集中空調系統平衡閥選型

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應用案例，現在介紹集中空調系統平衡閥選型近年來，隨著集中空調系統的廣泛應用，在項目實際過程中暴露出許多設計過程中隱藏的問題。其中，空調水系統的水力失調問題*。本文將分析產生水力失調的原因，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節中所起的作用。并主要針對三類平衡閥（靜態平衡閥、動態流量平衡閥、動態壓差平衡閥）在不同系統管路的應用，總結出平衡閥在設計選用以及合理性布置方面的一些經驗，并得此結論如下：
（1）靜態平衡閥可以應用在各類管路系統中，作為系統水力平衡初調試的有效手段，但是它僅能消除系統的靜態水力失調。
（2）動態流量平衡閥適用于定流量系統，不僅能夠消除系統的靜態水力失調，而且可以消除系統的動態水力失調，但是不適用于變流量系統。
（3）動態壓差平衡閥宜與靜態平衡閥配合使用，用于消除系統的動態水力失調，適用于變流量系統。
希望通過此文，能夠幫助設計師合理的設置平衡閥，使冷熱水系統在設計和運行調節中實現和維持完善的水力平衡，以此地節約能源，又充分保證理想的采暖及空調品質，提供舒適的生活環境。

平衡閥	2.000	QA		NO	平衡閥	個	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	DN65，J41T-16，銅質
蝶閥	2.000	QA		NO	內螺紋截止閥	個	DN25，J11W-16T，銅質
法蘭截止閥	4.000	QA		NO	法蘭截止閥	個	DN32，J41T-16,銅質
內螺紋截止閥	4.000	QA		NO	內螺紋截止閥	個	DN20，J11W-16T，銅質
自動排氣閥	14.000	QA		NO	自動排氣閥	個	DN20，ZDP,銅質
內螺紋截止閥	126.000	QA		NO	內螺紋截止閥	個	DN20，J11W-16T，銅質
蝶閥	2.000	QA	熱力入口處	NO	內螺紋截止閥	個	DN25，J11W-16T，銅質
內螺紋截止閥	8.000	QA		NO	內螺紋截止閥	個	DN20，J11W-16T，銅質

關鍵詞：靜態平衡閥  動態流量平衡閥  動態壓差平衡閥  水力失調 


 
1 集中空調系統平衡閥選型 引言
隨著我國經濟技術的發展和人民生活水平的不斷提高，集中空調系統得到越來越廣泛的應用。然而，在工程項目的實踐運行中，卻依然會出現局部冷熱不均、能量浪費的現象，這很大程度上是由于空調水（管網）系統的水力失調所造成的。
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水系統中水力失調的現象。當系統的運行調節為質調節時，可以采用平衡閥和自力式壓差平衡閥，因為這種調節方式只改變供水溫度，而與系統的水力工況無關，即在不改變系統的水力工況的情況下，把調節傳達到每個用戶和設備。采用平衡閥，可以吸收網路的壓力波動，維持被控負載的流量恒定。采用平衡閥可以吸收網路的壓力波動，以及克服內擾（被控環路內部的阻力變化），以維持施加于被控環路上壓差恒定。
　　當系統采用分階段改變流量的質調節時，雖然每個階段流量不變。但若采用平衡閥，每個流量階段要對控制流量或控制壓差進行設定，給運行管理帶來很大不便，所以不宜采用。


