动态流量平衡阀在水系统平衡中的应用

动态流量平衡阀在水系统平衡中的应用

无锡华年楼宇科技发展有限公司虞伟

一、概述：

在支路较多的流体系统中，经常会出现有些管路流量过大而有些管路流量过小的现象，从而达不到设计的要求，不能满足使用。如果在空调或供暖系统中，水系统达不到平衡，就会导致有些区域冷(热)量不足，而有些区域冷(热)量过大，造成冷热不均。而且，在水流量过大的管路中容易产生冲击噪音，甚至造成设备的损坏。　

影响水系统平衡的因素很多，即使有完美的设计，也很难达到实质上的平衡。通常经首次调试后，在系统某一部分或多个部分发生变化时，将会使原来的平衡状态改变，造成新的失调现象。　

为了使系统水力失调较小，除采用较理想的系统制式外，迫切需要有效的自动水力平衡装置，以适应变流量调节需要。动态流量平衡阀就是解决这一课题的一种自动平衡系统。　

二、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压差变化，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：

5.0

=

Q?

KA

p

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；　

△P——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应控制

5.0

A?不变(这是该种阀门结构性能的特点)。而平衡阀由可变过流面积的阀胆和高精度(±p

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。　

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，在大型、复杂、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。　

三、采用动态流量平衡阀的意义

1、在工作压差范围内可以精确地控制管路流量，使整个系统能时刻保持平衡。　

2、无须对整个管道进行烦琐、细微的阻力流量平衡计算。　

3、无需人工调节，可省去大量人力，安装空间也不受限制，同时也避免了人为的破坏性调节。　

4、某一区域管路的改变或运行调整不会影响到其他区域的平衡。在系统改扩建时，如已安装动态流量平衡阀的支路，设计流量不发生变化无须对其进行再次调节。　

5、能够防止因流量过大而造成对设备的损耗，提高设备的耐用性和安全性。　

6、整个水系统简洁、可靠，无须安装同程管道，节省初投资、安装及材料费用。　

7、制冷机组与水泵在平衡的水系统中可保持最佳工作状态，提高了运行效率，达到节能的目的。　

8、由于采用动态流量平衡阀可准确地控制各支路的流量，故在对如水泵、末端空气处理设备、制冷主机等设备进行选型时，无须考虑由此产生的富余容量，这样可节省初投资，同时大大降低了能量的消耗。　

四、动态流量平衡阀在实际工程中的运用

1、制冷机组冷冻水系统，锅炉或换热器供水系统　

多台制冷机通常并联连接，这样可以根据冷负荷的变化来调整制冷机开停的个数，达到节能的目的；在制冷机前安装动态流量平衡阀，保证每台机组水流量的合理分配，避免水流过多或不足，同时可起到保护制冷机组的作用。同样的原理，动态流量平衡阀可适用于多台锅炉(或换热器)并联系统。　

2、冷却水系统　

安装动态流量平衡阀可以保证每个制冷机冷凝器的冷却水流量不会过大或过小，同样在冷却塔前安装平衡阀，也可保证流过每个冷却塔的水流量。这样可以保证散热效果，同时避免流量过大而造成超负荷。　

3、并联水泵系统　

在并联水泵系统中，当一台水泵停止运行时，可导致另一台或多台水泵超载运行，效率降低，在每台水泵前安装平衡阀，可保证每台水泵在设计工况下运行，具有明显的节能效果。

4、区域供暖系统　

在各用户区域网水管线上安装自动流量平衡阀，可以实现各个用户区域供热水量按需分配，避免造成区域间冷、热失调的现象，保证供暖效果；同时又使循环水泵在最佳下作范围内运行，达到节能效果。　

5、空气处理机组、风机盘管、散热器等末端设备　

空气处理机组或风机盘管后面安装动态流量平衡阀，可使流经每个机组的水流量保持于设计值，即使系统增加或减少运行机组的数量也不会影响其它机组的水力平衡，使得每个机组供冷量或供热量达到设计要求，也避免了个别机组因水量过多而造成的噪音，同时对末端设备起到保护作用(也可用于散热器供暖系统)。采用动态流量平衡阀，无需同程安装，这样可以节省大量材料和人工费。　

6、其他用途　

动态平衡阀在生活用水系统、农业灌溉水系统的平衡、工业设备用水管网的平衡等都有良好的应用前景。　

五、空凋系统应用动态平衡阀应注意的问题

1、动态平衡阀只起水力平衡作用，不能使用于负荷调节。　

由于误解，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或二通调节阀。平衡阀起水力平衡作用，而电动三通或二通调节阀能够调节环境负荷所需水量。　

2、动态平衡阀不应多极设置　

在空调系统中，手动调节阀往往多极设置的，如果按照这一方法多极设置动态平衡阀，当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，则会造成下级末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。

六、动态平衡阀的应用实例

1、应用简介　

坐落于无锡繁华路段的某大厦，建筑面积25400M2，地下2层，地上22层，冷冻机负荷1000RT，由于有效商业面积率高，设备用房和管井面积小，全部冷冻水管采用异程设计，为了解决水系统“管线长，难平衡”的困难，经过多种方案的反复比较和论证，采用了以下平衡阀配置方案：　

(1)、新风机、多风量空调机末端安装动态流量平衡阀及自控阀。　

(2)、每层总供水管设置动态流量平衡阀。　

(3)、部分楼层写字楼阁2-3个风机盘管合用一个动态流量平衡阀及自控阀。　

2、平衡阀应用总结　

(1)、长管线异程大系统多级安装普通平衡阀价格高于末端设备一级动态平衡阀。　

(2)、在末端装置上安装动态平衡阀，维修时影响的范围小，并各租户不受其他租户空调设备启停的影响。　

(3)、动态平衡阀自带过滤器，避免了水系统管路中的污垢对自控阀门的损伤。　

(4)、由于动态平衡阀在某一段压力范围内的误差只有±5%，某些设备的开或关对其他设备的流量几乎没有影响，保证了末端装置水流量的稳定性。　

七、结论

上述论述是对一般动态流量平衡阀而言，适用于必须要求定流量的管线和设备(如制冷机)和由于冷热负荷变化不采用变流量控制，而采用定流量的温度控制场合(如大型热水热力网系统)。如果为满足冷热负荷变化采用变流量控制，则要采用带一些辅助设施的动态流量平衡阀或采用其他措施。　

动态流量平衡阀种类多，其应用可简化水系统设计，初调节极简便，且动态补偿运行中

的工况波动。既适合空凋系统中定流量的应用场合，又适合变流量的空调系统，对于正在推广的实行分户热计量的供暖系统也是不可缺乏的水力调控设备，具备广阔的应用前景。