平衡阀的分类及在暖通空调中的应用

1、概述
在暖通空间调系统中,水是至关重要的元素。
由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起系统的水力失调，叫做静态水力失调。
当用户阀门开度变化引起水流量改变时，其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计要求流量，从而导致的水力失调，叫做动态水力失调。
水平力失调将严重影响空调系统的运行，因此，必须通过在管道系统中增设静态或者动态水力平衡设备（亦即平衡阀）使系统实现水力平衡，保证空间调的正常运行。
2、平衡阀的分类
平衡阀是在水力工况下，起到动态、静态平衡调节的阀门。对应于静态和动态两种水系统失衡状况，平衡阀可分为两大类：静态平衡阀，动态平衡阀。
静态平衡阀亦称平衡阀、手动平衡阀等，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，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。

动态平衡阀分为动态流量平衡阀，动态压差平衡阀，自力式自身压差控制阀等。
随着空调行业的不断发展与完善，平衡阀也出现的新的产品，目前很多项目采用了一种动态压差平衡阀和电动调节阀结合在一起的一体阀，一般称之为动态平衡电动调节阀。动态平衡电动调节阀是目前用于解决空调水系统平衡一个非常好的方法，当系统的压力发生变化时，动态压差平衡阀可以通过改变自身的通流面积使电动调节阀两端的压差保持不变，使调节阀的CV值始终为一，从而保证电动调节阀一直在最理想的工况下运行，真正做到水量的变化只与温度有关而与压力无关，可以保证进入空调箱的水量在任一时刻都是您所需要的水量。丛而使系统的性能更优越，维护更方便。
3、平衡阀的应用
3.1 定流量系统的静态水力平衡
定流量系统是早期的暖通空调工程中常见的水力系统。
定流量系统是指系统不含任何调节阀门，系统在初调试完成后阀门开度无须做任何改变，系统各处流量始终保持恒定。定流量系统主要适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统，如采用变风量来调节的风机盘管和空调箱等。
定流量系统只存在静态水力失调，基本不存在动态水力失调，因此只需在相关部位安装静态水力平衡设备即可。通常在系统机房集水器以及一些主要分支回水管上安装静态水力平衡阀。
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、节能意识的不断提高以及空调系统的大型化，变流量水力系统在暖通空调工程中占据越来越重要的位置。
变流量系统是指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。由于暖通空调工程在一年的大部分时间均处于部分负荷运行工况，变流量系统大部分时间管道流量都低于设计流量，因此这种系统是高效节能的。
目前在暖通空调变流量系统中常用的兼具动态平衡与调节功能的动态水力平衡设备主要有动态平衡电动二通阀（风机盘管用）、动态平衡电动调节阀（各类空调箱用）等。
4、几个末端水力平衡方案的比较和分析
4.1 定流量系统水力平衡方案
（1）方案一：定流量系统－手动方案
图1所示末端空调箱采用电动三通调节阀，属于定流量系统，每台末端的流量变化不会影响其他设备的流量，因此不存在相互影响的情况，即不存在动态水力失衡，故此方案仅在各个分支管设立静态平衡阀，实现静态平衡。在系统初调试时，通过调节静态平衡阀，使系统在初调试合格后各台末端设备的流量同时达到设计流量，从而实现静态平衡。但是静态平衡阀的调试需按照一定的程序，对于一个大系统而言初调试是相当困难的，往往由于进行后一个平衡阀的调节时，将会影响到前面已经调节过的平衡阀，产生误差。当这种误差超过工程允许范围时，则需进行再一次的测量和调节。如果由于用途改变等原因造成管路变化的，那么改造之后，必须重新对所有静态平衡阀进行新的调试。
（2）方案二：定流量系统－自动方案
由于动态流量平衡阀的限流特性，因此此方案不必同方案一中的静态平衡阀一样逐级安装，只需要在限流处安装一个即可。动态流量平衡阀按流量进行选择，安装完毕后无需调试，将设定值设定为设计值即可使用。如果又后期改造，改造完后无需调试，只要重新设定流量值即可。
4.2 变流量系统水力平衡方案
（1）方案三：变流量系统－动态压差平衡阀方案
如图3所示空调箱采用电动两通调节阀（此阀一般为比例积分调节，当然空调系统是复杂多样的，大多数情况下还带有风机盘管，所带电动两通阀仅起开关作用，在本文所列变流量两个方案中，无论对空调箱还是风机盘管都可适用，因此在图示中不一一画出），任一空调箱由于负荷变化引起的流量变化都会影响其他空调末端设备的流量，产生动态失衡，此方案中在电动两通调节阀前安装一个动态压差平衡阀，动态压差平衡阀的作用是通过调节电动两通调节阀进口B至出口A的压差至设定压差，这样不管系统中其它的动态阀门怎样动作，由于动态压差平衡阀的调节作用这两点的压差始终保持恒定，这样就避免了系统中各个末端设备调节的相互干扰，从而实现动态平衡。
在系统运行过程中，通过电动调节阀的调节作用使各个目标区域的温度达到设定温度；
当然，也可以将动态压差平衡阀的取压点定在A、C二点，动态压差平衡阀的设定压差随之调整。这时电动调节阀的阀权度变小，从而使调节阀实际的流量特性曲线偏离理想流量特性曲线，调节特性变差。
调试时先将电动调节阀全开，然后将动态压差平衡阀的压差调至设定压差即可。
此外由于同样存在着静态水力失衡，故在每个分支管处安装静态平衡阀（注：如果系统采用同程管道时可建议不设静态平衡阀），调试时，电动阀全开，按静态平衡阀调试程序进行调试，直至达到系统静态平衡，至此完成系统全面水力平衡。

1. 方案四：变流量系统－动态平衡电动调节阀（两通阀）方案
2. 方案四的基本原理同方案三非常相似，动态平衡电动调节阀是将动态压差平衡阀和电动两通调节阀结合在一起，故又称为一体阀。如图4所示，由于动态平衡电动调节阀保证了该阀内电动调节阀芯二端A、B点的压差不发生变化，因此系统压力的波动不会影响到此设备，此设备流量仍然维持不变，制冷量不变，故此设备负责的空调区域温、湿度仍保持平衡。