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動態(tài)平衡電動調節(jié)閥概述及應用介紹
近年來，隨著人們對生活品質要求以及節(jié)能意識的不斷提高，暖通空調工程中變流量水力系統(tǒng)得到越來越廣泛的應用。同時，一種新型的調節(jié)閥——動態(tài)平衡電動調節(jié)閥也因其優(yōu)越的動態(tài)平衡特性而在越來越多的變流量水力系統(tǒng)中得到應用。本文分析了動態(tài)平衡電動調節(jié)閥的特點及其與傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥相比較的優(yōu)勢，介紹了動動態(tài)平衡電動調節(jié)閥的應用，同時提出了變流量水力系統(tǒng)實現全面水力平衡的概念及途徑。
一、暖通空調系統(tǒng)調節(jié)方式的演化過程：
暖通空調系統(tǒng)最根本的目標是實現對環(huán)境溫度的調控，以滿足人們對環(huán)境舒適度以及一些工藝性的要求。
在早期的暖通空調系統(tǒng)中，一般采用定流量水力系統(tǒng)，通過對末端設備風量的分檔控制來實現對目標區(qū)域環(huán)境溫度的調節(jié)，如采用三速開關調節(jié)風機盤管風量以及通過變風量空調箱進行風量調節(jié)等。這種調節(jié)是簡單、粗略以及分散式的，且在系統(tǒng)初調試合格后不需再對水力系統(tǒng)進行調節(jié)。
隨著人們對環(huán)境舒適度的要求以及節(jié)能意識的不斷提高，這種調節(jié)已經不能滿足要求。于是人們開始采用變流量水力系統(tǒng)以及變風量系統(tǒng)，通過電動調節(jié)閥或風閥執(zhí)行器對系統(tǒng)的水量或風量進行連續(xù)調節(jié)來實現對環(huán)境溫度的精確控制。
電動調節(jié)閥既可以通過與各種傳感器、變送器以及控制器相連組成分散式的控制系統(tǒng)，也可以與樓宇控制系統(tǒng)相連組成分散控制、集中管理的中央控制系統(tǒng)，從而大大地提高了系統(tǒng)對環(huán)境溫度調控的能力。
但是在一些系統(tǒng)負荷波動較大的變流量系統(tǒng)中，由于多臺電動調節(jié)閥同時工作，任何一臺電動調節(jié)閥工作狀態(tài)的改變都會對其它的電動調節(jié)閥產生影響，而電動調節(jié)閥本身的抗干擾能力又比較差，從而造成了整個系統(tǒng)不穩(wěn)定，對環(huán)境溫度的調控能力下降，調節(jié)精度降低。
因此在目前的一些大型變流量中央空調水系統(tǒng)中，一種具有較強抗干擾能力的新型調節(jié)閥—動態(tài)平衡電動調節(jié)閥得到越來越廣泛的應用。
同時，一種全新的全面平衡水力系統(tǒng)，也因其高效、穩(wěn)定和節(jié)能而被越來越多的大型變流量水系統(tǒng)所采用。
二、動態(tài)平衡電動調節(jié)閥的特點及其與傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥相比較的優(yōu)勢：
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥主要分為二類：用于風機盤管調節(jié)的動態(tài)平衡電動二通調節(jié)閥以及用于空調箱等調節(jié)的動態(tài)平衡電動調節(jié)閥。
1、動態(tài)平衡電動二通調節(jié)閥：
動態(tài)平衡電動二通調節(jié)閥是區(qū)別于傳統(tǒng)的電動二通調節(jié)閥的新一代產品。它不但具有傳統(tǒng)的電動二通調節(jié)閥的電動調節(jié)作用，即通過房間溫控器控制電動二通閥的開啟和關閉來調節(jié)房間溫度，還具有動態(tài)平衡的作用，即能在系統(tǒng)壓力波動時始終維持電動二通閥開啟時的流量保持不變，避免了如傳統(tǒng)的電動二通閥在系統(tǒng)處于部分負荷運行狀態(tài)時由于壓力波動較大從而使輸送的水流量波動較大、溫度控制誤差較大、房間忽冷忽熱的缺點。
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥的工作原理等同于一個動態(tài)平衡閥與一個風機盤管電動二通閥的串聯，在電動二通閥開啟時，通過動態(tài)平衡閥的恒流作用使在系統(tǒng)壓力波動時維持流經風機盤管的流量不變。
動態(tài)平衡電動二通閥與傳統(tǒng)的電動二通閥的比較：
比較內容：
動態(tài)平衡電動二通閥 傳統(tǒng)的電動二通閥
控制溫度精度： 較高 一般
房間舒適度： 較高 一般
二通閥流量： 在工作壓差范圍內始終維持不變 隨著系統(tǒng)壓力波動忽高忽低
二通閥啟閉影響因素： 僅受房間溫度影響 受房間溫度和系統(tǒng)壓力波動影響
二通閥啟閉狀態(tài)及時間：啟閉狀態(tài)穩(wěn)定，啟閉時間相對恒定 在系統(tǒng)壓力波動較大時啟閉狀態(tài)不穩(wěn)定，時間忽長忽短
抗干擾能力： 強 弱
