暖通空調(diào)水系統(tǒng)平衡閥

暖通空調(diào)水系統(tǒng)平衡閥 暖通空調(diào)水平衡閥 暖通水系統(tǒng)平衡閥 空調(diào)系統(tǒng)平衡閥 平衡閥

之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹暖通空調(diào)水系統(tǒng)平衡閥摘 要：暖通空調(diào)水系統(tǒng)平衡閥本文主要闡述了在空調(diào)水系統(tǒng)存在的水力失調(diào)一些問題，并分析其產(chǎn)生的原因及導(dǎo)致的結(jié)果；同時(shí)介紹了水力平衡閥的特性,以及應(yīng)用水力平衡閥對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行水力平衡調(diào)節(jié)的步驟、方法。
關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)系 水力失調(diào)平衡閥 流量限制器 
0 引言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各類建筑中的集中供熱和集中空調(diào)面積越來越大,達(dá)到幾十萬m2已不鮮見,水力失調(diào)現(xiàn)象變得尤為突出,這就迫使業(yè)主或物業(yè)管理單位不得不在系統(tǒng)上投入更多的設(shè)備和能源,以滿足用戶的要求。本文筆者主要闡述了在暖通空調(diào)水系統(tǒng)存在的水力失調(diào)一些問題，并分析其產(chǎn)生的原因及導(dǎo)致的結(jié)果；并結(jié)合現(xiàn)有水力平衡解決方案介紹了在幾種水力系統(tǒng)中平衡閥的應(yīng)用及特點(diǎn)。
1．產(chǎn)生水力失調(diào)的原因和結(jié)果 
水力失調(diào)有兩方面：動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，是指當(dāng)某些用戶的水流量改變時(shí)，會(huì)影響其它用戶的流量也隨之變化，偏離設(shè)計(jì)要求。靜態(tài)水力失調(diào)，是指系統(tǒng)雖然經(jīng)過水力平衡計(jì)算，并達(dá)到規(guī)定的要求，但由于設(shè)計(jì)、施工安裝、設(shè)備材料等原因?qū)е碌?，各用戶的?shí)際流量與設(shè)計(jì)要求不符引起的系統(tǒng)水力失調(diào)。這種水力失調(diào)是先天性的、根本的，如果不加以解決，影響將始終存在。 暖通空調(diào)系統(tǒng)的目標(biāo)是在低的能耗水平下提供需要的（舒適的）室內(nèi)溫度。為了達(dá)到這兩個(gè)目標(biāo)，系統(tǒng)可能采用了變頻和自控技術(shù)。但是發(fā)揮這些設(shè)備功能的前提條件是水系統(tǒng)達(dá)到全面的平衡。即生產(chǎn)部分（冷水機(jī)組）、輸配部分和末端設(shè)備部分的所有回路應(yīng)該滿足水力平衡的三個(gè)必要條件。
*：所有的末端設(shè)備在設(shè)計(jì)工況下可以獲得設(shè)計(jì)流量；
第二：電動(dòng)調(diào)節(jié)控制閥的壓差變化不能太大；
第三：生產(chǎn)側(cè)的流量要大于等于分配側(cè)的總流量。
全面水力平衡是空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常功能的基礎(chǔ)保障。全面水平衡包括冷水機(jī)組部分的平衡；輸配部分的水力平衡以及末端設(shè)備的水力平衡。

一、平衡閥的定義
平衡閥是在水力工況下，起到靜態(tài)或動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)的閥門。平衡閥主要是起流量調(diào)節(jié)作用，平衡閥相當(dāng)于在水系統(tǒng)中的一個(gè)阻力原件。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥
就暖通空調(diào)水系統(tǒng)而言，水在管路中流動(dòng)是有阻力的，并且阻力隨著管路的延伸逐漸增大，而水自然會(huì)往阻力小的地方流，造成距離機(jī)房遠(yuǎn)近不同的管路獲得的流量無法滿足系統(tǒng)實(shí)際需要，即近的管路流量偏大，遠(yuǎn)的管路流量偏小，其表現(xiàn)為一幢建筑的不同區(qū)域的室內(nèi)溫度冷熱不均。平衡指的就是用某種方法或某種產(chǎn)品使系統(tǒng)不同管路的阻力達(dá)到平衡，確保系統(tǒng)的每一個(gè)管路都獲得其實(shí)際所需要的流量其終目的就是要使整幢建筑的室內(nèi)溫度達(dá)到均衡！