2  集中空調系統平衡閥選型產生水力失調的原因與分析
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,可調式減壓閥,在集中空調的使用中，由于管道系統中的水力失調，會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象。
歸納起來，我們一般把這些失調現象分成兩個方面的內容：
一是靜態失調，即空調水系統雖經過詳細的水力計算，但在施工安裝過程中，各用戶的流量仍不能達到設計要求。比如管網中流體流動的動力源（一般指泵、重力差等）提供的能量與設計要求不符，泵的型號、規格的變化及其性能參數的差異，動力電源的波動，流體自由液面差的變化等，導致管網中壓頭和流量偏離設計值；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、三通的增減等參數發生變化時，均會導致管網的實際流動阻力特性與設計值偏離。這種水力失調是穩定的、根本性的，是不以設計為轉移的，如不加以解決影響將始終存在。
二是動態失調，指的是系統在實際運行中，當一些末端用戶的水流量發生改變時（關閉或調節），會使其它用戶的流量隨之產生變化。    
因此，在通過詳細的水力計算選擇合適的管徑及設備的基礎上，為使水流量合理完善地分配至每一個環路的采暖或空調末端，滿足每一棟建筑及功能房間的冷、熱負荷需求，我們往往會通過平衡閥來有效的解決這個問題。
接下來，將針對平衡閥的選擇設置進行探討，以供同行在工程設計中參考。平衡閥控制系統是用壓差作用來調節閥門的開度，利用閥芯的壓降變化來彌補管路阻力的變化，而且它的原理是在   的流量范圍內，可以有效地控制被控系統的壓差恒定。也就是說當系統的壓差增大時，通過閥門的自動關小動作，它能保證被控系統的壓差增大反之；當壓差減小時，閥門自動開大，壓差仍保持恒定。



3 集中空調系統平衡閥選型 平衡閥的特性與分類
3.1 平衡閥的特性
平衡閥屬于調節閥范疇，它具有兩個特性。（1）良好的水力調節特性。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, 其流量與開度成線性關系。（2）流量的實時可測性。通過的流量測量儀表可以在現場對流過平衡閥的流量進行實測［3］。
3.2 平衡閥的種類
結合目前市場上的水力平衡閥，主要可分為兩類：靜態平衡閥和動態平衡閥。
3.2.1 靜態平衡閥
靜態平衡閥亦稱手動平衡閥、手動調節平衡閥、數字鎖定平衡閥、雙位調節閥等，它是通過改變閥芯與閥座的間隙(開度)，來改變流經閥門的流通阻力，以達到調節流量的目的，其作用對象是系統的阻力，能夠將新的水量按照設計計算的比例平衡分配，各支路同時按比例增減，仍然滿足相應參數下部分負荷的流量需求，起到水力平衡的作用。它必須具有開度指示、機械記憶（數字鎖定）裝置、壓差及流量測試點等［1］。
3.2.2 動態平衡閥
動態平衡閥又分為動態流量平衡閥，動態壓差平衡閥，多功能平衡閥等。
(1) 動態流量平衡閥
動態流量平衡閥亦稱自力式流量控制閥、自動流量平衡閥、定流量閥、動態平衡閥等，它是根據系統工況(壓差)的變動而自動變化阻力系數，在一定的壓差范圍內，可以有效地控制通過的流量，使其保持一個常值。即當閥門前后的壓差增大時，通過閥門自動關小的動作保持流量的不增大，反之，當壓差減小時，閥門自動開大，流量仍然保持恒定。但是，當壓差小于或大于閥門的正常工作范圍時，它不能提供額外的壓頭，此時閥門打到全開或全關位置，流量仍然比設定流量低或高而不能得到控制。
(2) 動態壓差平衡閥
動態壓差平衡閥，亦稱自力式壓差控制閥、差壓控制器、穩壓變量同步器、壓差平衡閥等，它也是利用壓差作用來調節閥門的開度，通過閥芯的壓降變化來彌補管路阻力的變化，從而使在工況變化時能保持壓差基本不變。它的原理是在一定的流量范圍內，保持被控系統的壓差恒定。即當系統的壓差增大時，通過閥門的自動關小動作，它能保證被控系統壓差恒定，反之，當壓差減小時，閥門自動開大，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用的發展，出于空間以及性能組合優化的考慮，與很多功能性閥門結合組成的平衡控制閥。例如：電動平衡兩通閥、動態平衡電動調節閥、止回關斷平衡閥等。



