动态平衡阀|动态平衡阀应用-动态平衡阀及其应用论述-

随着我国国民经济的高速发展,城市的建筑建设规模越来越大,人们对室内环境的要求也越来越高。尤其建设在黄金地带的商业建筑,如何提高有效商用面积率,保证空调系统的使用和运行并不由此而增加能耗;面对大型建筑或水路系统中各环路流程相差甚大的异程系统,如何保证空调末端设备水力平衡并能方便系统调节而满足设计和用户的要求,是专业技术人员和安装单位共同关心的问题。 我公司通过多年的空调工程安装实践,总结出了空调系统中如何使用动态平衡阀的一些经验。现介绍如下。
一、暖通空调设计中水力系统的现状

无论是空调或采暖工程中,由于条件的制约及不可能完全采用同程系统,而异程系统的实际设计中,为了保证系统最不利环路末端的资用压头,所有其它空调采暖设备末端的资用压头往往大于设计工况的需要值。特别是在规模大建筑功能复杂的工程中,异程管线长、末端设备的阻力差异大及空调末端启停变化大的系统,在靠近冷热源位置的资用压头余量过大,往往出现流量分配偏离设计状态,导致其系统水力失调。流量的偏差会产生冷热源近端的空调太凉或采暖太热、远端空调不凉或采暖不热的现象。这种情况不但不能保证使用功能,还造成了能源上的浪费。

二、解决水力失调的方法

1. 加节流孔板

在热力入口或空调靠近冷源环路的部分管段上增加节流孔板。采用这种方法解决水力失调的前提是:水系统阻力计算准确、热力或空调末端流量不能发生变化。因此,在末端流量变化时仍会造成水平衡失调及能源上的浪费。

2. 安装手动调节阀

对大型空调系统而言,采用手动调节阀调节过程复杂。手动调节前端阀门,后端流量会受影响。后端调整流量,前端流量又会变化。因此调节费时费力。对于复杂系统,要求调节阀门的工程师经验丰富,并且一旦系统压力或负荷发生变化仍需重新调整水力系统。

3. 安装动态流量平衡阀

热力入口或空调设备末端的设计流量确定后,根据流量及阀门处的压力变化范围选定动态平衡阀,安上设置好的阀门即可使用。只要阀门处的压差变化在阀门的设计压力范围内,无需任何人为的调节。

三、动态平衡阀的特点

1. 动态平衡阀的工作原理

通过改变平衡阀阀芯的过流面积来适应阀门前后的变化,从而达到控制流量的目的。动态平衡阀是一个局部阻力可以变化的节流元件,对于不可压缩的流体其简化流量方程为:

Q = K·A·(ΔP) 0. 5

式中　Q ———通过平衡阀的流量

K ———阀门开度的流通系数

A ———阀芯的过流面积

ΔP ———阀门进出口压差

由于在阀门开度不变的前提下, K 值的变化可忽略,因此,阀门的流量要保持恒定,就要控制A·(ΔP) 0. 5不变。而平衡阀由可变过流面积的阀胆和高精度( ±5 %) 的弹簧及支撑装置构成。弹簧受压差的作用自动控制阀胆上过流面积的大小,从而使通过阀门的流量恒定。

2. 阀门的工作过程

当平衡阀前后压差小于最小启动压差时,弹簧未被压缩,流通面积最大。当阀门前后压差在工作范围时,阀胆压缩弹簧,进入工作状态,水流通过阀胆两边的圆孔和几何型通道流过;由于阀胆在运动,两边几何型的通道也因此变化,阀体的流通面积不断改变,在这一压差范围内水流流量基本保持恒定。当平衡阀前后压差超越工作范围时,阀胆完全压缩弹簧,水流只从阀胆两边的圆孔流过,此时阀胆变成了固定的调节器,流量与压差成正比,随压差增大而增大。

