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華惠州熱電應用，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)生的原因及導致的結(jié)果；同時介紹了水力平衡閥的特性,以及應用水力平衡閥對水系統(tǒng)進行水力平衡調(diào)節(jié)的步驟、方法。
關鍵詞：暖通空調(diào)系 水力失調(diào)平衡閥 流量限制器 
0 引言
隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(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)中平衡閥的應用及特點。
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：動態(tài)水力失調(diào)，是指當某些用戶的水流量改變時，會影響其它用戶的流量也隨之變化，偏離設計要求。靜態(tài)水力失調(diào)，是指系統(tǒng)雖然經(jīng)過水力平衡計算，并達到規(guī)定的要求，但由于設計、施工安裝、設備材料等原因?qū)е碌?，各用戶的實際流量與設計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。為了達到這兩個目標，系統(tǒng)可能采用了變頻和自控技術。但是發(fā)揮這些設備功能的前提條件是水系統(tǒng)達到全面的平衡。即生產(chǎn)部分（冷水機組）、輸配部分和末端設備部分的所有回路應該滿足水力平衡的三個必要條件。
*：所有的末端設備在設計工況下可以獲得設計流量；
第二：電動調(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)實現(xiàn)正常功能的基礎保障。全面水平衡包括冷水機組部分的平衡；輸配部分的水力平衡以及末端設備的水力平衡。

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，平衡閥相當于在水系統(tǒng)中的一個阻力原件。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：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，而水自然會往阻力小的地方流，造成距離機房遠近不同的管路獲得的流量無法滿足系統(tǒng)實際需要，即近的管路流量偏大，遠的管路流量偏小，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)不同管路的阻力達到平衡，確保系統(tǒng)的每一個管路都獲得其實際所需要的流量其終目的就是要使整幢建筑的室內(nèi)溫度達到均衡！

二、平衡閥的分類
1.靜態(tài)平衡閥：亦稱平衡閥、手動平衡閥、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)閥門的流動阻力以達到調(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計計算的比例平衡分配，各支路同時按比例增減，仍然滿足當前需要下的部份負荷的流量需求。
2.動態(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、自動平衡閥等，它是跟據(jù)系統(tǒng)工況（壓差）變動而自動變化阻力系數(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常值，即當閥門前后的壓差增大時，通過閥門的自動關小的動作能夠保持流量不增大，反之，當壓差減小時，閥門自動開大，流量仍照保持恒定。
3.自力式壓差控制閥：亦稱動態(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(nèi)，可以有效地控制被控系統(tǒng)的壓差恒定，即當系統(tǒng)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(tǒng)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。
三、平衡閥的設計
在主機房內(nèi)的平衡閥在設備表上

五、平衡閥招標技術要求（本部分來自某招標文件要求，僅供參考）
1.靜態(tài)平衡閥功能及技術要求
1）靜態(tài)平衡閥應具有調(diào)節(jié)并聯(lián)回路間水力平衡的功能，同時應具有關斷功能。
2）閥門特性曲線應具有等百分比的調(diào)節(jié)特性。
3）靜態(tài)平衡閥閥體上應有的防泄水測壓口，配合工具，實現(xiàn)現(xiàn)場地測量管道的流量。為方便調(diào)試工作的進行，測量通道應在閥體同側(cè),并保證測量的是閥門進出口的壓差。
4）為保證調(diào)試后水系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，靜態(tài)平衡閥應具有大開度鎖定功能。
5）流量控制精度：在開度為50-99%時誤差小于±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.動態(tài)壓差平衡閥功能及技術要求
1）可以穩(wěn)定支路的流量及壓差，具有可調(diào)的流量或壓差設定點，具有關斷功能。
2）具有用于系統(tǒng)診斷的測點，能夠現(xiàn)場設定流量或壓差，并具備現(xiàn)場監(jiān)測手段。
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. 動態(tài)流量平衡閥（定流量閥）功能及技術要求
1）動態(tài)流量平衡閥應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，在滿足設計流量的前提下，閥門阻力≤35kPa
4．系統(tǒng)深化設計及系統(tǒng)調(diào)試相關要求
1）投標單位中標后，需根據(jù)空調(diào)水系統(tǒng)圖由平衡閥廠家進行水力計算檢驗，提供水力平衡計算書。
2）所有參與投標的廠家均需具有對水力平衡系統(tǒng)調(diào)試的能力，需具有專門的調(diào)試儀表、專業(yè)的調(diào)試人員并在投標時提供水系統(tǒng)平衡調(diào)試方案。
3）所有參與投標的廠家應具備中文版智能調(diào)試儀器，該儀器應有流量測量、壓差測量、溫度測量。
4）供應商應提供經(jīng)用戶正式認可的平衡調(diào)試報告，調(diào)試報告應包括實測流量、設計流量、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)培訓的人員來完成。
水力不平衡常會導致： 
(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，在滿負荷時，供熱溫度比預期值低，供冷溫度比預期值高，導致水系統(tǒng)處于大流量、小溫差運行工況。 
(3)水泵選型偏大，水泵運行在偏離區(qū)不合適的工作點處。能量輸配效率低下，無法進行整體調(diào)控和節(jié)能運行。 
(4)在大流量小溫差的工況下運行，冷熱源難以達到其額定出力，使實際運行的機組超負荷或運行機組臺數(shù)超過實際負荷要求的臺數(shù)。 
(5)在裝備有自動控制的系統(tǒng)中，往往由于水量不符合設計要求，而使自控裝置失靈或不能充分發(fā)揮其控制功能，導致溫控效果差。 
(6)由于調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)相互影響，電機頻繁動作，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)阻力計算準確、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仍會造成水力失調(diào)及能源上的浪費。
2.2 安裝手動調(diào)節(jié)閥
對大型空調(diào)系統(tǒng)而言，采用手動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程復雜，手動調(diào)節(jié)前端閥門，后端流量會受影響。對于復雜系統(tǒng)，要求調(diào)節(jié)閥門的工程師經(jīng)驗豐富。并且一旦系統(tǒng)壓力或負荷發(fā)生變化仍需要重新調(diào)整水力系統(tǒng)。
2.3 安裝動態(tài)流量平衡閥
熱力入口或空調(diào)設備末端的設計流量確定后，根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動態(tài)平衡閥，安上設置好的閥門既可使用。只要閥門處的壓差變化在閥門的設計壓力范圍內(nèi)，無需任何人為的調(diào)節(jié)。
3、動態(tài)平衡閥的特點
3.1 動態(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閥門前后的變化，從而達到控制流量的目的。動態(tài)平衡閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，對于不可壓縮的流體其簡化流量的方程為：
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控制A（△P）不變。彈簧受壓差的作用自動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：
當平衡閥前后壓差小于小啟動壓差是彈簧未被壓縮，流通面積大。當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)末端設備的大流量、自動恒定流量的特點，在大工型、復雜、空調(diào)采暖負荷不恒定的工程中，簡化了系統(tǒng)調(diào)試過成，并縮短了調(diào)試時間。特別是在異程水系統(tǒng)中使用平衡閥，可以容易實現(xiàn)水力工況平衡、滿足設計環(huán)境溫度的要求，并且在空調(diào)系統(tǒng)的運行中末端設備可以不受其他末端的啟停干擾。

