平衡阀在空调水系统中的应用

    引言

    目前，中央空调水系统大多为两管制，冬夏合用。为了便于水系统的阻力平衡，设计工程师一般尽可能采用同程式水系统。但在实际工程中，有时由于条件的限制，设计人员也会设计一些异程式水系统。另外，尽管各系统环路采用同程式水系统，但各系统环路之间也存在着严重的阻力不平衡。对于空调水系统存在的阻力不平衡的情况，通过各种调节手段使其达到平衡，是保证空调水系统正常运行的前提，也是保证空调系统以较低的能耗获得舒适的室内环境的基础。为了改善空调水系统的调节功能，采用性能良好的调节阀门取代目前仍被广泛采用的闸阀、截止阀、蝶阀等势在必行。目前，平衡阀因其较为完备的功能和良好的调节性能，正越来越受到重视和欢迎。

    与其他的阀门相比，平衡阀主要有以下特点：

    （1）直线型流量特性，即在阀门前后压差不变的情况下，流量与开度大体上呈线性关系。

    （2）有精确的开度指示。

    （3）有开度锁定装置，非管理人员不能随便改变开度。

    （4）阀体上有两个测压小孔，用软管与智能仪表连接，可以方便地显示阀门前后的压差及流经阀门的流量。

    尽管平衡阀有很多优点，但它在空调水系统的应用中还存在不少问题。如果这些问题解决不好，平衡阀的特点并不能充分显现出来。以下就平衡阀应用于空调水系统中需要注意的问题进行探讨。

    1 选用平衡阀应注意的问题

    1.1 选型应注意的问题

    有些设计工程师在选用平衡阀时，为图方便，往往按配管管径直接确定阀门公称直径，在5实用供暖空调设计手册6中也是这样要求的，其实这并不是最佳选择。平衡阀与闸阀、截止阀、蝶阀不同，为了保证调节精度，充分发挥其调节作用，应使所选择的平衡阀在满足设计流量和压差的情况下，开度控制在60%～90%之间，这样既可满足设计流量的要求，又有一定的调节余量，因此，所选的平衡阀公称直径不一定等于配管管径。

    1.2 编写设计施工说明应注意的问题

    在实际的工程设计中，很少有设计工程师将平衡阀需要消耗的压差及通过该平衡阀的流量在设计施工说明中给出，这给系统的调节带来了难度，也丧失了平衡阀的优点。如果设计工程师在设计施工说明中给出了与某平衡阀有关的参数，就可以为整个系统的调节提供便利条件。当然，由于系统安装时各种因素的影响，在设计的开度下，测量出的实际流量并不一定等于设计流量。可以根据实际测定的流量，再开大或关小平衡阀进行微调，直至达到满意的设计流量值。

    1.3 各分区空调水系统主管道和水泵出口安装平衡阀应注意的问题

    一个空调水系统往往根据空调负荷的特点分成几个区，每个区由一个水系统环路组成。尽管各分区的水系统环路可能采用同程式系统，但各环路之间仍然存在着阻力不平衡的问题，这就必须在接至集水器的各环路回水干管上安装平衡阀，通过实际测量的回水温度对各环路的水流量进行调节，使得各个环节都在设计流量下运行。当然平衡阀也可以安装在分水器的各供水干管上，其前提条件是平衡阀的承压能力要满足设计要求。

    由于冬夏两季的负荷特点不同，送回水的温度要求不同，各个分区水系统的水流量比例发生了变化，各分区水系统要重新平衡，因此，在选择各分区水系统的主要平衡阀时，要充分考虑冬夏两季的情况，确定一个最佳公称直径的平衡阀，以保证冬夏两季平衡阀的调节精度。同理，水泵出口主管上安装的平衡阀的选型也要考虑这个问题。若水泵采用变频调节，则不需要考虑这个问题。

    1.4 平衡阀安装上的问题

    为使流经平衡阀前后的水流稳定，保证测量精度，平衡阀应安装在直管段上，即平衡阀前后各应有5倍和2倍管径长的直管管径。若平衡阀设在水泵的出口管段上，阀前则需有10倍管径长的直管段。设计工程师在系统设计过程中，除了要注意以上要求外，应在图纸上或设计施工说明中予以说明。另外，设计工程师在向施工单位进行技术交底时，应强调平衡阀的安装要求。

