1 引言
目前，集中空調系統中多采用變流量系統，以減少輸送泵的能耗，實現節能的目的。在變流量系統中主要通過調節二通閥閥門開度的大小來實現用戶側流量的調節，從而二通閥的選擇是變流量系統設計的關鍵之一。目前，在設計過程中人們通常按二通閥的理想流量特性來選取二通閥，但實際使用過程中由于二通閥與表冷器等阻力構件串聯后其流量特性將發生較大的變化。這在設計過程中經常被忽略，從而造成閥門選擇不當，導致局部用戶水量調節不靈的現象，甚至導致整個系統水力失調。
本文在分析二通閥的理想流量特性的基礎上，分析與表冷器串聯的二通閥的實際工作流量特性以及可調比變化規律。分析結果表明：變流量系統的用戶調節閥應選用等百分比調節閥，并提出了在設計過程中閥權的選取范圍。
2二通閥的特性參數
在變流量系統中，隨著室內負荷的改變，通過恒溫控制器調節二通閥的開度來調節流過風機盤管的水流量，以滿足室內溫度的要求，故調節閥的選擇是變流量系統設計的一個關鍵。二通閥是依據調節閥的工作特性和可調比等參數來選取。
二通調節閥的特性是指調節閥的流量特性和阻力特性。前者反映調節閥的調節性能，后者則表示調節閥的流通能力。調節閥的流量特性是指流過閥門的調節介質的相對流量與閥桿的相對行程之間的關系，即：
G/Gmax=f（l/lmax） （1）
對于二通調節閥。改變調節閥的閥芯與閥座之間的節流面積，便可調節流量。但實際上由于各種因素的影響，在節流調節面積變化的同時，還會發生閥前后壓差的變化，而壓差的變化會引起流量的變化。為了分析方便，先研究閥前后的壓差固定不變的理想情況，然后再研究閥前后壓差變化情況。因而，流量特性分為理想流量特性和工作流量特性。搞清二通調節閥的工作原理和工作特性，是系統控制所必須的。
調節閥的可調比定義為調節閥的*大流量與*小流量的比值，用R表示，可調比R=Gmax/Gmin。二通閥的可調比說明其工作能力和工作相對范圍。在設計過程中，可調比也是選擇二通閥的重要參數之一。由于實際工作過程中，流量特性的變化使得可調比也與理想狀況下的可調比有所差別。
3二通調節閥的理想流量特性
對于二通調節閥，其理想流量特性是指在閥前后的壓差固定不變的理想情況，流過閥門的調節介質的相對流量與閥桿的相對行程（即閥門的相對開度）之間的關系。為研究方便采用無因次流量G/Gmax來表示二通調節閥的相對流量。對調節閥而言，其水力特性遵循：
ΔP=SG2 （2）
式中：ΔP為閥前后的壓差；G為通過調節閥的流量；S為調節閥的阻力特性系數。
按照理想流*特性的定義，就是上式中保持ΔP固定不變，只研究閥的阻力特性系數S（或閥的開度1）與流量之間的單一關系。因阻力系數S完全決定于閥的本身的結構，而與調節閥在系統中的水力特性無關。因此，理想流量特性是調節閥自身的固有特性，它直接反映了調節閥的調節特性，與使用的系統無關。
按照理想流量特性的不同，調節閥大體可分為三類：線性流量特性，等百分比流量特性和快開流量特性，具體各閥門流量變化規律見圖1。圖2為不同可調比的等百分比調節閥流量特性。
從上圖分析可以知道，具有等百分比流量特性的二通調節閥*有可能彌補表冷器的非線性流量特性，使得：
（3）
4二通閥實際工作流量特性模型
4.1概念
二通調節閥的理想流量特性是在調節閥前后壓差固定不變的情況下得到的。但在實際使用過程中，調節閥是安裝在具有阻力的管道上，在實際調節過程中閥門前后的壓差是變化的。因此，在實際系統中，閥門雖在同一開度下，通過調節閥的流量將與理想特性時所對應的流量不同。因而，有必要研究工作條件下的調節閥的流量特性。所謂調節閥的工作流量特性是指調節閥裝在空調系統的某一用戶支路上，在實際工作時閥前后壓差隨工況而變化條件下，無因次流量
與相對開度
之間的關系。
4.2物理數學模型
