動(dòng)態(tài)平衡閥在暖通工程的應(yīng)用分析

隨著我國建筑規(guī)模擴(kuò)大，建筑數(shù)量不斷增多，人們對(duì)于室內(nèi)環(huán)境具有較高的要求，特別是商業(yè)建筑，如何有效擴(kuò)大商用面積，確保空調(diào)系統(tǒng)正確、安全運(yùn)行，而不增加消耗，是暖通行業(yè)建筑需重視的問題。
無論是采暖、空調(diào)工程，因條件制約不可能全部使用同程系統(tǒng)，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，異程系統(tǒng)為確保系統(tǒng)中環(huán)路末端的不利資用壓頭，其它空調(diào)末端資用設(shè)計(jì)工況需要值，尤其是規(guī)模大建筑功能復(fù)雜工程，由于異程管線長，空調(diào)末端啟停差異、阻力差異，靠近冷熱源位置具有剩量的資用壓頭，流量分配與設(shè)計(jì)狀態(tài)偏離，引起系統(tǒng)水力失調(diào)。因流量偏差，導(dǎo)致冷熱源近端出現(xiàn)采暖不熱、空調(diào)太涼等現(xiàn)象，不僅確保使用功能，導(dǎo)致能源浪費(fèi)。

一、解決水利失調(diào)方法

首先，加節(jié)流孔板。空調(diào)靠近冷源環(huán)路、熱力入口等部分管段，增加節(jié)流孔板，解決水力失調(diào)的水系統(tǒng)熱力末端流量、阻力計(jì)算準(zhǔn)確，無法出現(xiàn)變化。所以，末端流量變化仍會(huì)導(dǎo)致水力失調(diào)、能源浪費(fèi)。
其次，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝。針對(duì)大型空調(diào)系統(tǒng)，選擇手動(dòng)調(diào)節(jié)閥難以進(jìn)行調(diào)節(jié)，若對(duì)前端閥門進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，會(huì)影響后端流量。調(diào)整后端流量，其前端流量會(huì)出現(xiàn)變化。所以，調(diào)整費(fèi)力、費(fèi)時(shí)。針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)，工程師需具有調(diào)節(jié)閥門，若出現(xiàn)系統(tǒng)壓力、負(fù)荷，對(duì)水力系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)整。
第三，動(dòng)態(tài)流量平衡閥的安裝。確定空調(diào)設(shè)備末端、熱力入口的設(shè)計(jì)流量，按照閥門處壓力、流量變化的范圍，確定動(dòng)態(tài)平衡閥，將閥門安置好，只需閥門處壓差變化，控制閥門壓力，不需要人為調(diào)節(jié)。

二、動(dòng)態(tài)平衡閥特點(diǎn)

首先，動(dòng)態(tài)平衡閥工作原理。對(duì)平衡閥閥芯過流面積進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)閥門前后變化，實(shí)現(xiàn)流量控制。動(dòng)態(tài)平衡閥屬于一個(gè)以改變局部阻力為主的節(jié)流元件，針對(duì)不可壓縮流體，流量方程：Q=KA(△P)，其中Q代表平衡閥流量，K代表流量系數(shù)，A代表閥芯過流面積，△P代表閥門的進(jìn)出口壓差。當(dāng)閥門開度不變時(shí)，可忽視K值變化。所以，閥門流量維持A(△P)不變。平衡閥則由支撐裝置、高精度彈簧、過流閥膽構(gòu)成，彈簧的受壓差對(duì)閥膽的過流大小進(jìn)行控制，進(jìn)而恒定閥門流量。
其次，閥門工作過程。若最小啟動(dòng)壓差大于平衡閥的前后壓差，則表示彈簧沒有被壓縮，此時(shí)的流通面積最大。若平衡閥門前后的壓差處于工作范圍內(nèi)，則彈簧被閥膽壓縮，處于工作狀態(tài)，閥膽兩邊圓孔、幾何型通道經(jīng)過水流。因閥膽處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，幾何流型通道也由于變化，閥體流通面積也隨之變化。處于該壓縮范圍內(nèi)，可基本恒定水流流量。若平衡閥的前后壓差大于工作范圍，彈簧被閥膽全部壓縮，只有閥膽兩邊圓孔有水流，即閥膽作為固定調(diào)節(jié)器，壓差和流量呈正比，壓差增大，流量也隨之增大。
動(dòng)態(tài)平衡閥通過一定壓力范圍，對(duì)空調(diào)末端流量最大值進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)恒定，空調(diào)采暖的負(fù)荷不穩(wěn)定，系統(tǒng)調(diào)試被簡化，減少調(diào)試時(shí)間。尤其平衡閥在異程水系統(tǒng)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)環(huán)境溫度、水力工況平衡，其他末端啟停對(duì)空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備的運(yùn)行不造成影響。