二、平衡閥的分類
1.靜態(tài)平衡閥：亦稱平衡閥、手動(dòng)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)閥門的流動(dòng)阻力以達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，其作用對(duì)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，仍然滿足當(dāng)前需要下的部份負(fù)荷的流量需求。
2.動(dòng)態(tài)流量平衡閥：亦稱自力式流量控制閥、自力式平衡閥、定流量閥、自動(dòng)平衡閥等，它是跟據(jù)系統(tǒng)工況（壓差）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)，通過閥門的自動(dòng)關(guān)小的動(dòng)作能夠保持流量不增大，反之，當(dāng)壓差減小時(shí)，閥門自動(dòng)開大，流量仍照保持恒定。
3.自力式壓差控制閥：亦稱動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，差壓控制器、穩(wěn)壓變量同步器、壓差平衡閥等，它是用壓差作用來調(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，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)，可以有效地控制被控系統(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。
三、平衡閥的設(shè)計(jì)
在主機(jī)房?jī)?nèi)的平衡閥在設(shè)備表上

五、平衡閥招標(biāo)技術(shù)要求（本部分來自某招標(biāo)文件要求，僅供參考）
1.靜態(tài)平衡閥功能及技術(shù)要求
1）靜態(tài)平衡閥應(yīng)具有調(diào)節(jié)并聯(lián)回路間水力平衡的功能，同時(shí)應(yīng)具有關(guān)斷功能。
2）閥門特性曲線應(yīng)具有等百分比的調(diào)節(jié)特性。
3）靜態(tài)平衡閥閥體上應(yīng)有的防泄水測(cè)壓口，配合工具，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)地測(cè)量管道的流量。為方便調(diào)試工作的進(jìn)行，測(cè)量通道應(yīng)在閥體同側(cè),并保證測(cè)量的是閥門進(jìn)出口的壓差。
4）為保證調(diào)試后水系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，靜態(tài)平衡閥應(yīng)具有大開度鎖定功能。
5）流量控制精度：在開度為50-99%時(shí)誤差小于±5％
6）工作壓力：PN16
7）工作溫度：-10～120℃
8）閥體材質(zhì)：DN15-DN50：銅合金
＞DN50：鑄鐵(PN16)或球墨鑄鐵(PN25)
2.動(dòng)態(tài)壓差平衡閥功能及技術(shù)要求
1）可以穩(wěn)定支路的流量及壓差，具有可調(diào)的流量或壓差設(shè)定點(diǎn)，具有關(guān)斷功能。
2）具有用于系統(tǒng)診斷的測(cè)點(diǎn)，能夠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定流量或壓差，并具備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段。
3）工作壓力：PN16
4）工作溫度：-10～120℃
5）閥體材質(zhì)：DN15-DN50：銅合金
＞DN50：鑄鐵(PN16)或球墨鑄鐵(PN25)
3. 動(dòng)態(tài)流量平衡閥（定流量閥）功能及技術(shù)要求
1）動(dòng)態(tài)流量平衡閥應(yīng)具有維持所在水系統(tǒng)管道流量恒定的功能。
2）流量控制精度，誤差小于±5％
3）工作壓力：PN16
4）工作溫度：0℃～120℃
5）工作壓差范圍：14~220kPa 或34~276kPa
6）材質(zhì)：閥體：DN15-DN50：銅合金
≥DN65：球墨鑄鐵
閥膽：不銹鋼
7）為保證系統(tǒng)正常工作，在滿足設(shè)計(jì)流量的前提下，閥門阻力≤35kPa
4．系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試相關(guān)要求
1）投標(biāo)單位中標(biāo)后，需根據(jù)空調(diào)水系統(tǒng)圖由平衡閥廠家進(jìn)行水力計(jì)算檢驗(yàn)，提供水力平衡計(jì)算書。
2）所有參與投標(biāo)的廠家均需具有對(duì)水力平衡系統(tǒng)調(diào)試的能力，需具有專門的調(diào)試儀表、專業(yè)的調(diào)試人員并在投標(biāo)時(shí)提供水系統(tǒng)平衡調(diào)試方案。
3）所有參與投標(biāo)的廠家應(yīng)具備中文版智能調(diào)試儀器，該儀器應(yīng)有流量測(cè)量、壓差測(cè)量、溫度測(cè)量。
