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技術文章

為什么選用平衡閥

控制回路
     末端裝置的散熱量一般與水量呈非線性特性關系，末端裝置的這種非線性可以用具有相反特性的控制閥來補償。這形成一個系統（閥門＋末端裝置），得散熱量與閥門開度呈線性關系，因而也與控制信號呈線性關系。但是，閥門特性是依據閥門兩端處于恒定差壓下得到的，然而差壓會隨水量改變而變化，因此造成實際特性的偏離。由此???末端裝置的散熱量往往與閥門開度多多少少地呈非線性關系，非線性程度取決于閥門的特性選擇以及該閥門的閥權度。如果非線性程度嚴重，那么在中等負荷及小負荷時就難以控制，因為此時微小的流量變化會引起較大散熱量變化。如果環路處于水量過大狀態，控制會變得很差。在低于設計負荷工況時控制閥只能工作在接近關閉的位置，這就導致控制不穩定及不**。流量過大是有效控制的頭號障礙，危害性不僅在于流量過大環路中控制閥門將會因大部分時間運行在接近關閉位置而引起震蕩，而且部分環路流量過大會使其它環路流量不足，以至不能提供設計出力。因此，應該不惜代價避免流量過大。平衡閥及管路平衡對所有控制回路均是必須的，這樣才能實現穩定及**控制。

冷（熱）源

      保持熱（冷）源機組的流量在制造商規定的限度內可以使設備免受損壞，但是這并不能保證良好運行，獲得滿意的室內熱環境，以及低耗能。如果流量低于機組設計流量，那就達不到裝機容量。在負荷超過某一規定值（該值取決于實際流量占設計流量的百分數），**裝置將使機組停止運行，這樣，在負荷高于這一值時，能提供的出力將低于所需的功率。甚至裝機容量在幾倍于設計負荷的情況下，仍會出現不能提供足夠的出力。有這問題的系統中，投入運行機組臺數多余實際需要的臺數，其中一部分機組會長時間地重復地開啟、然后很快停止，這導致生產效率低及能耗高的結局。如果某一機組內流量超過設計值，那么會使其它機組流量偏低，導致上述問題發生。如果機組流量符合設計流量，但輸配系統流量過大，那么采暖場合供水溫度會降低，而空調場合供水溫度會升高，同樣達不道設計功率。為確保良好運行，無論如何必須避免流量過大或者過小現象。為了能夠測量流量，以及調整流量至設計值，合理恰當的辦法是在每臺機組處安設平衡閥。平衡閥不僅用于調整流量至設計值，同時也可檢驗熱（冷）源側水量與輸配系統側水量的協調性。為什么選用平衡閥

機組處安裝平衡閥有如下優點：

（1）可以容易地檢測及糾正問題。

（2）可以檢測鍋爐及冷水機組的水量，且使之保持在制造廠商規定的范圍內，免使機組受損失。

（3）可以調整鍋爐及冷水機組分別達到設計流量值，使得在各種負荷時投入運行的機組臺數*少，及機組開啟或停止的次數為*少。

（4）可以調整（冷）熱源側與輸配側水量協調，以確定始終提供所需功率。
輸配系統

       水泵揚程應該按系統的*遠不利環路獲得設計流量來選定。但是這會使其余所有末端裝置處差壓過高，從而造成流量分配不均勻。平衡是達到正確流量分配的一個簡單的辦法。其原理是采用平衡閥來消除有利環路的剩余壓差，以在所有環路中達到設計流量。消除流量過大，意味著控制閥在中等及小負荷時，不會以接近關閉的位置運行，這樣就不會產生不穩定的控制及室溫波動。消除流量過小意味著全部末端裝置在任何運行工況下能提供出它們的設計出力。流量分配均勻將減少室溫間的差異幅度，這是因為整個建筑中的溫度較為一致。這不僅大大地提高了舒適度，同時還可以在建筑中居民不會有抱怨前提下，降低采暖系統平均室溫，提高空調系統平均室溫，從而大大節省能量。平衡的得益如下：

