供暖水力平衡阀的选用

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1、供暖系统水力平衡阀的选用 浅谈,目录,一、为什么？ 二、是什么？ 三、怎么做？,一、为什么？,原因： 供热系统分户热计量后，户内安装了恒温阀、智能温控阀等自动温度控制装置，用户根据自己的用热需求，对阀门进行调节。从而使用户管路中的流量也发生了变化。必然引起其它用户的流量发生变化，采暖热用户管路之间的流量会重新分配，引起动态水力失调。,什么是一个水力平衡的系统,标准： 1、流量平衡 受控系统的流量在任何时候均能够满足实际要求 。 2、压力平衡 受控系统的压力分布在任何时候均能够满足实际要求 ，并不产生额外的问题（例如噪音等）。,平衡的分类,1、静态平衡 所有的调节阀都不动作时，系统平衡。例如定流

2、量系统的水力平衡和变流量系统的调试工况。 2、动态平衡 部分的调节阀动作时，系统平衡。例如变流量系统的运行工况。,水力平衡概念中的挑战是什么?,缺少有效的手段来衡量好的水力平衡究竟带来了多大的节能效果. 更关注于主机（如冷机）方面的节能，而不关注由水力平衡所带来的节能. 更关注于在监制系统方面的节能 其实只有在系统的水力平衡时，主机（冷机）和控制系统 才能实现高效的节能,但是,1、压力失调的常见现象 调节阀产生噪音和振动。 调节阀关闭不上，严重时有烧阀危险。 调节阀阀权度过小，阀门曲线变形，线性散热受控系统变成上抛性散热受控系统。,水力失调（不平衡）的常见现象：,2、流量失调的常见现象 系统冷

3、热不均： A、供热（冷）时近热远冷（近冷远热）。 B、某些支路水量偏大或偏小。 变流量系统运行失调。 负荷稳定，但房间调节阀动作频繁，造成房间温度震荡频繁。 水泵的运行能耗过高。 系统稳定时间过长。,水力失调（不平衡）的常见现象：,图中是一个典型的异程式系统，假设各个末端的阻力相同，各支管管径相同，则近端支管的水量会多于远端支管的水量，原因是近端支管的资用压头大于远端支管。系统越大、支管数越多、干管越长、干管比摩阻越大，失调的现象越严重。如果某个支管阻力过大，会造成水量的不足。,系统冷热不均现象,常见于使用静态平衡阀的变流量系统，调试时即使各个末端已经调试平衡，当实际使用时，当某些末端调节或关

4、闭时，会造成其他末端两端的压差变化，从而因此其他未调节末端水量的变化，从而引起失调，这种失调现象是一种动态的失调现象。,变流量系统运行失调现象,产生动态失调后，由于通过末端的水量发生变化，因此房间温度也发生波动，温控器控制调节阀调整水量。而此时该房间的负荷没有发生任何变化，调节阀的调节动作是由于系统压力波动产生的。,负荷稳定，但调节阀动作频繁,变流量系统应该： 调节阀负责能量控制，仅当负荷发生变化时动作，而平衡阀负责压力控制，负责吸收系统的压力波动。,如何实现盘管散热量和阀门开度的线性关系,由于盘管静特性为指数特性，因此为了达到良好的受控效果，通常采用对数型曲线的调节阀。只有保证一定的阀权度，

5、才能保证阀门的实际曲线符合要求。由于盘管静特性与供水水温差有关，因此，小温差对于这个问题更敏感，所以这个问题在夏季空调设计中尤为重要，否则，系统稳定时间过长。,二、是什么？,自力式流量控制阀,DN15DN50， 螺纹连接 DN32DN125，法兰连接,原理：,实质就是一个动态压差平衡阀和一个电动调节阀合二为一，该阀为双阀锥结构，上阀锥为电动调节阀的阀锥，下阀锥为动态压差平衡阀的阀锥，动态压差平衡阀为电动阀阀锥（上阀锥）前后提供恒定的压差（0.2Bar或0.5Bar），系统的压力波动都被动态压差平衡阀吸收，当电动阀阀锥（上阀锥）没有动作时，阀门流通能力kv不变，压差P不变，因此阀门的流量Q不变；