动态平衡阀具有在一定的压力范围内限制空调末端设备的最大流量、自动恒定流量的特点,在大中型、复杂或空调采暖负荷不恒定的工程中,简化了系统调试过程,并缩短了调试时间。特别是在异程水系统中使用平衡阀,可以容易实现水力工况平衡,满足设计环境温度的要求,并且在空调系统的运行过程中末端设备可以不受其它末端的启停干扰。

四、动态平衡阀在实际工程中的应用

1. 区域供暖

热力入口安装动态平衡阀,保证各单项建筑物系统所需流量。室内采暖系统:温控阀保证每个散热器通过所需流量,从而保证各用户处所需热量。如动态平衡阀装于各立管始端可保障各立管流量恒定,解决水平衡失调;对于要求分户计量的双管采暖系统,对于同一立管,动态平衡阀装于各水平支路上可保障各水平支路的流量恒定,解决竖向失调。

2. 空调系统

大型集中空调系统中,在空调设备(空气处理机及风机盘管) 末端设置平衡阀,通过三通(或两通) 电动阀保证设备所需流量,平衡阀实现水力工况调节。在冷热源、冷却塔、水泵等处当设计管线采用同程系统受限时,用平衡阀来避免负荷偏载,保证设备的正常运行。

五、空调系统设计中应该注意的问题

1. 动态平衡阀只起水力平衡作用,不能用于负荷调节

由于对动态平衡阀的误解,容易认为平衡阀也能平衡空调或采暖负荷,用平衡阀取代电动三通阀或两通阀。但随着维护结构负荷或室内负荷(人员、设备、照明等) 的动态变化,要求空调设备提供的水量也动态变化,既能保证室内温度的要求,又起到了节能的作用,才能如人所愿。在大型空调系统中,空调设备设置了平衡阀后,各个设备的启停不会干扰影响其它设备的水流量,平衡阀起到了水力平衡的作用;而电动三通或两通阀节流,能够调节环境负荷所需水量。

要保证大型空调水系统末端的使用功能,并使系统运行经济合理、管理方便,既离不开平衡阀,也离不开自控系统。用动态平衡阀解决水力失调问题及抵抗管网中流量变化对设备流量的干扰;用自控系统的电动阀根据实际负荷情况调整设备的流量。同时,设计中还应使自控阀与动态平衡阀协调、匹配设置。

目前,带电动自控功能的动态平衡阀已经面市,按负荷需求动态平衡空调水量、实行节能就更容易实现了。因此采用带电动自控功能的动态平衡阀,可以将水力平衡与负荷调节合二为一,并直接用电脑控制设定流量,还简化了安装及便于安装在狭小的空间内。

2. 动态平衡阀不应多极设置

在空调设计中,手动调节阀是多极设计的。而按照这一方法多极设置动态平衡阀的设计概念是不对的。其理由是:如果下级的一个或多个设备关闭电动阀,而上级平衡阀仍保持流量不变,则会造成下级未关闭的设备流量增加,不但加大了水流噪声,还会影响使用功能,并且也增加了不必要的经济投资。

3. 空调设计中应根据冬夏供回水温差、水量,合理设置动态平衡阀

在四管制空调系统中,用两个平衡阀是可以满足冬季及夏季不同的水量要求的。当冬、夏季节空调供热、冷水温差不同时,水流量差异很大,因此在两管制水系统中则应根据冬、夏季不同流量的要求设置平衡阀。其方法有三:一是设置可变流量型动态平衡阀,冬、夏季时转换阀门;二是设置两个平衡阀,阀1 按冬季流量选择阀门,阀2 按夏、冬季最大水量之差选择阀门,冬季开阀1 ,夏季开2 个阀,用两个阀门实现空调设备的四管制功能;三是采用带自控装置的动态平衡阀通过电脑设置流量。否则,由于冬、夏季空调水流量不同,而简单在空调末端上设置固定流量的动态平衡阀,是不可能满足两个季节的水量平衡的。