止閥	個(gè)	DN20，J11W-16T，銅質(zhì)

關(guān)鍵詞：靜態(tài)平衡閥  動(dòng)態(tài)流量平衡閥  動(dòng)態(tài)壓差平衡閥  水力失調(diào) 


 
1 集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，集中空調(diào)系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而，在工程項(xiàng)目的實(shí)踐運(yùn)行中，卻依然會(huì)出現(xiàn)局部冷熱不均、能量浪費(fèi)的現(xiàn)象，這很大程度上是由于空調(diào)水（管網(wǎng)）系統(tǒng)的水力失調(diào)所造成的。
為了更好的解決這一常見且棘手的問題，我們先分析一下空調(diào)水系統(tǒng)中水力失調(diào)的現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)為質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，可以采用平衡閥和自力式壓差平衡閥，因?yàn)檫@種調(diào)節(jié)方式只改變供水溫度，而與系統(tǒng)的水力工況無關(guān)，即在不改變系統(tǒng)的水力工況的情況下，把調(diào)節(jié)傳達(dá)到每個(gè)用戶和設(shè)備。采用平衡閥，可以吸收網(wǎng)路的壓力波動(dòng)，維持被控負(fù)載的流量恒定。采用平衡閥可以吸收網(wǎng)路的壓力波動(dòng)，以及克服內(nèi)擾（被控環(huán)路內(nèi)部的阻力變化），以維持施加于被控環(huán)路上壓差恒定。
　　當(dāng)系統(tǒng)采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，雖然每個(gè)階段流量不變。但若采用平衡閥，每個(gè)流量階段要對控制流量或控制壓差進(jìn)行設(shè)定，給運(yùn)行管理帶來很大不便，所以不宜采用。


2  集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型產(chǎn)生水力失調(diào)的原因與分析
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,在集中空調(diào)的使用中，由于管道系統(tǒng)中的水力失調(diào)，會(huì)造成某些房間冷熱不均，或者冬季夏季房間溫度過高過低的現(xiàn)象。
歸納起來，我們一般把這些失調(diào)現(xiàn)象分成兩個(gè)方面的內(nèi)容：
一是靜態(tài)失調(diào)，即空調(diào)水系統(tǒng)雖經(jīng)過詳細(xì)的水力計(jì)算，但在施工安裝過程中，各用戶的流量仍不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。比如管網(wǎng)中流體流動(dòng)的動(dòng)力源（一般指泵、重力差等）提供的能量與設(shè)計(jì)要求不符，泵的型號、規(guī)格的變化及其性能參數(shù)的差異，動(dòng)力電源的波動(dòng)，流體自由液面差的變化等，導(dǎo)致管網(wǎng)中壓頭和流量偏離設(shè)計(jì)值；再比如管材粗糙度，焊接光滑度，存留于管道中的泥沙、焊渣量，管路路由的長度量，彎頭、三通的增減等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)的實(shí)際流動(dòng)阻力特性與設(shè)計(jì)值偏離。這種水力失調(diào)是穩(wěn)定的、根本性的，是不以設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)移的，如不加以解決影響將始終存在。
二是動(dòng)態(tài)失調(diào)，指的是系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)一些末端用戶的水流量發(fā)生改變時(shí)（關(guān)閉或調(diào)節(jié)），會(huì)使其它用戶的流量隨之產(chǎn)生變化。    
因此，在通過詳細(xì)的水力計(jì)算選擇合適的管徑及設(shè)備的基礎(chǔ)上，為使水流量合理完善地分配至每一個(gè)環(huán)路的采暖或空調(diào)末端，滿足每一棟建筑及功能房間的冷、熱負(fù)荷需求，我們往往會(huì)通過平衡閥來有效的解決這個(gè)問題。
接下來，將針對平衡閥的選擇設(shè)置進(jìn)行探討，以供同行在工程設(shè)計(jì)中參考。平衡閥控制系統(tǒng)是用壓差作用來調(diào)節(jié)閥門的開度，利用閥芯的壓降變化來彌補(bǔ)管路阻力的變化，而且它的原理是在   的流量范圍內(nèi)，可以有效地控制被控系統(tǒng)的壓差恒定。也就是說當(dāng)系統(tǒng)的壓差增大時(shí)，通過閥門的自動(dòng)關(guān)小動(dòng)作，它能保證被控系統(tǒng)的壓差增大反之；當(dāng)壓差減小時(shí)，閥門自動(dòng)開大，壓差仍保持恒定。