在變流量系統中，作為調節流量的執行構件，二通閥通常和風機盤管串聯工作，見圖3。由于二通閥串聯的用戶側風機盤管和管道存在一定的阻力，阻力損失與通過風機盤管和管道的流量成平方關系。當系統兩端的總壓差ΔP一定時，隨著流量的改變，風機盤管和管道的壓降ΔP2也改變，致使二通閥的壓降ΔP1也隨之改變，從而引起二通閥流量特性的變化。
對于二通閥，其自身流量特性：
（4）
式中：ΔP1為調節閥的前后壓差；C為二通閥的流通能力；ρ為流通介質的密度。
從上述關系可見，二通閥的流量特性僅與其自身結構、調節介質、閥門開度、前后壓差有關。一旦閥門和調節介質確定，二通閥的流量特性就僅與前后壓差有關。當調節閥的前后壓差ΔP1恒定時，
G/Gmax=C/Cqk （5）
式中：Gmax為流過調節閥的*大流量；Cqk為調節閥全開時的流通能力。
對于等百分比流量特性的二通閥，理想流量特性時，由式（3）推導出：
（6）
由式（3）、（4）、（5）聯合可得：
（7）
將風機盤管和管道視為一個構件，定義：
（8）
式中，Cqμ為風機盤管和管道的總流量系數；ΔP2為風機盤管和管道上的總壓降。
串聯支路上流過各個構件的流量相等，從而得出：
（9）
又
ΔP=ΔP1+ΔP2 （10）
聯合式（8）和式（9）得出：
（11）
式中：
表示調節閥全開時閥上的壓差與系統總壓差的比值，即定義為調節閥在某一支路的閥權度。
當調節閥全開時，即l/lmax=1，可知：
ΔP1min=PvΔP （12）
又
（13）
由式（10）、（11）和（12）聯合可得：
（14）
4.3二通閥實際可調比的計算
在上述推導中，總是認為可調比R恒定；而在實際工作時，由于調節閥的壓差隨風機盤管和管道阻力改變而改變，調節閥的可調比R也將發生變化。
理想流量特性時，
R=Gmax/Gmin=Cmax/Cmin；
實際工作時，
式中：ΔP1min--調節閥全開時的壓差，顯然ΔP1min=ΔP1m；ΔP1max--調節閥全關時的壓差，近似等于ΔP；Rs--實際可調比。
（15）
5二通閥工作流量特性分析
5.1實際工作流量表達式
在二通閥實際工作過程中，由于壓差的不斷變化，也將引起閥門可調比的下降。從而，實際工作時調節閥的流量特性要考慮可調比變化影響因素。實際工作時調節閥的流量特性：
（16）
從上式可知，在某一特定支路，也就是說在已知調節閥的可調比R和閥門在該支路的閥權度的情況下，閥門無因次流量是相對開度的單值函數。
5.2二通閥在不同閥權度支路的工作特性
對于同一二通閥其理想可調比是閥門本身固有的特性，不隨系統或支路特性而變化。在實際使用中大多采用理想可調比R=30的閥門。由于閥權度的差別其在不同支路流量特性也將有很大差別。不同閥權度情況下的相對流量與閥門相對開度的曲線關系如圖4。
由圖4可見，隨著閥權度的增大，實際工作流量特性越接近與二通閥的理想流量特性。當閥權度大于0.3時，實際工作流量特性曲線的走向趨勢和理想流量特性基本相同。在系統設計選用二通閥時要使每個支路的二通閥的閥權度至少大于0.3以上，才能達到理想流量特性調節效果。
5.3理想可調比對二通閥流量特性影響
二通閥的理想可調比是其本身的特性，表明二通閥的調節流量的能力，與系統特性無關。不同的可調比說明是不同型號的二通閥。對于某一支路，當二通閥閥權度Pv=0.6時，使用不同可調比的二通閥，其支路流量特性如圖5。由圖5可知，可調比對流量特性的影響不大，建議一般系統采用可調比為30的二通閥，就有較好的調節特性。
6結論
（1）二通閥的理想流量特性與實際的二通閥工作流量特性有很大的差別，引起較大差別的主要因素是二通閥在支路中的閥權度。
（2）當閥權度大于0.3時，實際工作流量特性曲線的走向趨勢和理想流量特性基本相同。在系統設計時選用的二通閥時要使每個支路的二通閥的閥權度至少大于0.3以上，建議閥權度取0.5左右。
（3）二通閥的理想可調比對其流量特性的影響不大，建議一般系統采用可調比為30的二通閥。
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