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技術(shù)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(guān)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(bǔ)償。這形成一個系統(tǒng)（閥門＋末端裝置），得散熱量與閥門開度呈線性關(guān)系，因而也與控制信號呈線性關(guān)系。但是，閥門特性是依據(jù)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(shí)際特性的偏離。由???，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(guān)系，非線性程度取決于閥門的特性選擇以及該閥門的閥權(quán)度。如果非線性程度嚴(yán)重，那么在中等負(fù)荷及小負(fù)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(huán)路處于水量過大狀態(tài)，控制會變得很差。在低于設(shè)計負(fù)荷工況時控制閥只能工作在接近關(guān)閉的位置，這就導(dǎo)致控制不穩(wěn)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(huán)路中控制閥門將會因大部分時間運(yùn)行在接近關(guān)閉位置而引起震蕩，而且部分環(huán)路流量過大會使其它環(huán)路流量不足，以至不能提供設(shè)計出力。因此，應(yīng)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定及**控制。

冷（熱）源

      保持熱（冷）源機(jī)組的流量在制造商規(guī)定的限度內(nèi)可以使設(shè)備免受損壞，但是這并不能保證良好運(yùn)行，獲得滿意的室內(nèi)熱環(huán)境，以及低耗能。如果流量低于機(jī)組設(shè)計流量，那就達(dá)不到裝機(jī)容量。在負(fù)荷超過某一規(guī)定值（該值取決于實(shí)際流量占設(shè)計流量的百分?jǐn)?shù)），**裝置將使機(jī)組停止運(yùn)行，這樣，在負(fù)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(jī)容量在幾倍于設(shè)計負(fù)荷的情況下，仍會出現(xiàn)不能提供足夠的出力。有這問題的系統(tǒng)中，投入運(yùn)行機(jī)組臺數(shù)多余實(shí)際需要的臺數(shù)，其中一部分機(jī)組會長時間地重復(fù)地開啟、然后很快停止，這導(dǎo)致生產(chǎn)效率低及能耗高的結(jié)局。如果某一機(jī)組內(nèi)流量超過設(shè)計值，那么會使其它機(jī)組流量偏低，導(dǎo)致上述問題發(fā)生。如果機(jī)組流量符合設(shè)計流量，但輸配系統(tǒng)流量過大，那么采暖場合供水溫度會降低，而空調(diào)場合供水溫度會升高，同樣達(dá)不道設(shè)計功率。為確保良好運(yùn)行，無論如何必須避免流量過大或者過小現(xiàn)象。為了能夠測量流量，以及調(diào)整流量至設(shè)計值，合理恰當(dāng)?shù)霓k法是在每臺機(jī)組處安設(shè)平衡閥。平衡閥不僅用于調(diào)整流量至設(shè)計值，同時也可檢驗熱（冷）源側(cè)水量與輸配系統(tǒng)側(cè)水量的協(xié)調(diào)性。為什么選用平衡閥

機(jī)組處安裝平衡閥有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以容易地檢測及糾正問題。

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

（3）可以調(diào)整鍋爐及冷水機(jī)組分別達(dá)到設(shè)計流量值，使得在各種負(fù)荷時投入運(yùn)行的機(jī)組臺數(shù)*少，及機(jī)組開啟或停止的次數(shù)為*少。

（4）可以調(diào)整（冷）熱源側(cè)與輸配側(cè)水量協(xié)調(diào)，以確定始終提供所需功率。
輸配系統(tǒng)

       水泵揚(yáng)程應(yīng)該按系統(tǒng)的*遠(yuǎn)不利環(huán)路獲得設(shè)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(dá)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(huán)路的剩余壓差，以在所有環(huán)路中達(dá)到設(shè)計流量。消除流量過大，意味著控制閥在中等及小負(fù)荷時，不會以接近關(guān)閉的位置運(yùn)行，這樣就不會產(chǎn)生不穩(wěn)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(yùn)行工況下能提供出它們的設(shè)計出力。流量分配均勻?qū)p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(tǒng)平均室溫，提高空調(diào)系統(tǒng)平均室溫，從而大大節(jié)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(diào)時可提高，從而減少了能耗。

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

（4）區(qū)域控制器，或者恒溫閥能有效地進(jìn)行控制。這是因為它們處于理想的或接近理想的工作狀態(tài)下運(yùn)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(shè)平衡閥是至關(guān)重要的。一旦安設(shè)了平衡閥后，便能測量及調(diào)整流量，并有一個非常方便的工具，去查找及解決系統(tǒng)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(tǒng)所有形式的末端裝置具有一個共同點(diǎn)，即當(dāng)一次環(huán)路側(cè)供水溫度恒定時，放熱量與水量呈非線性關(guān)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(shè)計百分?jǐn)?shù)表示的末端裝置散熱量取決于如下因素：

1．不同負(fù)荷下，一次、二次環(huán)路水的對數(shù)平均溫差。

換熱系數(shù)，它根據(jù)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(jié)水。

2．控制閥的特性

      當(dāng)閥門兩端保持恒定壓差時，閥門開度與相應(yīng)水量的關(guān)系定義為控制閥的靜態(tài)特性。閥門開度及水量均以相應(yīng)*大值的百分?jǐn)?shù)表示。對于線性特性的閥門，水量與開度呈比例關(guān)系。在小負(fù)荷及中負(fù)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(dǎo)致控制回路不穩(wěn)定。我們的目標(biāo)是使末端裝置的輸出與控制閥開度呈線性關(guān)系。這樣，散熱量與控制器的信號呈比例關(guān)系，使得控制回路穩(wěn)定性不取決于負(fù)荷，從而使比例帶可以設(shè)定成*小值。為了達(dá)到這個目標(biāo)，我們需要一種閥，它可以補(bǔ)償盤管的非線性特性。如果盤管在20%設(shè)計流量時散熱量為50%，那么我們的目標(biāo)便是當(dāng)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(dá)到穩(wěn)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(tǒng)設(shè)計者所計算的Kvs值。

2 所有水泵應(yīng)該提供準(zhǔn)確的水泵揚(yáng)程。

3 在系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(dá)25%。空氣盤管，散熱器及其它末段裝置：這些設(shè)備也只能根據(jù)市場上供貨選用。實(shí)際上，沒人會選用型號偏小的空氣盤管。問題不僅僅在于設(shè)備本身的偏大，事實(shí)上對一個系統(tǒng)來說設(shè)備的偏大程度在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化，實(shí)際中有利環(huán)路末端裝置中水量往往高出設(shè)計水量0%至200%。這意味著：

1 即使輸配系統(tǒng)確實(shí)平衡了，許多控制閥仍在他們運(yùn)行范圍的一個較小區(qū)段運(yùn)行。尺寸偏大得越多，運(yùn)行的區(qū)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(tǒng)中的閥權(quán)度值而有較大程度或較小程度的偏離。閥權(quán)度越小，閥門特性的偏離越大，使得控制越差。

輸配系統(tǒng)

建筑內(nèi)室溫不均勻，室溫持續(xù)波動，流量分配不均造成區(qū)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(huán)路在中等及小負(fù)荷時室溫處于波動狀態(tài)，因為流量偏高迫使控制閥處于接近關(guān)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(diào)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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