6、只有当电动阀阀锥（上阀锥）的动作时，通过阀门的流量才会发生变化，从而实现了动态平衡和调节功能的完美统一。,运行过程：,膜片的上下两端与内部弹簧的力量形成一个平衡，即P1=P2+P弹簧。 当系统压力发生波动，P1增加时，此平衡被破坏，膜片下方的力大于上方，因此膜片会向上移动，关小压差控制阀阀芯，使得P2增加，重新达到平衡，如图所示。 反之压差控制阀开大，使得调节阀阀芯的压差在整个开关的工作过程中始终保持恒定，这样经过该阀门的流量的变化仅与调节阀的开度一一对应。,自力式压差控制阀（动态压差平衡阀）,3、AFP/VFG 口径：DN50DN250 法兰连接,1、ASV-PV 口径：DN15DN100

7、螺纹连接,2、AVP 口径：DN15DN50 螺纹/法兰连接,原理：,电动调节阀上游的高压通过导压管引导至控制膜盒下侧；电动调节阀下游的压力通过外部导压管或内部导压孔引导至控制膜盒上侧。 当高压侧的压力升高时，膜盒向上运动，带动阀杆、阀锥也向上运动，造成中压侧压力升高，从而动态的保持中压侧和高压侧之间的压力差与弹簧的预设力平衡，从而保证了电动调节阀两端压差的动态恒定。 当高压侧的压力降低时，膜盒向下运动，情况类似。 调节弹簧的预紧力,即可调节压差设定值。,低压侧,中压侧,高压侧,电动调节阀,导压管,膜盒,功能： 动态保持受控点之间的压差恒定在设定值。 作用： 保证受控系统的动态水力平衡，防止系

8、统出现动态失调。 防止电动调节阀调节阀产生噪音和振动。 系统中的调节阀门可选用驱动力较小的驱动器，避免烧阀危险。 为调节阀提供良好的阀权度，确保线性散热受控系统的实现，保证系统的迅速稳定。 意义： 调试工作量非常小，加速安装周期，系统改、扩建时可以免调试。 方便的修正实际和设计工况之间的差异。 最大流量限制功能。,保证受控系统的动态水力平衡,动态压差平衡阀动态保持受控点之间的压差P恒定在设定值，其他未动作电动调节阀的Kv值不变，因此该支路的水量动态恒定。仅当电动调节阀动作时，即Kv值发生变化时，该支路的水量才会发生变化。,恒定,不变,不变,静态水力平衡阀,原理：,静态水力平衡阀是通过改变阀芯与

9、阀座的开度，来改变流经阀门的流动阻力，从而调节流量使水力管网达到静态平衡的专用阀门。 静态水力平衡阀源于早期的节流孔板，并连接智能仪表检测出阀门的压差、流量和系统存在的问题。 水力平衡阀的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，各支路同事增减，仍然满足当前气候需要下的部分负荷的流量要求，达到平衡的作用。 测量形式为固定节流孔板，测量误差小。 阀体上有开度显示，手轮位置不随开度的变化而升高或降低，手柄有一定长度，管道的保温不能影响开度刻度的读取。,特点：,三、怎么做？,根据：居住建筑节能设计标准 DB37/5026-2014 第5.3.7规定： 集中供暖系统中，各建筑物

10、热力入口应安装静态水力平衡阀；并应根据室外管网的水力平衡要求、建筑物内供暖系统形式和所采用的调节方式，决定是否设置自力式流量控制阀、自力式压差控制阀或其他装置。 且居住建筑节能设计标准 DB37/5026-2014 第5.3.8条也对水力平衡阀的选择和设置做了相关规定。,由此可见；管网侧应设置静态水力平衡阀；用户侧是否设置自力式流量控制阀、自力式压差控制阀或其他装置需研讨分析。 供热计量本身并不节能，当建筑物安装温度自动测量装置及调节装置，供热管网也安装调控装置时，系统运行时实现节能。 基于此，对用户侧进行综合分析如下：,1. 供热计量后用户调节室内温度，外出或上班时分时控制，及气候变化时则必

