暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案

1 暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案概述

在暖通空間調(diào)系統(tǒng)中,水是至關(guān)重要的元素。由于設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備材料等原因?qū)е碌南到y(tǒng)管道特性阻力數(shù)比與設(shè)計(jì)要求管道特性阻力數(shù)比值不一致，從而使系統(tǒng)各用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量不一致，引起系統(tǒng)的水力失調(diào)，叫做靜態(tài)水力失調(diào)。
當(dāng)用戶閥門(mén)開(kāi)度變化引起水流量改變時(shí)，其它用戶的流量也隨之發(fā)生改變，偏離設(shè)計(jì)要求流量，從而導(dǎo)致的水力失調(diào)，叫做動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。ZLF自力式平衡閥是一種利用介質(zhì)自身的壓力變化進(jìn)行自我控制而保持流經(jīng)該閥被控系統(tǒng)流量不變的閥門(mén),自力式平衡閥并具有流量控制。運(yùn)行前一次性調(diào)節(jié),即可使系統(tǒng)流量自動(dòng)恒定在要求的設(shè)定值。
水平力失調(diào)將嚴(yán)重影響空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，必須通過(guò)在管道系統(tǒng)中增設(shè)靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備（亦即平衡閥）使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水力平衡，保證空間調(diào)的正常運(yùn)行。



2暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案 平衡閥的分類
平衡閥是在水力工況下，起到動(dòng)態(tài)、靜態(tài)平衡調(diào)節(jié)的閥門(mén)。對(duì)應(yīng)于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種水系統(tǒng)失衡狀況，平衡閥可分為兩大類：靜態(tài)平衡閥，動(dòng)態(tài)平衡閥。靜態(tài)平衡閥亦稱平衡閥、手動(dòng)平衡閥等，它是通過(guò)改變閥芯與閥座的間隙（開(kāi)度），來(lái)改變流經(jīng)閥門(mén)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)前氣候需要下的部份負(fù)荷的流量需求，起到平衡的作用。



動(dòng)態(tài)平衡閥分為動(dòng)態(tài)流量平衡閥，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，自力式自身壓差控制閥等。隨著空調(diào)行業(yè)的不斷發(fā)展與完善，平衡閥也出現(xiàn)的新的產(chǎn)品，目前很多項(xiàng)目采用了一種動(dòng)態(tài)壓差平衡閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)合在一起的一體閥，一般稱之為動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是目前用于解決空調(diào)水系統(tǒng)平衡一個(gè)非常好的方法，當(dāng)系統(tǒng)的壓力發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥可以通過(guò)改變自身的通流面積使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差保持不變，使調(diào)節(jié)閥的CV值始終為一，從而保證電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一直在工況下運(yùn)行，真正做到水量的變化只與溫度有關(guān)而與壓力無(wú)關(guān)，可以保證進(jìn)入空調(diào)箱的水量在任一時(shí)刻都是您所需要的水量。叢而使系統(tǒng)的性能更*，維護(hù)更方便。城建、化工、冶金、石油、制藥、食品、飲料、環(huán)保



暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案技術(shù)參數(shù)

①公稱壓力：1.6MPa

②殼體試驗(yàn)壓力：2.4MPa

③適用介質(zhì)：水、油等非腐蝕性液體

④介質(zhì)溫度：0—100℃

⑤法蘭標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17241.6  GB/T 9113

⑥實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 13927  API598

主要材質(zhì)

①閥體：銅、鑄鐵、灰鑄鐵、鑄鋼

②閥桿：不銹鋼

③閥瓣：鑄銅

④膜片：丁腈橡膠



暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案外形尺寸

公稱通徑DN(mm)	L	H	H1	流量控制范圍㎡/h
15	110	72	70	0.1～1
20	110	72	70	0.1～1.5
25	115	81	74	0.2～2
32	160	108	91	0.5～4
40	200	138	147	1～6
50	215	138	147	2～10
65	230	143	154	3～15
80	275	170	189	5～25
100	290	193	211	10～35
125	310	208	227	15～50
150	350	254	260	30～80
200	430	289	303	40～180
250	520	325	367	100～300
300	635	357	430	150～1500
350	670	372	495	200～7000
備注	DN15-DN20為螺紋連接

