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1、暖通空调系统中平衡阀应用的发展过程、趋势及突出问题一苟滨作者：苟滨信息来源：苟滨点击数：懸47更新时间：2011-6-15欧文托普阀门系统（北京）有限公司 苟 滨0 导言：由于社会经济的持续发展，人们对建筑居住环境和室内空气品质的要求也在不断提升，暖通空调系统也变得越来越复杂。从早 期的完全定流量系统到现在的分区域变流量系统，对流量的控制需要更加多元化，使得影响流量分配的因素不仅仅是系统的固有阻 力，包括用户的控制行为。平衡阀也从单一的对阻值恒定的系统进行修正到能够实时修正用户控制行为的影响。普通的静态平衡阀已经在流量分配和阻力平衡上发挥了突出作用，尤其是欧文托普提出的全面水力平衡技术，通过静
2、态平衡与 动态平衡相结合，很好的指出了解决现阶段暖通空调水系统流量输配和自我扰动的办法。但是随着应用工程的增多和经验的积累， 我们意识到，由于一些技术和人为的原因，平衡阀的作用没有完全发挥出来。所以，明确平衡阀的一些应用要点，对于提高系统的 舒适性和完成建筑节能降耗目标是具有重大意义的。1 静态平衡阀的阻力平衡和流量输配作用长期以来，困扰大型暖通空调系统流量输配不均的主要问题就是系统各个区域阻力不平衡。如何使用一种能够调整不同环路阻 力的设备，成为平衡阀出现的推动因素。在一元流量控制的理论背景下，截止阀因为制造简单、调节方便、其流量特性较好等优点 被广泛应用于水系统中。通过设计，主要是运行、围
3、护人员的经验，现场由操作人员直接根据功能区域的温度调节阀门开度，然后 根据用户的反馈信息，再对阀门的开度值进行修正，这是一种没有准确理论支撑的系统调节方法，完全凭借个人经验。在运行管理 人员经验丰富，水系统半径较小，流量不大的工程中，这种调节方式一定程度上弥补了系统初始的阻力偏差，起到了阻力平衡的左 右。然而随着暖通空调系统供能半径越来越大，管路布置愈发复杂，这种靠人员经验调节的方式已经无法准确分配用户需要的流量， 而且调节阀的功能缺陷也逐渐显现出来，例如其流量和压差关系没有规律，无法获得阀门的准确阻力等。这些都削弱了截止阀的平 衡作用。为了准确反应阀门流量和压差的对应关系，并能监测通过阀门两
4、端的阻力和流量值，设计人员在截止阀的阀体上加以改进， 逐渐形成了现在常见的拥有线性特性曲线、能够监测阀门两端压差和流量的平衡阀，也就是静态水力平衡阀。不管是定流量还是变 流量系统，这种流量可测、阻力可查的平衡阀都能够对初始流量进行精确分配，成为使用最为广泛一种平衡产品。2 动态平衡产品的出现随着暖通空调系统用户需求的多元化和控制手段的增多，流量的变化幅度越来越大，这些系统和用户的调节控制行为对系统内 阻力产生了影响，阻力不变的平衡设备已经不能对这些干扰进行修正。能够自动调节阀门开度来保持某个区域流量可控的设备开始 出现，例如动态流量平衡阀、压差调节器、一体阀等等。它们都能够通过自身的调整，屏蔽
5、变流量系统压力波动的影响，与静态平 衡阀相配合，实现完全的水力平衡效果。3 一体阀应用的广泛化和必要性3.1 一体阀是用于变流量空调系统末端设备（风盘、新风机组或空气处理机）的平衡控制阀门，其设计宗旨是将流量控制（开关 或调节）和平衡功能（主要是动态平衡功能）集于一体，通过阀门自身的平衡功能，抗拒系统中压力波动产生的叠加干扰，使得设 备的运行流量只受控制信号的影响，确保最终供能与负荷保持一致。大型酒店、公寓、医院、商住楼等，由于设计的水系统较为庞大，末端用户较多且多具备个性化需求，使得流量的输配变化幅 度大，各个环路之间的压力干扰非常明显，应用普通的电动调节阀很难保证室内流量的稳定性，由于阀门
6、前后的压差发生变化（开 度固定时），其流量特性已经偏离了等百分比特性，调节性能变差，进而影响到用户的室内空气品质。3.2 如果一个环路中并联的风盘数量很多，环路距离较长，此时采用压差调节器+两通阀的平衡控制方案显然是不妥的，因为管道 的沿程阻力损失已经无法忽略，而且压差调节器的设定值不能同时稳定两个相差较大的阀门压降。设置一对一控制的一体阀可以根 据设备的实时负荷提供流量，在稳定自身环路的同时也减小了对其他环路的干扰（如图 1）。3.3 对于多台机组并联的环路，仅仅采用静态平衡阀重新分配各支路阻力值是不够的，此时虽然已经考虑到不同机组由于表冷器 阻力相差较大而采用静态阀进行平衡，但是无法抗拒环
7、路之间阀门调节产生的压力波动，调节曲线也将发生变化。同时仅增设静态 平衡阀有降低调节阀阀权度的危险，同样会降低调节性能。此时也适宜采用一体阀对每台机组进行独立控制，调节阀芯两端的压差 始终恒定，故在可控信号下流量、开度都是一一对应的（如图 2）。4 设置压差调节器必须进行阻力计算，合理布置4.1 压差调节器是一种辅助平衡设备，其目的就是为了给末端设备提供良好的工作环境，例如防止供暖系统中温控阀由于压降过大产生噪音，避免 同一环路中设备负荷变化产生的压力扰动，屏蔽外网对特定环路的压力干扰等等。但是由于其压差设定值唯一、恒定的特点，必须对控制环路的资用 压头AP进行精确计算（如图3）,同时要注意压