4）供應(yīng)商應(yīng)提供經(jīng)用戶正式認(rèn)可的平衡調(diào)試報(bào)告，調(diào)試報(bào)告應(yīng)包括實(shí)測(cè)流量、設(shè)計(jì)流量、閥門開度、流量偏差等內(nèi)容。
5）調(diào)試工作必須由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員來完成。
水力不平衡常會(huì)導(dǎo)致： 
(1)系統(tǒng)中某些用戶流量過大引起其他用戶流量過小，不利環(huán)路無法獲得所需要的流量。 
(2)由于冷熱源與輸配管路流量不匹配，在滿負(fù)荷時(shí)，供熱溫度比預(yù)期值低，供冷溫度比預(yù)期值高，導(dǎo)致水系統(tǒng)處于大流量、小溫差運(yùn)行工況。 
(3)水泵選型偏大，水泵運(yùn)行在偏離區(qū)不合適的工作點(diǎn)處。能量輸配效率低下，無法進(jìn)行整體調(diào)控和節(jié)能運(yùn)行。 
(4)在大流量小溫差的工況下運(yùn)行，冷熱源難以達(dá)到其額定出力，使實(shí)際運(yùn)行的機(jī)組超負(fù)荷或運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)超過實(shí)際負(fù)荷要求的臺(tái)數(shù)。 
(5)在裝備有自動(dòng)控制的系統(tǒng)中，往往由于水量不符合設(shè)計(jì)要求，而使自控裝置失靈或不能充分發(fā)揮其控制功能，導(dǎo)致溫控效果差。 
(6)由于調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)相互影響，電機(jī)頻繁動(dòng)作，使用壽命縮短。
2、解決水力失調(diào)的辦法
2.1 加節(jié)流孔板
在熱力入口或空調(diào)靠近冷源環(huán)路的部分管段上增加節(jié)流孔板。采用這種辦法解決水力失調(diào)的前提是：水系統(tǒng)阻力計(jì)算準(zhǔn)確、熱力或空調(diào)末端流量不能發(fā)生變化。因此在末端流量變化時(shí)仍會(huì)造成水力失調(diào)及能源上的浪費(fèi)。
2.2 安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥
對(duì)大型空調(diào)系統(tǒng)而言，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程復(fù)雜，手動(dòng)調(diào)節(jié)前端閥門，后端流量會(huì)受影響。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，要求調(diào)節(jié)閥門的工程師經(jīng)驗(yàn)豐富。并且一旦系統(tǒng)壓力或負(fù)荷發(fā)生變化仍需要重新調(diào)整水力系統(tǒng)。
2.3 安裝動(dòng)態(tài)流量平衡閥
熱力入口或空調(diào)設(shè)備末端的設(shè)計(jì)流量確定后，根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動(dòng)態(tài)平衡閥，安上設(shè)置好的閥門既可使用。只要閥門處的壓差變化在閥門的設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，無需任何人為的調(diào)節(jié)。
3、動(dòng)態(tài)平衡閥的特點(diǎn)
3.1 動(dòng)態(tài)平衡閥的工作原理：
通過改變平衡閥的閥芯的過流面積來適應(yīng)閥門前后的變化，從而達(dá)到控制流量的目的。動(dòng)態(tài)平衡閥是一個(gè)局部阻力可以變化的節(jié)流元件，對(duì)于不可壓縮的流體其簡(jiǎn)化流量的方程為：
Q=KA（△P）
式中：Q——通過平衡閥的流量；
K——閥門開度的流量系數(shù)；
A——閥芯的過流面積
△P——閥門進(jìn)出口壓差
由于在閥門的開度不變的前提下，K值的變化可忽略，因此閥門的流量要保持恒定應(yīng)控制A（△P）不變。彈簧受壓差的作用自動(dòng)控制閥膽上過流面積的大小，從而使通過閥門的流量恒定。
3.2 閥門的工作過程：
當(dāng)平衡閥前后壓差小于小啟動(dòng)壓差是彈簧未被壓縮，流通面積大。當(dāng)平衡閥前后壓差超越工作范圍是，閥膽*壓縮彈簧，水流只從閥膽兩邊的圓孔流過，此時(shí)閥膽變成了固定的調(diào)節(jié)器，流量與壓差成正比，隨壓差的增大而增大。
動(dòng)態(tài)平衡閥具有在一定的壓力范圍內(nèi)限制空調(diào)末端設(shè)備的大流量、自動(dòng)恒定流量的特點(diǎn)，在大工型、復(fù)雜、空調(diào)采暖負(fù)荷不恒定的工程中，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)調(diào)試過成，并縮短了調(diào)試時(shí)間。特別是在異程水系統(tǒng)中使用平衡閥，可以容易實(shí)現(xiàn)水力工況平衡、滿足設(shè)計(jì)環(huán)境溫度的要求，并且在空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行中末端設(shè)備可以不受其他末端的啟停干擾。