4、動態(tài)平衡閥在實際工程中的應用
4.1 區(qū)域供暖
熱力入口處采用動態(tài)平衡閥，保證系統(tǒng)所需流量。
室內(nèi)采暖系統(tǒng)，溫控閥保證每個散熱器通過所需流量，動態(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)設備（空氣處理機及風機盤管）末端設置平衡閥，通過三通（或兩通）電動閥保證設備所需流量，平衡閥實現(xiàn)水力工況調(diào)節(jié)。在冷熱源，冷卻塔、水泵等處當設計管線受*。用平衡閥來避免負荷偏載，保證設備的正常運行。
5、空調(diào)系統(tǒng)設計動態(tài)平衡閥反感因該注意的問題
5.1 動態(tài)平衡閥只起水力平衡的作用，不能用于負荷調(diào)節(jié)
由于對動態(tài)平衡閥的誤解，容易認為平衡閥也能平衡空調(diào)或采暖負荷，用平衡閥取代電動三通閥或兩通閥。各個設備的啟停不會干擾影響其他設備的水流量，平衡閥起到了水力平衡的作用；而電動三通或兩通閥節(jié)流，能夠調(diào)節(jié)環(huán)境負荷所需數(shù)量。
目前，帶電動自控制功能的動態(tài)平衡閥已經(jīng)面市，按負荷需求動態(tài)平衡空調(diào)系統(tǒng)實行節(jié)能就更容易實現(xiàn)了。因此采用帶電動自控功能的動態(tài)平衡閥，可以將水力平衡與負荷調(diào)節(jié)合二為一，并直接用電腦控制設定流量，還簡化了安裝及便于安裝在狹小的空間內(nèi)。
5.2 動態(tài)平衡閥不應該多極設置
在空調(diào)設置中，手動調(diào)節(jié)閥是多極設計的。而按照這一方法多極設置動態(tài)平衡閥設計概念是不對的。其理由是：如果下級的一個或多個設備關閉電動閥，而上級平衡閥扔保持流量不變，則會造成下級未關閉的設備流量增加，不但加大了水流噪聲，還會影響使用功能，并且也增加了不必要的經(jīng)濟投資。
5.3 空調(diào)設計中應根據(jù)冬夏供回水溫差水量合理設置動態(tài)平衡閥
在四管制空調(diào)系統(tǒng)中用兩個平衡閥是可以滿足冬季及夏季不同的水量要求的，當冬、夏季節(jié)空調(diào)供熱、冷水溫差不同時，水流量差異很大，因此在兩管制水系統(tǒng)中則應根據(jù)冬、夏季不同流量的要求設置平衡閥：
方法一，設置可變流量型動態(tài)平衡閥，冬夏換季時轉(zhuǎn)換閥門。
方法二，設置兩個平衡閥，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，夏季開兩個閥，用兩個閥門實現(xiàn)空調(diào)設備的四管制功能。
方法三，采用帶自控裝置的動態(tài)平衡閥通過電腦設置流量。否則，由于冬季夏季空調(diào)水流量不同，而簡單在空調(diào)末端上設置固定流量的動態(tài)平衡閥是不可能滿足兩個季節(jié)的水量平衡的。 

6．結(jié)束語 
合理地應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)品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求