3 暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用



3.1 定流量系統(tǒng)的靜態(tài)水力平衡
定流量系統(tǒng)是早期的暖通空調(diào)工程中常見(jiàn)的水力系統(tǒng)。
定流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)不含任何調(diào)節(jié)閥門(mén)，系統(tǒng)在初調(diào)試完成后閥門(mén)開(kāi)度無(wú)須做任何改變，系統(tǒng)各處流量始終保持恒定。定流量系統(tǒng)主要適用于末端設(shè)備無(wú)須通過(guò)流量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，如采用變風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管和空調(diào)箱等。
定流量系統(tǒng)只存在靜態(tài)水力失調(diào)，基本不存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào)，因此只需在相關(guān)部位安裝靜態(tài)水力平衡設(shè)備即可。通常在系統(tǒng)機(jī)房集水器以及一些主要分支回水管上安裝靜態(tài)水力平衡閥。



3.2 暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案變流量系統(tǒng)的全面水力平衡
隨著人們對(duì)空調(diào)品質(zhì)要求、節(jié)能意識(shí)的不斷提高以及空調(diào)系統(tǒng)的大型化，變流量水力系統(tǒng)在暖通空調(diào)工程中占據(jù)越來(lái)越重要的位置。
變流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中各分支環(huán)路的流量隨外界負(fù)荷的變化而變化。由于暖通空調(diào)工程在一年的大部分時(shí)間均處于部分負(fù)荷運(yùn)行工況，變流量系統(tǒng)大部分時(shí)間管道流量都低于設(shè)計(jì)流量，因此這種系統(tǒng)是高效節(jié)能的。
目前在暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)中常用的兼具動(dòng)態(tài)平衡與調(diào)節(jié)功能的動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備主要有動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥（風(fēng)機(jī)盤(pán)管用）、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（各類空調(diào)箱用）等。



4 暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案幾個(gè)末端水力平衡方案的比較和分析
4.1 定流量系統(tǒng)水力平衡方案
（1）方案一：定流量系統(tǒng)－手動(dòng)方案
圖1所示末端空調(diào)箱采用電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥，屬于定流量系統(tǒng)，每臺(tái)末端的流量變化不會(huì)影響其他設(shè)備的流量，因此不存在相互影響的情況，即不存在動(dòng)態(tài)水力失衡，故此方案僅在各個(gè)分支管設(shè)立靜態(tài)平衡閥，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)平衡。在系統(tǒng)初調(diào)試時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)靜態(tài)平衡閥，使系統(tǒng)在初調(diào)試合格后各臺(tái)末端設(shè)備的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)平衡。但是靜態(tài)平衡閥的調(diào)試需按照一定的程序，對(duì)于一個(gè)大系統(tǒng)而言初調(diào)試是相當(dāng)困難的，往往由于進(jìn)行后一個(gè)平衡閥的調(diào)節(jié)時(shí)，將會(huì)影響到前面已經(jīng)調(diào)節(jié)過(guò)的平衡閥，產(chǎn)生誤差。當(dāng)這種誤差超過(guò)工程允許范圍時(shí)，則需進(jìn)行再一次的測(cè)量和調(diào)節(jié)。如果由于用途改變等原因造成管路變化的，那么改造之后，必須重新對(duì)所有靜態(tài)平衡閥進(jìn)行新的調(diào)試。



