暖通空调水系统中水力平衡阀的设计与应用

[摘要] 　　暖通中央空调系统的目标是在最低的能耗水平下提供需要的（舒适的）室内温度。为了

　　暖通中央空调系统的目标是在最低的能耗水平下提供需要的（舒适的）室内温度。为了达到这两个目标，系统可能采用了变频和自控技术。
　　但是发挥这些设备功能的前提条件是水系统达到全面的平衡。即生产部分（冷水机组）、输配部分和末端设备部分的所有回路应该满足水力平衡的三个必要条件。
　　第一：所有的末端设备在设计工况下可以获得设计流量；
　　第二：电动调节控制阀的压差变化不能太大；
　　第三：生产侧的流量要大于等于分配侧的总流量。
　　全面水力平衡是中央空调系统实现正常功能的基础保障。全面水平衡包括冷水机组部分的平衡；输配部分的水力平衡以及末端设备的水力平衡。

　　一、平衡阀的定义
　　平衡阀是在水力工况下，起到静态或动态平衡调节的阀门。平衡阀主要是起流量调节作用，平衡阀相当于在水系统中的一个阻力原件。
　　就暖通空调水系统而言，水在管路中流动是有阻力的，并且阻力随着管路的延伸逐渐增大，而水自然会往阻力小的地方流，造成距离机房远近不同的管路获得的流量无法满足系统实际需要，即近的管路流量偏大，远的管路流量偏小，其表现为一幢建筑的不同区域的室内温度冷热不均。平衡指的就是用某种方法或某种产品使系统不同管路的阻力达到平衡，确保系统的每一个管路都获得其实际所需要的流量其最终目的就是要使整幢建筑的室内温度达到均衡！
　　二、平衡阀的分类
　　1.静态平衡阀：亦称平衡阀、手动平衡阀、数字锁定平衡阀、双位调节阀等，它是通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前需要下的部份负荷的流量需求。
　　2.动态流量平衡阀：亦称自力式流量控制阀、自力式平衡阀、定流量阀、自动平衡阀等，它是跟据系统工况（压差）变动而自动变化阻力系数，在一定的压差范围内，可以有效地控制通过的流量保持一个常值，即当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小的动作能够保持流量不增大，反之，当压差减小时，阀门自动开大，流量仍照保持恒定。
　　3.自力式压差控制阀：亦称动态压差平衡阀，差压控制器、稳压变量同步器、压差平衡阀等，它是用压差作用来调节阀门的开度，利用阀芯的压降变化来弥补管路阻力的变化，从而使在工况变化时能保持压差基本不变，它的原理是在一定的流量范围内，可以有效地控制被控系统的压差恒定，即当系统的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，它能保证被控系统压差增大反之，当压差减小时，阀门自动开大，压差仍保持恒定。
　　三、平衡阀的设计
　　在主机房内的平衡阀最好在设备表上

　　静态流量平衡阀

　　法兰连接 DN65-DN400
　　丝扣连接DN15-DN50
　　动态流量平衡阀

　　法兰连接DN65到DN700
　　丝扣连接 DN15到DN50

　　五、平衡阀招标技术要求（本部分来自某招标文件要求，仅供参考）
　　1.静态平衡阀功能及技术要求
　　1）静态平衡阀应具有调节并联回路间水力平衡的功能，同时应具有关断功能。
　　2）阀门特性曲线应具有等百分比的调节特性。
　　3）静态平衡阀阀体上应有专用的防泄水测压口，配合专用工具，实现现场精确地测量管道的流量。为方便调试工作的进行，测量通道应在阀体同侧,并保证测量的是阀门进出口的压差。
　　4）为保证调试后水系统的平衡状态，静态平衡阀应具有最大开度锁定功能。
　　5）流量控制精度：在开度为50-100%时误差小于±5％
　　6）工作压力：PN16
　　7）工作温度：-10～120℃
　　8）阀体材质：DN15-DN50：铜合金
　　＞DN50：铸铁(PN16)或球墨铸铁(PN25)
　　2.动态压差平衡阀功能及技术要求
　　1）可以稳定支路的流量及压差，具有可调的流量或压差设定点，具有关断功能。
　　2）具有用于系统诊断的测点，能够现场设定流量或压差，并具备现场监测手段。
　　3）工作压力：PN16
　　4）工作温度：-10～120℃
　　5）阀体材质：DN15-DN50：铜合金
　　＞DN50：铸铁(PN16)或球墨铸铁(PN25)
　　3. 动态流量平衡阀（定流量阀）功能及技术要求
　　1）动态流量平衡阀应具有维持所在水系统管道流量恒定的功能。
　　2）流量控制精度，误差小于±5％
　　3）工作压力：PN16
　　4）工作温度：0℃～120℃
　　5）工作压差范围：14~220kPa 或34~276kPa
　　6）材质：阀体：DN15-DN50：铜合金
　　≥DN65：球墨铸铁
　　阀胆：不锈钢
　　7）为保证系统正常工作，在满足设计流量的前提下，阀门阻力≤35kPa
　　4．系统深化设计及系统调试相关要求
　　1）投标单位中标后，需根据空调水系统图由平衡阀厂家进行水力计算检验，提供水力平衡计算书。
　　2）所有参与投标的厂家均需具有对水力平衡系统调试的能力，需具有专门的调试仪表、专业的调试人员并在投标时提供水系统平衡调试方案。
　　3）所有参与投标的厂家应具备中文版智能调试仪器，该仪器应有流量测量、压差测量、温度测量。
　　4）供应商应提供经用户正式认可的平衡调试报告，调试报告应包括实测流量、设计流量、阀门开度、流量偏差等内容。
　　5）调试工作必须由经过专业培训的人员来完成。