浅析平衡阀在暖通系统中的应用

2015-11-14西华大学四川成都610039

江西建材 2015年4期

■霍刚 ■西华大学，四川成都 610039

就热水采暖与空调水系统而言，为了更好的保证其能够满足设计的要求，确保进行合理的分配能到达设备的末端和环路，使所有的建筑与房间都能达到对冷热负荷的需要，发挥出采暖与空调的最佳作用，另外，能够最大程度的对能源进行充分利用，在对冷热水系统进行设计和调节中应该实现和维持完善的水力平衡，这也是采暖和空调系统成功与否的一个关键。而目前，由于科技、工程和产业自身的原因，水力失调的现象比比皆是。为了更好的保护水系统的阻力平衡，建设者尽量采取同程式水管路体系，加强水管干管及主要支管的口径，以减少比摩阻的办法得以消除阻力的不均衡，但鉴于其超控环路间的负荷及使用、时间等差别，还是有阻力不均衡的问题发生;而且，在现实操作中，鉴于条件的影响，设计者也会采取异程式水系统，所以水力平衡更是不可轻视。

1 水力失调的原因及解决方法

水力失调分为静态失调和动态失调两种。

1．1 静态水力失调

由于系统起初的设计、就设备而言，在对材料进行选择的时候，包括最终的安装与连接时，所出现的管道阻力会和设计时的要求产生一定的差异，也就会导致流量出现设计与实际上的差异性的变化，对于该系统自身所具备的稳态水力失调来讲，称其为静态水力失调，这一点也是暖通系统中导致水力出现失调的主要原因。通过在管道结构中添加静态平衡阀的方法，对该结构的阻力实施调整，使其和设计规定的阻力相一致，此时在系统总流量达到设计流量时，各末端用户流量均能达到设计流量，从而消除了静态水力失调产生的冷热不均现象。

1．2 动态水力平衡

在系统运转进程中当有些使用客户阀门开度改变招致水流量改变的时候，因为系统的压力形成波动，其他使用客户的流量也跟着产生变化，与系统制定的要求流量有偏差，进而造成水力失调，此类在体系运转进程中形成的失调称为动态水力失调。通过动态流量平衡阀的设置，能够有效进行定流量的控制，准确保证别的用户的阀门开度控制，保证流量并不受到其他用户的动作变化，对于其他的末端流量也是如此，这样情况下，就能够有效保证系统中的水力失调问题得到一定消除。

2 静态水力平衡阀和动态流量阀的工作机理与区别

2．1 静态水力平衡阀

静态水力平衡阀属于手动调节阀范畴。它是通过改变阀芯与阀座的间隙，来改变流经阀门的阻力，进而达到调节流量的目的。

它属于调节型阀门，具有数字锁定的独特功能，选用的是直流型的结构设计，其较好的等百分比流量的优点使得它可以恰当的分派流量，暖气(空调)调节室内温度时的温度不均衡的问题得以解决。为了保证在管网中流动的有效性，可以通过实现流量和压降的条件来进行一定的控制，这样无疑能够更好保证能源的节约和液体的平衡。在平衡阀的阀门处装有开启与关闭度的指示灯，设有开度限定配置和检验流量的阀，按要求在每个支路处和住户接入口安装好合适标准的阀门，并且事先用专业仪器调试检测好后设定，把整个体系的总水量限制在特定的值内，以避免流量大、温差小的不良情况。

在管道系统中安装静态水力平衡阀，通过对其的调节来改变系统管道特性阻力数比值，达到与设计要求一致。系统调试合格后，不存在静态水力失衡问题。调试合格的系统如处于部分负荷运行状态，在总流量减少时由静态平衡阀所调节的各分支管道会自动同比减少流量，但各分支管道所设定的流量比值不变。

2．2 动态流量平衡阀

动态流量平衡阀亦称作自力式流量控制器。原理上看，在一定的工作差压范围内，它可以有效地控制住通过的流量。随着阀门前后压强间的差距增加后，经过它的自动调节系统的调节，仍然可以使流量不增加;相反，当压强差距降低时，它会自动扩大，使流量维持不变。但是，在前后压强差距小于它正常工作范围的时候，因为它不可能有更多的压头作为供给，所以这时候阀门就是全部打开的，流量就会低于原定数值，导致失控。因此，有的公司称其为最大流量限制器。