3 集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型 平衡閥的特性與分類
3.1 平衡閥的特性
平衡閥屬于調(diào)節(jié)閥范疇，它具有兩個(gè)特性。（1）良好的水力調(diào)節(jié)特性。普通的水力平衡閥都具有直線流量特性, 即在閥兩端壓差不變時(shí), 其流量與開度成線性關(guān)系。（2）流量的實(shí)時(shí)可測性。通過的流量測量儀表可以在現(xiàn)場對流過平衡閥的流量進(jìn)行實(shí)測［3］。
3.2 平衡閥的種類
結(jié)合目前市場上的水力平衡閥，主要可分為兩類：靜態(tài)平衡閥和動(dòng)態(tài)平衡閥。
3.2.1 靜態(tài)平衡閥
靜態(tài)平衡閥亦稱手動(dòng)平衡閥、手動(dòng)調(diào)節(jié)平衡閥、數(shù)字鎖定平衡閥、雙位調(diào)節(jié)閥等，它是通過改變閥芯與閥座的間隙(開度)，來改變流經(jīng)閥門的流通阻力，以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，其作用對象是系統(tǒng)的阻力，能夠?qū)⑿碌乃堪凑赵O(shè)計(jì)計(jì)算的比例平衡分配，各支路同時(shí)按比例增減，仍然滿足相應(yīng)參數(shù)下部分負(fù)荷的流量需求，起到水力平衡的作用。它必須具有開度指示、機(jī)械記憶（數(shù)字鎖定）裝置、壓差及流量測試點(diǎn)等［1］。
3.2.2 動(dòng)態(tài)平衡閥
動(dòng)態(tài)平衡閥又分為動(dòng)態(tài)流量平衡閥，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，多功能平衡閥等。
(1) 動(dòng)態(tài)流量平衡閥
動(dòng)態(tài)流量平衡閥亦稱自力式流量控制閥、自動(dòng)流量平衡閥、定流量閥、動(dòng)態(tài)平衡閥等，它是根據(jù)系統(tǒng)工況(壓差)的變動(dòng)而自動(dòng)變化阻力系數(shù)，在一定的壓差范圍內(nèi)，可以有效地控制通過的流量，使其保持一個(gè)常值。即當(dāng)閥門前后的壓差增大時(shí)，通過閥門自動(dòng)關(guān)小的動(dòng)作保持流量的不增大，反之，當(dāng)壓差減小時(shí)，閥門自動(dòng)開大，流量仍然保持恒定。但是，當(dāng)壓差小于或大于閥門的正常工作范圍時(shí)，它不能提供額外的壓頭，此時(shí)閥門打到全開或全關(guān)位置，流量仍然比設(shè)定流量低或高而不能得到控制。
(2) 動(dòng)態(tài)壓差平衡閥
動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，亦稱自力式壓差控制閥、差壓控制器、穩(wěn)壓變量同步器、壓差平衡閥等，它也是利用壓差作用來調(diào)節(jié)閥門的開度，通過閥芯的壓降變化來彌補(bǔ)管路阻力的變化，從而使在工況變化時(shí)能保持壓差基本不變。它的原理是在一定的流量范圍內(nèi)，保持被控系統(tǒng)的壓差恒定。即當(dāng)系統(tǒng)的壓差增大時(shí)，通過閥門的自動(dòng)關(guān)小動(dòng)作，它能保證被控系統(tǒng)壓差恒定，反之，當(dāng)壓差減小時(shí)，閥門自動(dòng)開大，壓差仍保持恒定。
(3) 多功能平衡閥
多功能平衡閥是隨著平衡閥應(yīng)用的發(fā)展，出于空間以及性能組合優(yōu)化的考慮，與很多功能性閥門結(jié)合組成的平衡控制閥。例如：電動(dòng)平衡兩通閥、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、止回關(guān)斷平衡閥等。