（1）不同房間的室溫差異幅度減少，提高了舒適度。

（2）在沒有居民抱怨情況下，平均室溫在采暖時可降低，在空調時可提高，從而減少了能耗。

（3）系統趨于一致及單一，使得集中控制器能夠有效的進行控制，并可對整幢建筑應用同一條控制曲線。

（4）區域控制器，或者恒溫閥能有效地進行控制。這是因為它們處于理想的或接近理想的工作狀態下運行，沒有室溫波動，提高了舒適度。

     因此在每一條干管、立管、支管及末端裝置處安設平衡閥是至關重要的。一旦安設了平衡閥后，便能測量及調整流量，并有一個非常方便的工具，去查找及解決系統中的問題。為什么選用平衡閥

末端裝置的特性

用于水力系統所有形式的末端裝置具有一個共同點，即當一次環路側供水溫度恒定時，放熱量與水量呈非線性關系。如圖所示上凸型曲線適用于空氣盤管、采暖散熱器、對流器及輻射地板采暖以及空氣盤管

以設計百分數表示的末端裝置散熱量取決于如下因素：

1．不同負荷下，一次、二次環路水的對數平均溫差。

換熱系數，它根據下述因素而變化，如流動模式（層流或絮流），以及盤管表面凝結水。

2．控制閥的特性

      當閥門兩端保持恒定壓差時，閥門開度與相應水量的關系定義為控制閥的靜態特性。閥門開度及水量均以相應*大值的百分數表示。對于線性特性的閥門，水量與開度呈比例關系。在小負荷及中負荷時，由于散熱量比水量敏感的多，一個很小的控制信號的變化，會引起一個很大的散熱量變化，導致控制回路不穩定。我們的目標是使末端裝置的輸出與控制閥開度呈線性關系。這樣，散熱量與控制器的信號呈比例關系，使得控制回路穩定性不取決于負荷，從而使比例帶可以設定成*小值。為了達到這個目標，我們需要一種閥，它可以補償盤管的非線性特性。如果盤管在20%設計流量時散熱量為50%，那么我們的目標便是當閥門開度50%時提供20%流量，這樣就做到閥門開度50%，盤管散熱量也為50%。

3．控制閥的過流

為了達到穩定及**控制，必須滿足下述三個要求：

1 所有控制閥均具有系統設計者所計算的Kvs值。

2 所有水泵應該提供準確的水泵揚程。

3 在系統設計者選用的控制閥及水泵情況下，所有末端裝置的壓降要**的符合設計值。

水泵

     由于型號的原因，供選用水泵的流量可能與要求值相差10~40%。為了確保足夠的流量，通常水泵選用得比要求流量高10%，有時高達25%。空氣盤管，散熱器及其它末段裝置：這些設備也只能根據市場上供貨選用。實際上，沒人會選用型號偏小的空氣盤管。問題不僅僅在于設備本身的偏大，事實上對一個系統來說設備的偏大程度在相當寬的范圍內變化，實際中有利環路末端裝置中水量往往高出設計水量0%至200%。這意味著：

1 即使輸配系統確實平衡了，許多控制閥仍在他們運行范圍的一個較小區段運行。尺寸偏大得越多，運行的區段越小。

2 由制造廠家所確定的閥門特性，會由于該控制閥在系統中的閥權度值而有較大程度或較小程度的偏離。閥權度越小，閥門特性的偏離越大，使得控制越差。

輸配系統

建筑內室溫不均勻，室溫持續波動，流量分配不均造成區域控制器以下兩個大問題，這時居民來說是個頭疼的問題。

１建筑中室溫不一致。因為某些末端裝置流量過高，單這以其他末裝置流量偏低為代價。為什么選用平衡閥

２流量偏高環路在中等及小負荷時室溫處于波動狀態，因為流量偏高迫使控制閥處于接近關閉位置工作。

平衡及能耗

1 使得可能降低采暖時建筑中的平均室溫，提高空調時的平均室溫。

2 使得控制器能夠有效地工作。

3 降低水泵能耗。

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