根据动态流量平衡阀阀的形状外观上区分，现阶段掌握的主要由三种构成样式(1)对于具有定流量元件的阀体来说，在节流内部就具有感应部分。在前后压差变化的前提下，截流面积也在不断发生变化，其中，通过有效计算，能够得到面积的变化情况。一定要保证在有效的工作范围内进行阀门的操作，比如，根据所提供的auto－flow的曲线，有曲线可以得到，40～400kPa则是满足需要的有效工作压力，高于400Kpa阀门全关，低于20Kpa阀门全开)，能够保持流量变化在设定值的±5%范围内。定流量部件在完工送出厂家的时候，是有定好的流量控制的，并且在按照客户需求的规格发货后不可以自己随便更改。(2)某厂家的动态流量电动平衡阀，这种形式的平衡阀通过阀体内的导流通道将调节结构两端的压力分别引致膜片上下端，通过弹簧力的作用带动阀杆调节开度，从而保持平衡状态。当阀门进行流量调节时，为按照等百分比曲线(或者直线曲线)进行流量调节，控制环境温度，可以与楼宇自控系统配合，接受多种控制信号控制。在阀门打开角度一定的前提下，压差的变化不会引起阀门通过流量的改变。这种阀门如果想要确定流量值，可以利用改变弹簧预紧力的方法，这种方法在规定的流量变化范围内都可行。(3)与以上两种形式不同的还有一种国产双座阀形式的动态流量平衡阀，结构上可以分作两部分，通过手动调节段来设定流量，通过自动调节段来控制流量，这种阀门有较宽的流量设定范围，具有很好的稳定流量的效果。但是相比而言造价较高。

3 静态水力平衡阀和动态流量平衡阀在系统中的不同作用

静态水力平衡阀和动态流量平衡阀主要的不同点为，静态水力平衡阀是一次性手动调节的，不能自动地随系统工况变化而改变阻力系数;动态流量平衡阀则可以不借助外界能源自力地动作，根据系统工况(差压)变化而改变阻力系数。对于水力平衡阀而言，可以分为静态和动态两种，前者的作用对象主要是阻力，从这一点来看，主要是起到可调孔板的效果，实现对管网阻力以及环路之间的平衡;而后者的主要的作用是对水量起到锁定的效果。两种阀门都可以达到在调试工况下(通常是设计工况)合理分配各个环路水量。但是，在不同于调试工况的运行工况时应用两种阀门是否能平衡水量?这就需要从不同的变工况种类来分析。

3．1 定流量系统的静态水力平衡

当完成初步检测调试之后的流量系统无需更改设置，以保证多处流量正常不变。该系统使用最多的是方便终端装置不需要流量设置的系统。比方说应用改变温度来改善空调系统，包括仅限于使用气候补偿器来改善供热温度的系统等使用。系统中无需安装动态阀门。

3．2 变流量系统的全面水力平衡

随着人们对空调品质要求的提高和节能意识的不断增强，变流量水力系统在暖通空调工程中的位置越来越重要。变流量系统在运行过程中各分支环路的流量随外界负荷的变化而变化。因此一年的大部分时间均处于部分负荷运行工况，管道流量低于设计流量。

但是正因为这类动态的运作，变流量体系通常会有动态水力失调的问题，也会发生静态水力的故障，所以一定要采用必要的水力平衡办法来确保系统的全面协调。具体来说，不但需要装配静态水力平衡阀，而且还要选用合理的动态流量平衡装置。

4 工程实例分析

下图为某工程暖通空调变流量水力系统中实现全面平衡的一个工程实例。

图1 工程缩略图(Engineeringthumbnail)

此工程采用的系统水力平衡措施具有以下特点:

(1)通过安装静态水力平衡阀并初调试合格，可以使各个末端设备流量在阀门全开时同时达到设计流量;(2)通过装配了静态水力平衡阀，可以使主机需要保持流量恒定的管路一直保持规定的流量;(3)在配装上动态平衡电动二通阀之后，就风机盘管阀门打开的情况而言，能够保证达到设计流量的要求，同时可以确保其避免受到系统压力变化带来的影响;(4)通过安装动态平衡电动调节阀，可以使末端设备(如空调箱、新风机组)的流量只受标准控制信号的影响，而不受系统压力波动的影响，末端设备的流量变化不互相干扰;(5)通过安装电动压差旁通系统，让系统能按照负荷的拨打那个要求自动的调节进入系统的流量，完成供需总流量的瞬时一致性。