4  集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型平衡閥的選擇與應(yīng)用
4.1 靜態(tài)平衡閥的選擇與應(yīng)用
靜態(tài)平衡閥一般應(yīng)分級設(shè)置，安裝在各級管路的分支處，如圖1所示。當(dāng)平衡支路上的各個(gè)末端時(shí)，可以將支路看作為一個(gè)“黑匣子”，即一個(gè)單元。該單元對其外部流量的調(diào)整起比例的反應(yīng)，上一級合作閥門能夠較容易的補(bǔ)償這種擾動(dòng)。接下來，各支路單元使用立管平衡閥作為合作閥門來進(jìn)行相互平衡。隨后立管上的所有單元構(gòu)成一個(gè)較大的單元，其流量可使立管的平衡閥來調(diào)節(jié)。后，各立管通過將每個(gè)立管作為一個(gè)單元來相互平衡，而主管上的平衡閥作為合作閥門。這樣逐級進(jìn)行調(diào)試，以達(dá)到管路的水力平衡。
由此可見，靜態(tài)平衡閥的使用和調(diào)試與風(fēng)管系統(tǒng)中的多葉調(diào)節(jié)閥相似，幾乎可以應(yīng)用在各類管路系統(tǒng)中。只要有足夠的調(diào)試時(shí)間，系統(tǒng)理論上總能達(dá)到水力平衡；但是由于靜態(tài)平衡閥只能夠手動(dòng)調(diào)節(jié)，不能根據(jù)實(shí)際流量需求的變化而變化，所以僅能消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)。
4.2 動(dòng)態(tài)流量平衡閥的選擇與應(yīng)用
動(dòng)態(tài)流量平衡閥作用的對象是流量，它可以在一定的壓差范圍內(nèi)自動(dòng)保持流量的恒定，一般應(yīng)用在下列方面：
（1）多個(gè)不同的冷熱源及冷卻塔并聯(lián)時(shí)，自動(dòng)流量平衡閥設(shè)置在每個(gè)冷熱源和冷卻塔的進(jìn)口或者出口，通常與電磁閥一起使用，保證通過每個(gè)冷熱源及冷卻塔的水流量恒定。
（2）異程式水系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)流量平衡閥設(shè)置在每個(gè)定流量末端設(shè)備的進(jìn)口或者出口，通常與電動(dòng)三通閥一起使用，保證通過每個(gè)末端設(shè)備的水流量恒定。
由此可見，動(dòng)態(tài)流量平衡閥使用方便，設(shè)置在定流量管路上，通常與電磁閥或電動(dòng)三通閥一起使用。它可以自動(dòng)保持系統(tǒng)的流量恒定，只需要安裝在需要保證恒定流量的管路上，不必進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)試。它不僅能夠消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)，而且可以消除系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，幾乎適用于所有定流量系統(tǒng)。并且末端設(shè)備設(shè)置了動(dòng)態(tài)流量平衡閥以后，支路上不必再設(shè)置動(dòng)態(tài)流量平衡閥。
但是，自動(dòng)流量平衡閥不適用于變流量系統(tǒng)。原因是：如果自動(dòng)流量平衡閥設(shè)置在變流量系統(tǒng)的支路上，當(dāng)一些末端設(shè)備需要小流量時(shí)，自動(dòng)流量平衡閥在一定壓差范圍內(nèi)仍維持設(shè)定的流量；例如當(dāng)一些FCU自控閥門關(guān)閉時(shí)，由于支路總流量恒定，正在使用的FCU流量會(huì)增加，會(huì)引起FCU控制閥的頻繁啟閉，因此不應(yīng)采用［1］。
4.3 動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的選擇與應(yīng)用
動(dòng)態(tài)壓差平衡閥作用的對象是壓差，它可以在一定的流量范圍內(nèi)自動(dòng)保持壓差的恒定，一般應(yīng)用在下列方面：
（1）用于穩(wěn)定立管間的壓差。
（2）用于穩(wěn)定支路間的壓差。
（3）用于穩(wěn)定控制閥上的壓差。
由此可見，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥一般與靜態(tài)平衡閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥配合使用，它可以安裝在任何一級管路的進(jìn)口或者出口，靜態(tài)平衡閥消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)而壓差控制閥消除系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。動(dòng)態(tài)壓差平衡閥不應(yīng)重疊設(shè)置，即在使用了動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的上端回路，不再需要設(shè)置任何平衡裝置。



5  集中空調(diào)系統(tǒng)平衡閥選型結(jié)論
近年來，在越來越多的暖通空調(diào)水系統(tǒng)中，普遍采用的平衡閥系列產(chǎn)品對水系統(tǒng)的流量分配起到了積極地作用，使管網(wǎng)的運(yùn)行得到了保證?？偨Y(jié)全文并結(jié)合多年來的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，針對三類平衡閥（靜態(tài)平衡閥、動(dòng)態(tài)流量平衡閥、動(dòng)態(tài)壓差平衡閥）的應(yīng)用得出如下結(jié)論：
（1）靜態(tài)平衡閥可以應(yīng)用在各類管路系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)水力平衡初調(diào)試的有效手段，但是它僅能消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)。
（2）動(dòng)態(tài)流量平衡閥適用于定流量系統(tǒng)，不僅能夠消除系統(tǒng)的靜態(tài)水力失調(diào)，而且可以消除系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，但是不適用于變流量系統(tǒng)。
（3）動(dòng)態(tài)壓差平衡閥宜與靜態(tài)平衡閥配合使用，用于消除系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，適用于變流量系統(tǒng)。
希望通過此文，能夠的幫助設(shè)計(jì)師合理的設(shè)置平衡閥，使冷熱水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)中實(shí)現(xiàn)和維持完善的水力平衡，以此大限度地節(jié)約能源，又充分保證理想的采暖及空調(diào)品質(zhì)，保證舒適的生活環(huán)境。與本文相關(guān)的論文：自力式煤氣調(diào)壓閥組