4  集中空調系統平衡閥選型平衡閥的選擇與應用
4.1 靜態平衡閥的選擇與應用
靜態平衡閥一般應分級設置，安裝在各級管路的分支處，如圖1所示。當平衡支路上的各個末端時，可以將支路看作為一個“黑匣子”，即一個單元。該單元對其外部流量的調整起比例的反應，上一級合作閥門能夠較容易的補償這種擾動。接下來，各支路單元使用立管平衡閥作為合作閥門來進行相互平衡。隨后立管上的所有單元構成一個較大的單元，其流量可使立管的平衡閥來調節。后，各立管通過將每個立管作為一個單元來相互平衡，而主管上的平衡閥作為合作閥門。這樣逐級進行調試，以達到管路的水力平衡。
由此可見，靜態平衡閥的使用和調試與風管系統中的多葉調節閥相似，幾乎可以應用在各類管路系統中。只要有足夠的調試時間，系統理論上總能達到水力平衡；但是由于靜態平衡閥只能夠手動調節，不能根據實際流量需求的變化而變化，所以僅能消除系統的靜態水力失調。
4.2 動態流量平衡閥的選擇與應用
動態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自動保持流量的恒定，一般應用在下列方面：
（1）多個不同的冷熱源及冷卻塔并聯時，自動流量平衡閥設置在每個冷熱源和冷卻塔的進口或者出口，通常與電磁閥一起使用，保證通過每個冷熱源及冷卻塔的水流量恒定。
（2）異程式水系統中，動態流量平衡閥設置在每個定流量末端設備的進口或者出口，通常與電動三通閥一起使用，保證通過每個末端設備的水流量恒定。
由此可見，動態流量平衡閥使用方便，設置在定流量管路上，通常與電磁閥或電動三通閥一起使用。它可以自動保持系統的流量恒定，只需要安裝在需要保證恒定流量的管路上，不必進行復雜的調試。它不僅能夠消除系統的靜態水力失調，而且可以消除系統的動態水力失調，幾乎適用于所有定流量系統。并且末端設備設置了動態流量平衡閥以后，支路上不必再設置動態流量平衡閥。
但是，自動流量平衡閥不適用于變流量系統。原因是：如果自動流量平衡閥設置在變流量系統的支路上，當一些末端設備需要小流量時，自動流量平衡閥在一定壓差范圍內仍維持設定的流量；例如當一些FCU自控閥門關閉時，由于支路總流量恒定，正在使用的FCU流量會增加，會引起FCU控制閥的頻繁啟閉，因此不應采用［1］。
4.3 動態壓差平衡閥的選擇與應用
動態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自動保持壓差的恒定，一般應用在下列方面：
（1）用于穩定立管間的壓差。
（2）用于穩定支路間的壓差。
（3）用于穩定控制閥上的壓差。
由此可見，動態壓差平衡閥一般與靜態平衡閥和電動調節閥配合使用，它可以安裝在任何一級管路的進口或者出口，靜態平衡閥消除系統的靜態水力失調而壓差控制閥消除系統的動態水力失調。動態壓差平衡閥不應重疊設置，即在使用了動態壓差平衡閥的上端回路，不再需要設置任何平衡裝置。



5  集中空調系統平衡閥選型結論
近年來，在越來越多的暖通空調水系統中，普遍采用的平衡閥系列產品對水系統的流量分配起到了積極地作用，使管網的運行得到了保證。總結全文并結合多年來的設計經驗，針對三類平衡閥（靜態平衡閥、動態流量平衡閥、動態壓差平衡閥）的應用得出如下結論：
（1）靜態平衡閥可以應用在各類管路系統中，作為系統水力平衡初調試的有效手段，但是它僅能消除系統的靜態水力失調。
（2）動態流量平衡閥適用于定流量系統，不僅能夠消除系統的靜態水力失調，而且可以消除系統的動態水力失調，但是不適用于變流量系統。
（3）動態壓差平衡閥宜與靜態平衡閥配合使用，用于消除系統的動態水力失調，適用于變流量系統。
希望通過此文，能夠的幫助設計師合理的設置平衡閥，使冷熱水系統在設計和運行調節中實現和維持完善的水力平衡，以此大限度地節約能源，又充分保證理想的采暖及空調品質，保證舒適的生活環境。與本文相關的論文：自力式煤氣調壓閥組