（2）方案二：定流量系統(tǒng)－自動(dòng)方案
由于動(dòng)態(tài)流量平衡閥的限流特性，因此此方案不必同方案一中的靜態(tài)平衡閥一樣逐級(jí)安裝，只需要在限流處安裝一個(gè)即可。動(dòng)態(tài)流量平衡閥按流量進(jìn)行選擇，安裝完畢后無(wú)需調(diào)試，將設(shè)定值設(shè)定為設(shè)計(jì)值即可使用。如果又后期改造，改造完后無(wú)需調(diào)試，只要重新設(shè)定流量值即可。



4.2 暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案變流量系統(tǒng)水力平衡方案
（1）方案三：變流量系統(tǒng)－動(dòng)態(tài)壓差平衡閥方案。
空調(diào)箱采用電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥（此閥一般為比例積分調(diào)節(jié)，當(dāng)然空調(diào)系統(tǒng)是復(fù)雜多樣的，大多數(shù)情況下還帶有風(fēng)機(jī)盤(pán)管，所帶電動(dòng)兩通閥僅起開(kāi)關(guān)作用，在本文所列變流量?jī)蓚€(gè)方案中，無(wú)論對(duì)空調(diào)箱還是風(fēng)機(jī)盤(pán)管都可適用，因此在圖示中不一一畫(huà)出），任一空調(diào)箱由于負(fù)荷變化引起的流量變化都會(huì)影響其他空調(diào)末端設(shè)備的流量，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)失衡，此方案中在電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥前安裝一個(gè)動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥進(jìn)口B至出口A的壓差至設(shè)定壓差，這樣不管系統(tǒng)中其它的動(dòng)態(tài)閥門(mén)怎樣動(dòng)作，由于動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的調(diào)節(jié)作用這兩點(diǎn)的壓差始終保持恒定，這樣就避免了系統(tǒng)中各個(gè)末端設(shè)備調(diào)節(jié)的相互干擾，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。



在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)作用使各個(gè)目標(biāo)區(qū)域的溫度達(dá)到設(shè)定溫度；
當(dāng)然，也可以將動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的取壓點(diǎn)定在A、C二點(diǎn)，動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的設(shè)定壓差隨之調(diào)整。這時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度變小，從而使調(diào)節(jié)閥實(shí)際的流量特性曲線偏離理想流量特性曲線，調(diào)節(jié)特性變差。
調(diào)試時(shí)先將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，然后將動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的壓差調(diào)至設(shè)定壓差即可。
此外由于同樣存在著靜態(tài)水力失衡，故在每個(gè)分支管處安裝靜態(tài)平衡閥（注：如果系統(tǒng)采用同程管道時(shí)可建議不設(shè)靜態(tài)平衡閥），調(diào)試時(shí)，電動(dòng)閥全開(kāi)，按靜態(tài)平衡閥調(diào)試程序進(jìn)行調(diào)試，直至達(dá)到系統(tǒng)靜態(tài)平衡，至此完成系統(tǒng)全面水力平衡。



（2）方案四：變流量系統(tǒng)－動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（兩通閥）方案
方案四的基本原理同方案三非常相似，動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是將動(dòng)態(tài)壓差平衡閥和電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥結(jié)合在一起，故又稱為一體閥。如圖4所示，由于動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保證了該閥內(nèi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯二端A、B點(diǎn)的壓差不發(fā)生變化，因此系統(tǒng)壓力的波動(dòng)不會(huì)影響到此設(shè)備，此設(shè)備流量仍然維持不變，制冷量不變，故此設(shè)備負(fù)責(zé)的空調(diào)區(qū)域溫、濕度仍保持平衡。



5 暖通空間調(diào)系統(tǒng)平衡閥設(shè)計(jì)方案結(jié)語(yǔ)

空調(diào)系統(tǒng)是復(fù)雜多樣的，本文的四個(gè)平衡閥方案僅就末端系統(tǒng)按定水量、變水量進(jìn)行了討論，各有其一定的可行性，也有其一定的局限性。因此，在實(shí)際工程項(xiàng)目中，應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、施工難易度及調(diào)試等多方面加以考慮，選擇化的水力平衡方案。