11、然使热水网路的总阻抗S值发生变化，热水网路的水力工况也就改变了。不仅网路的总水量和总压降而且由于支路阻抗发生了变化，也会引起流量分配发生变化。 如图1一个带有5个热用户的热网示意图，如图2是满负荷运行时的水压图。,图1：,图2：,当热网额定负荷工作时，热网无论采用静态平衡阀、自力式压差控制阀、自力式流量控制阀均能消除水力失调。调节到设计流量（假定每个用户达到设计工况时），此时基本上无节能空间。 2.用户根据用热需求调节流量，系统处于变工况时，静态平衡阀和自力式压差控制阀、自力式流量控制阀其各自水力工况及能耗分析。,A.安装自力式流量控制阀时被控环路内用户调节时的能耗:,图3:,如图3假设网路安

12、装的是自力式流量控制阀，管网调节平衡以后，自力式流量控制阀被控环路的用户1A和2A根据用热要求需要和关闭阀门，那么自力式流量控制阀维持原来流量的恒定，虽然有维持原来流量的恒定的特性，但低于被控设定流量时，自力式流量控制阀没有响应动作（应该感知阀门开启），不会感知1A和2A的流量产生变化，也就是说1A和2A调节下来的水量又和安装了静态平衡阀一样的结果，1A和2A调节下来的水量被排挤到其他用户去，使系统工况产生了动态失调，流量会重新分配，调节下来的水量没有被全部节省下来，节能率又降低了。,B.安装自力式压差控制阀被控用户内部的用户调节时的能耗:,图4:,安装自力式压差控制阀的用户图4所示，各用户单

13、元入口处安装了自力式压差控制阀，自力式压差控制阀被控环路户内1A和2A关闭阀门，那么供水P1就会产生变化，自力式压差控制阀就会根据这种变化，关小阀口，使P2增加，维持原来P1-P2的恒定，无论环路内用户的任何调节，自力式压差控制阀均能保持P1-P2的恒定。,对于未调节的用户，由于P1-P2的恒定，未调节用户户内的阻抗S没有变化，根据V= 所以未调节用户的流量不会产生影响，供热品质也不会因其他用户的调节造成干扰。（本文所指单元入口安装，楼内的供回水立管阻抗相对采暖散热设备阻抗小可以忽略），用户调节下多少水量，热源就会节约下多少水量，为热计量系统的稳定运行及节能降耗提供了保障。 通过以上阐述表明，

14、自力式压差控制阀在被控用户内调节时能够消除对其他用户的干扰；自力式流量控制阀不能满足要求。,综合以上分析把系统应用静态平衡阀、自力式压差控制阀，用户调节水量系统变工况运行，绘成下图所示；,Q1满负荷时的系统流量； Q2系统安装静态平衡阀系统流量调小20%变工况运行时的流量； Q3系统安装自力式压差控制阀系统流量调小20%变工况时的流量； R1满负荷时热网的特性曲线； R2安装静态平衡阀调小20%部分负荷时热网的特性曲线； R3安装自力式压差控制阀调小20%变负荷运行的特性曲线； M1满负荷时循环水泵运行的工作点 M2安装静态平衡阀调小20%部分负荷时，循环水泵运行的工作点； M3安装自力式压差

15、控制阀调小20%部分负荷时，水泵工况的运行点。,通过上图，由循环水泵运行的工作点M3于坐标轴围成的矩形面积 M3 H1 0 Q3 和由循环水泵运行的工作点M2坐标轴围成的矩形面积M2 HI 0 Q2，能清晰反映出, 热计量系统在系统恒压差变工况下运行下，安装自力式压差控制阀相比安装静态平衡阀的热网节省了M2 M3 Q2 Q3围成的矩形面积。热源的循环水泵循环水量更低，节能节电效果更明显。 由此可见自力式压差控制阀是供热计量系统用户侧的优选产品。,实施分户热计量后，热网的流量将一直处于动态变化中，本文分析了系统安装静态平衡阀、自力式流量控制阀、自力式压差控制阀在热计量系统中变工况运行时的调控作用，提出计量系统选择合适的水力平衡产品消除用户调节时的相互影响，提高热网的水力稳定性，消除水力失调，减小热能和电能的消耗具有重要意义。也对供热系统的设计和运行管理提供一些思路和参考。,结束语：, ,