三、實(shí)際工程中動(dòng)態(tài)平衡閥的運(yùn)用

首先，區(qū)域供暖。動(dòng)態(tài)平衡閥運(yùn)用于熱力入口，確保系統(tǒng)流量，室內(nèi)溫暖閥、采暖系統(tǒng)需確保每個(gè)散熱器具有足夠的流量，動(dòng)態(tài)平衡閥需確保恒定各立管流量，使水平失調(diào)得到解決。
其次，空調(diào)系統(tǒng)。在大型空調(diào)系統(tǒng)、集中式空調(diào)系統(tǒng)中，平衡閥設(shè)置在空調(diào)設(shè)備的末端，經(jīng)過三通電動(dòng)閥確保設(shè)備的運(yùn)行流量，平衡閥調(diào)整水力工況，當(dāng)水泵、冷卻塔、冷熱源的設(shè)計(jì)管線受到限制時(shí)，采用平衡閥防止負(fù)荷偏載，確保設(shè)備正常、安全運(yùn)行。

四、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)平衡閥反感因該注意的問題

首先，動(dòng)態(tài)平衡閥無法調(diào)整負(fù)荷。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，只能調(diào)節(jié)水力平衡，無法調(diào)節(jié)負(fù)荷，因誤解了動(dòng)態(tài)平衡閥，極易認(rèn)為平衡閥可調(diào)整采暖負(fù)荷、平衡空調(diào)，利用平衡閥代替電動(dòng)兩通閥、三通閥。然而隨著室內(nèi)負(fù)荷、結(jié)構(gòu)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化，空調(diào)設(shè)備水量也實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，即可確保室內(nèi)溫度，也可達(dá)到節(jié)省的目的。大型空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)用，將平衡閥設(shè)置在空調(diào)設(shè)備中，各設(shè)備啟停對(duì)其它設(shè)備水流量不造成干擾，平衡閥可平衡水力。電動(dòng)的兩通閥、三通閥節(jié)流，可對(duì)環(huán)境負(fù)荷數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。目前，動(dòng)態(tài)平衡閥均帶有電動(dòng)自控功能，根據(jù)負(fù)荷要求，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。所以，選擇電動(dòng)自控功能的動(dòng)態(tài)平衡閥，即可平衡負(fù)荷調(diào)整和水力平衡，可用電腦直接設(shè)定流量，還可簡化安裝，在狹小空間內(nèi)也可安裝。
其次，動(dòng)態(tài)平衡閥不宜多極設(shè)置。設(shè)置空調(diào)時(shí)，通常多極設(shè)計(jì)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，但按照該方法對(duì)動(dòng)態(tài)平衡閥進(jìn)行設(shè)置是錯(cuò)誤的。若下級(jí)的多個(gè)、一個(gè)設(shè)備將電動(dòng)閥關(guān)閉，上級(jí)平衡閥流量仍然保持不變，可能會(huì)增加下級(jí)未關(guān)設(shè)備的流量，不僅增加了水流造成，對(duì)使用功能也造成影響，增加了經(jīng)濟(jì)投資。
第三，在空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照冬夏供回水溫差，對(duì)動(dòng)態(tài)平衡閥進(jìn)行合理設(shè)置。空調(diào)系統(tǒng)的四管制，采用兩個(gè)平衡閥，即可滿足冬夏兩季的不同水量要求，若冬夏兩季的冷水溫差與供熱溫差不一致，水流量的差異也較大，所以兩管制水系統(tǒng)必須按照冬夏兩季的不同流量要求，對(duì)平衡閥進(jìn)行設(shè)置。主要有三種方法：
(1) 對(duì)可變流量的動(dòng)態(tài)平衡閥進(jìn)行設(shè)置，在冬夏換季時(shí)，將閥門轉(zhuǎn)換即可。
(2) 對(duì)兩個(gè)平衡閥進(jìn)行設(shè)置，閥1根據(jù)冬季流量確定閥門，閥2根據(jù)冬夏兩季的最大水量差確定閥門，冬季只開閥1，夏季開閥1、閥2，以兩個(gè)閥門實(shí)現(xiàn)四管制功能。
(3) 選擇自控功能的動(dòng)態(tài)平衡閥，通過電腦設(shè)定流量。

五、結(jié)語

動(dòng)態(tài)流量平衡閥分為固定式動(dòng)態(tài)流量平衡閥和可調(diào)式動(dòng)態(tài)流量平衡閥，它們都是在工作壓差范圍內(nèi)維持自身流量不變，區(qū)別是前者出廠后流量不可調(diào)，后者流量可調(diào)。對(duì)于設(shè)計(jì)流量已知的系統(tǒng)，選擇前者即可，在使用中不需任何調(diào)試和維護(hù)，因此在暖通工程中使用動(dòng)態(tài)平衡閥極為方便。