8、差调节器本身的压降和环路总压头 P0,这也是供热计量技术规程中所要求的。4.2 两点注意事项 当使用压差调节器控制环路压差时,必须确保环路中所有设备满负荷工作时的资用压头相等,即设备参数尽量一致,否则无法满足不同设备的流量 需求。因为定压差技术应用在并联环路中的前提是忽略沿程阻力,其设定值通常是以满足最不利环路压差需求为标准,所以环路的跨度不宜过长,并联设备 数量不宜较多（实际可控制的数量和距离应根据不同厂家的设备参数进行确认）。5 静态水力平衡是全面水力平衡实现的基础,而平衡调试则是实现静态水力平衡的前提 静态平衡阀的应用已经被写入了供热计量技术规程,作为现阶段在暖通空调系统中应用范围最广的
9、平衡阀,其流量、压差的可测量和可调节性 是实现系统平衡的保障,系统的平衡必须通过调试才能实现。但由于以下一些原因,使得静态平衡阀在系统中的作用大打折扣,有些应用的项目非但 没有起到调节阻力、分配流量的作用,反而成了水泵能耗高,供能品质低的帮凶,值得我们深刻反省。5.1平衡阀安装后不调试：由于工期、施工的原因，有些系统平衡阀安装后从未进行调试，徒增系统阻力，其作用与截止阀无异；一些改扩建的项 目由于末端负荷已经发生变化，管网上的平衡阀阻力设定却仍然没有更改，已经失去平衡阻力的作用；目前市场上一些厂家鼓吹平衡阀不用调试即 可达到平衡，这是不负责任的说法，完全脱离系统实际运行情况设定阀门阻力，必然无
10、法实现平衡功能。不重视平衡阀作用，采用截止阀代替平衡 阀,无法进行调试。5.2平衡阀调试方法不科学：在平衡阀调试的过程中，需要专用的仪器设备测量阻力、流量等相关数据，然后根据阀门的压损-流量曲线数据调整 阀门的开度，最后锁定阀门，在某些系统中，平衡阀安装完成后没有经过专用仪器实地测量，或者调整阀门开度没有参照阀门本身的压损-流量数据， 导致阀门阻力与设计需要相差甚远，影响整个水系统的流量输配；空调系统中不同于塔楼布置均匀的管路系统，裙房系统管路分布较为复杂，主管 上的平衡阀不能按照比例式的调节方法处理，需要反复实地测量数据进行校正。在管网中所有平衡阀初调试完成之前，通过任一平衡阀的流量即使达
11、到了设计值，也是不稳定的，需要后期不断校正。5.3平衡调试人员不专业：调试工作应当由平衡阀厂家委派的专业人员完成，可以缩短调试时间，提高调试的成功性，并最终保证管网中的流量分配 达到设计要求。非专业人员操作调试设备难以实现上述作用。平衡调试需要长期现场工作所积累的经验，尤其是大型系统的平衡调试，仅仅依靠高 精设备是不能解决的。5.4平衡阀自身的问题：平衡调试的成功完成一方面需要准确的设计数据和专业设备、调试人员，另一方面决定于平衡阀产品自身的质量、性能。目前 市场上平衡阀产品种类众多，质量参差不齐，很多都没有流量测量通道，压损-流量曲线模糊、数据混乱，这样的平衡阀如果应用到实际系统中，不但 不
12、能起到平衡阻力的作用，反而会扰乱系统平衡，增加管网阻力，降低管网输配性能，最终增加系统运行能耗。5.5 业界缺乏对静态平衡阀调试的重视：长期以来，平衡阀后期调试总是被人们所忽略。前面已经讲到，没有经过精确调试的平衡阀无法起到平衡 系统阻力的作用，反而会成为输配系统高能耗的帮凶。长期的复杂系统水力平衡调试经验告诉我们，平衡阀能否起到平衡作用，关键在于调试。值得 我们欣慰的是，在新的供热计量技术规程中，平衡阀的后期调试已经被作为硬性要求写入。6 静态平衡阀的设置 为了实现不同开度下都能具有较好的调节性能和较高的阀权度，静态平衡阀通常阻力都稍大，故在管路系统中应当本着有限分级布置的原则，在保 证每一
13、个环路的基本流量的同时，采用其他控制阀门抵消过剩压头，避免由于静态平衡阀设置过多导致系统初始阻力过大，这是得不偿失的。在系统调试前，应当获得每个阀门的设计流量，即末端设备全开满负荷运行时的系统流量，只有满足运行峰值时的流量输配要求，才能保证部分 负荷时的流量需求。当然此时仅靠静态平衡阀是不够的，还需要采用动态平衡的设备。小结：静态平衡和动态平衡设备是随着暖通空调水系统的发展而逐渐出现的，静态平衡阀可以有效的解决暖通空调系统的静态水力失调，做好平衡调试 是其中不可或缺的一环。 而一体阀和压差调节器可以满足用户对空气品质日益多样化的供能需求，使得系统运行更经济、更节能。应当根据系统特点 和控制精度要求，合理的设计和应用平衡阀，为提高输配系统的运行效率，降低建筑能耗打下基础。相信随着建筑行业的逐渐发展，平衡设备也将迎 来一个设计、应用的高峰。
暖通空调系统中平衡阀应用的发展过程