4、動(dòng)態(tài)平衡閥在實(shí)際工程中的應(yīng)用
4.1 區(qū)域供暖
熱力入口處采用動(dòng)態(tài)平衡閥，保證系統(tǒng)所需流量。
室內(nèi)采暖系統(tǒng)，溫控閥保證每個(gè)散熱器通過所需流量，動(dòng)態(tài)平衡閥保證各立管流量恒定，解決水平失調(diào)。
4.2 空調(diào)系統(tǒng)
大型集中空調(diào)系統(tǒng)中，在空調(diào)設(shè)備（空氣處理機(jī)及風(fēng)機(jī)盤管）末端設(shè)置平衡閥，通過三通（或兩通）電動(dòng)閥保證設(shè)備所需流量，平衡閥實(shí)現(xiàn)水力工況調(diào)節(jié)。在冷熱源，冷卻塔、水泵等處當(dāng)設(shè)計(jì)管線受*。用平衡閥來避免負(fù)荷偏載，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
5、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)平衡閥反感因該注意的問題
5.1 動(dòng)態(tài)平衡閥只起水力平衡的作用，不能用于負(fù)荷調(diào)節(jié)
由于對(duì)動(dòng)態(tài)平衡閥的誤解，容易認(rèn)為平衡閥也能平衡空調(diào)或采暖負(fù)荷，用平衡閥取代電動(dòng)三通閥或兩通閥。各個(gè)設(shè)備的啟停不會(huì)干擾影響其他設(shè)備的水流量，平衡閥起到了水力平衡的作用；而電動(dòng)三通或兩通閥節(jié)流，能夠調(diào)節(jié)環(huán)境負(fù)荷所需數(shù)量。
目前，帶電動(dòng)自控制功能的動(dòng)態(tài)平衡閥已經(jīng)面市，按負(fù)荷需求動(dòng)態(tài)平衡空調(diào)系統(tǒng)實(shí)行節(jié)能就更容易實(shí)現(xiàn)了。因此采用帶電動(dòng)自控功能的動(dòng)態(tài)平衡閥，可以將水力平衡與負(fù)荷調(diào)節(jié)合二為一，并直接用電腦控制設(shè)定流量，還簡(jiǎn)化了安裝及便于安裝在狹小的空間內(nèi)。
5.2 動(dòng)態(tài)平衡閥不應(yīng)該多極設(shè)置
在空調(diào)設(shè)置中，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥是多極設(shè)計(jì)的。而按照這一方法多極設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡閥設(shè)計(jì)概念是不對(duì)的。其理由是：如果下級(jí)的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備關(guān)閉電動(dòng)閥，而上級(jí)平衡閥扔保持流量不變，則會(huì)造成下級(jí)未關(guān)閉的設(shè)備流量增加，不但加大了水流噪聲，還會(huì)影響使用功能，并且也增加了不必要的經(jīng)濟(jì)投資。
5.3 空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)冬夏供回水溫差水量合理設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡閥
在四管制空調(diào)系統(tǒng)中用兩個(gè)平衡閥是可以滿足冬季及夏季不同的水量要求的，當(dāng)冬、夏季節(jié)空調(diào)供熱、冷水溫差不同時(shí)，水流量差異很大，因此在兩管制水系統(tǒng)中則應(yīng)根據(jù)冬、夏季不同流量的要求設(shè)置平衡閥：
方法一，設(shè)置可變流量型動(dòng)態(tài)平衡閥，冬夏換季時(shí)轉(zhuǎn)換閥門。
方法二，設(shè)置兩個(gè)平衡閥，閥1按冬季流量選擇閥門，閥2按夏、冬季大水量之差選擇閥門，冬季閥1，夏季開兩個(gè)閥，用兩個(gè)閥門實(shí)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備的四管制功能。
方法三，采用帶自控裝置的動(dòng)態(tài)平衡閥通過電腦設(shè)置流量。否則，由于冬季夏季空調(diào)水流量不同，而簡(jiǎn)單在空調(diào)末端上設(shè)置固定流量的動(dòng)態(tài)平衡閥是不可能滿足兩個(gè)季節(jié)的水量平衡的。 

6．結(jié)束語 
合理地應(yīng)用水力平衡閥是提高供熱空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和節(jié)約能耗的有效途徑。只有綜合了投資、調(diào)試和運(yùn)行成本的水力平衡方案才能帶給投資方大的。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求