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    2 平衡阀产品上的问题

    2.1 耐压问题

    空调水系统采用的平衡阀公称压力一般为1.6MPa。按照施工规范的要求，阀门在安装前应抽样进行强度试验和严密性试验。强度试验压力一般为公称压力的1。5倍，即2.4MPa。严密性试验压力应为公称压力，即1.6MPa。就目前国内平衡阀的强度和严密性试验情况来看，其合格率低于国内大厂生产的其他阀门，因而其可靠性要低于其他类型的阀门。

    2.2 平衡阀的流量修正系数

    有时要满足平衡阀前后的直管段长要求是不现实的，但往往又很有必要安装平衡阀。在这种情况下安装的平衡阀测出的流量显然不精确。如果厂家能给出一个不满足直管段长度要求的试验修正系数，这个问题就会得到很好的解决。

    3 安装平衡阀时需要注意的问题

    施工人员在搬运和安装平衡阀时，要注意轻拿轻放，以防阀门或测压小孔被撞坏。施工技术人员必须提醒施工人员注意平衡阀的安装位置和安装方向，并将平衡阀手柄和测压小孔调整到便于操作的位置上。当整个空调水系统调试完毕，必须做好平衡阀的保温。

    在整个空调系统安装完毕进行试车时，应该对平衡阀进行调试。平衡阀的测试一般由施工单位协助平衡阀厂家进行。调试完毕，应对建设单位的运行管理人员进行技术交底，以便于将来系统的正常运行。

    4 运行管理者应注意的问题

    平衡阀进行调试整定后，在管网系统正常运行过程中，不要随意变动平衡阀的开度，特别是不要变动定位锁定装置。在维修某一环路时，可将该环路的平衡阀关到零位，修复后再开到原来锁定的位置。在每次调整定位后，要做好平衡阀的保温。否则在夏季平衡阀会结露，增加冷量损失，对于潮湿地区尤其要注意平衡阀的保温问题。一旦平衡阀结露，平衡阀附近的保温材料也会潮湿，从而造成平衡阀附近管道冷量损失增加。如果平衡阀是装在立管上，平衡阀以下的管道保温材料会逐渐失去保温作用。

    5 安装平衡阀的经济性

    采用平衡阀来维持管道系统的平衡，会更快捷、直观、精确，从而使整个系统处于最佳工况下运行，减少能源浪费，降低运行费用。从这个角度上讲，安装平衡阀具有节能性。采用平衡阀虽然节能，但不一定经济。这是由于平衡阀的价格比其他阀门的价格高得多的缘故。如很多大型建筑空调水系统采用国外生产的平衡阀，其在国内的售价高得惊人。1个DN25的平衡阀近千元，1个DN200的平衡阀超过30000元。我国某大型阀门生产厂生产的平衡阀的价格，比其生产的同一规格的闸阀贵1倍，比同一规格的截止阀贵2～3倍，比另一阀门大厂生产的蝶阀价格也要高出2～3倍。当然也有一些小厂生产的平衡阀的价格比其他阀门的价格高出并不多，但对于大型建筑空调水系统，人们普遍愿意选用可靠性高的大厂阀门。另外，建设单位还要购买价格昂贵的智能仪表，或支付给平衡阀供应商调试费。

    有人认为，在空调异程式水系统中采用平衡阀克服阻力不平衡，可以节省管井面积、水管管材和保温材料，因而认为采用异程式水系统比采用同程式水系统经济。其实这种想法不一定合理，一方面是因为平衡阀的价格高，调试费用高；另一方面，吊顶上需要增加检查口的数量，部分吊顶还需要做成上人吊顶。

    6 结语

    只有努力提高平衡阀的质量，并通过合理的设计选型和正确的安装调试，才能确保各环路中实际流量与设计流量相一致，使整个空调系统处于最佳工况下运行，减少能源消耗，降低运行费用。另外，通过安装平衡阀能随时较准确地了解系统中各个环路的运行情况，判断系统中存在的问题并及时解决，从而提高整个空调水系统的可靠性。