淺談平衡閥在空調系統管網中的應用

曾廣社

【摘要】本文介紹了空調水系統水力平衡及平衡閥以及平衡閥的合理運用，并舉出實例解釋平衡閥運用的相關問題。希望能為相關研究工作者提供參考。

【關鍵詞】平衡閥 空調系統 運用

1引言

1.1當代高層建筑林立，樓層功能不一。建筑物暖通空調水系統中，水力失調問題突出。水力失調導致系統流量分配不均勻，實際流量與設計流量出入較大，造成建筑內某些區域過冷，某些區域過熱。系統流量分配的不均勻，引起能量浪費。

1.2所有空調采暖、供冷系統應達到兩個主要目的：1、提供要求的舒適度。2、以最少的能耗達到第一點目的。為緩解水力失調情況，必然采用相應的調節閥門對系統流量分配進行調節。雖然通用的閥門（如：蝶閥、閘閥）對流量具有一定的調節作用，但此類閥門調節性能不理想，且系統調節后對流量無法測量。加上蝶閥、閘閥在管網中長時間受水力沖刷，閥板會慢慢變薄，不能很好地起到關斷、調節功能。因此采用通用閥門的調節只能說是不準確與不穩定，這常常給工程系統調試工作與投入作用的運行管理帶來了極大不便。因此很有必要在暖通空調水系統的關鍵部分（如分集水器、立管出樓層第一個閥門位置）選用水力平衡閥對系統的流量進行調節。

2空調水系統水力平衡及平衡閥

2.1水力失調分類：

水力失調分為：靜態失調和動態失調。其中靜態失調是由于設計、施工、設備材料等原因導致的系統管道特性阻力數比值與設計要求管道特性阻力數比值不一致，從而使系統各用戶的實際流量與設計要求流量不一致，引起的水力失調，靜態水力失調是穩態的、根本性的，是系統本身所固有的，是暖通空調水系統中水力失調的重要因素。可增設靜態平衡閥來解決。

動態失調為當支路閥門開度變化引起水流量改變時，其他區域的流量也隨之發生改變偏離設計要求流量，從而導致的水力失調，叫做動態水力失調。動態水力失調不是系統本身所固有的是動態的、變化的，是在系統運行中產生的。只能用動態平衡閥來解決。

2.2平衡閥的工作原理：

平衡閥是在水力工況下，起到動態、靜態平衡調節的閥門。如：靜態平衡閥，動態平衡閥。

（1）靜態平衡閥是通過改變閥芯與閥座的間隙（開度），來改變流經閥門的流動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，仍然滿足當前氣候需要下的部份負荷的流量需求，起到熱平衡的作用。

（2）動態平衡閥分為動態流量平衡閥，自力式自身壓差控制閥等。

動態流量平衡是跟據系統工況（壓差）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，但是，當壓差小于或大于閥門的正常工作范圍時，它畢竟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不能控制。

（3）動態壓差平衡閥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，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，可以有效地控制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增大反之，當壓差減小時，閥門自動開大，壓差仍保持恒定。自力式壓差控制閥，在控制范圍內自動閥塞為關閉狀態，閥門兩端壓差超過預設定值，閥塞自動打開并在感壓膜作用下自動調節開度，保持閥門兩端壓差相對恒定。

3平衡閥的合理應用

3.1 靜態平衡閥的應用

變流量系統中靜態平衡閥用于系統初步調節。靜態平衡閥保證的不是系統中單個管道的流量值，它要維持的是在系統初調試時，通過靜態平衡閥的調節作用，使系統中各個管路的流量比值與設計流量的比值一致，這樣當系統的總流量等于設計總流量時，各個末端設備及管道的流量也同時達到設計流量即所需的最大流量，系統實現靜態水力平衡。靜態平衡閥應當分級設置，表1為靜態平衡閥在空調系統中的安裝位置。

表1 靜態平衡閥在空調系統中的安裝位置

平衡閥類型 在空調水系統中使用部分

靜態平衡閥 1、每層空調水水平回水支管

2、回水總管

3、集水器回水主管

4、制冷主機冷凍、冷卻回水管

3.2 動態流量平衡閥的應用

動態流量平衡閥用于系統中需定流量的管路。在系統中某一需流量恒定的設備的分支管路配置了適當的動態流量平衡閥后，該設備即能運行在設計流量狀態。如果并聯的外網由于變動而造成壓力的變化△P在一定范圍內（該閥門有效范圍），則不會造成流經該設備流量的變化。由此可見，動態流量平衡閥適合安裝在冷凍機房冷熱源設備處，一方面可以保證機組在額定狀態運行，將流量恒定在設計值，從而保護機組，另一方面提高機組的運行效率，使系統運行的水溫正常。表2為動態流量平衡閥在空調系統中的安裝位置。

表2 動態流量平衡閥在空調系統中的安裝位置

平衡閥類型 在空調水系統中使用部分

動態流量平衡閥 1、制冷主機冷凍供水管路

2、制冷主機冷卻回水管路

3、鍋爐出口管路

當壓力處于設定范圍內，流量隨壓力的變化并不發生變化，當壓力在設定范圍之外，流量隨著壓力的增大而增大。

3.3 動態壓差控制閥的應用

動態壓差控制閥的作用一是被控環路出現外擾（網路的壓力波動）和內擾（內部管路阻力的改變）時，使被控環路的壓差保持恒定；二是各環路間的調節互不干擾，即一個環路的調節對其它環路的流量不產生影響。大中型空調系統分區分環路設計時，一方面由于工程設計時循環水泵是按最不利環路的阻力來選型的，對近端支路來說，往往揚程偏高，末端支路的調節閥就要承擔更大的壓差；另一方面各環路之間、各層支路之間壓差值可能相差很大，為避免水力平衡失調，在立管或支管上安裝壓差控制閥可以將立管或支管的壓差穩定在合適的范圍內，各回路的調節互不干擾，可獨立進行平衡。表3為動態壓差控制閥在空調系統中的安裝位置。

表3 動態壓差控制閥在空調系統中的安裝位置

平衡閥類型 在空調水系統中使用部分

動態壓差平衡閥 1、空調水系統主分支立管回水

2、樓層水平回水支管

4結語

（1）、平衡閥的使用要基于其本身閥門的特性才能正確發揮對管網系統水力平衡作用。

（2）、在空調水系統管網中合理地安裝平衡閥以及正確地進行聯動調試，可以極大地改善系統的水力特性，很大程度上緩解了水力失調情況。

（3）、使用平衡閥的空調水系統，為系統正常運行提供了保證，同時也最大情況節省了能源，滿足系統整體舒適性要求，使系統經濟高效地運行。

參考文獻：

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