流量-時間線圖：
最小壓差要求： 必須維持最小壓差以保證動態(tài)平衡 無最小壓差要求
2、動態(tài)平衡電動調節(jié)閥：
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥是區(qū)別于傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥的新一代產品。
暖通空調系統(tǒng)一般要求電動調節(jié)閥具有直線的流量特性曲線，即流量變化與閥體開度變化的比值是一個定值；對于系統(tǒng)負荷波動較大的變流量系統(tǒng)，還要求電動調節(jié)閥具有等百分比的流量特性曲線，以滿足在小流量時調節(jié)較平緩，而在大流量時調節(jié)靈敏的要求。
傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥理想的流量特性曲線一般都是直線的或等百分比的。但是在實際的工作過程中，特別是在系統(tǒng)負荷波動較大的變流量系統(tǒng)中，由于調節(jié)閥進出口壓差的波動，其實際的工作流量特性曲線會偏離理想的流量特性曲線，使電動調節(jié)閥的調節(jié)特性變差，調節(jié)精度降低。這種電動調節(jié)閥工作時不但受到標準控制信號的控制，還受系統(tǒng)壓力波動的影響，抵抗系統(tǒng)干擾的能力較差。在系統(tǒng)壓力波動較大或者閥權度較小時，調節(jié)精度變差甚至無法調節(jié)，導致調節(jié)的溫度忽高忽低，達不到系統(tǒng)對電動調節(jié)閥調節(jié)特性的要求。
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥是動態(tài)平衡與電動調節(jié)一體化的產品。它采用全新的設計理念，使得調節(jié)閥在系統(tǒng)實際工作過程中當壓力波動時，能動態(tài)的平衡系統(tǒng)的壓力變化。因此，這種動態(tài)平衡電動調節(jié)閥工作時的流量特性曲線與理想的流量特性曲線是一致的，沒有偏離。特殊的設計保證了電動閥的調節(jié)只受標準控制信號的作用，而不受系統(tǒng)壓力波動的影響，而且，對應電動閥的任一開度位置，其流量都是唯一和恒定的，對于暖通空調系統(tǒng)來說，這就意味著電動閥在任一調節(jié)位置輸送的熱(冷)量都是穩(wěn)定的。因此，這種電動閥特別適用在系統(tǒng)負荷變化較大的變流量系統(tǒng)中，具有抗干擾能力強，工作狀態(tài)穩(wěn)定，調節(jié)精度高的特點。避免了傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥即使在同一開度位置，由于系統(tǒng)壓力的波動，其流量也是變化的，電動閥輸送熱(冷)量不穩(wěn)定，抗干擾能力差、調節(jié)精度低的缺點。
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥根據其結構形式分為閥前定壓式(如FLOWCON公司)和閥后定壓式(如OVENTROP公司)二種。它們的原理是一樣的。
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥與傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥的比較：
比較內容： 動態(tài)平衡電動調節(jié)閥 傳統(tǒng)的電動調節(jié)閥
調節(jié)精度： 較高 一般
輸送流量： 在任一開度位置的流量是唯一和恒定的 即使在同一開度位置，其流量也隨著系統(tǒng)壓力的波動而波動
輸送熱(冷)量：在任一開度位置輸送的熱(冷)量都是唯一和恒定的 即使在同一開度位置，其輸送的熱(冷)量也隨著系統(tǒng)壓力的波動而波動
調節(jié)閥開度變化：只受標準控制信號的控制，不受系統(tǒng)壓力波動的影響 既受標準控制信號的控制，又受系統(tǒng)壓力波動的影響
工作狀態(tài)： 穩(wěn)定，不受系統(tǒng)壓力波動的影響 不穩(wěn)定，受系統(tǒng)壓力波動的影響
抗干擾能力： 強 弱
流量特性曲線圖比較：流量特性曲線一致，沒有偏離。 理想的流量特性曲線與實際的流量 特性曲線不一致。系統(tǒng)壓力波動越
大，偏離理想的流量特性曲線的幅度就越大，調節(jié)特性越差
最小壓差要求：必須維持最小壓差以保證動態(tài)平衡 無最小壓差要求
三、動態(tài)平衡電動閥門在系統(tǒng)中的應用：
1、動態(tài)平衡電動二通閥在系統(tǒng)中的應用：
動態(tài)平衡電動二通閥主要適用于暖通空調系統(tǒng)中的風機盤管溫度控制。在系統(tǒng)負荷波動較大的變流量系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯，如高級賓館、辦公大樓等的空調系統(tǒng)等。
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥在系統(tǒng)中的應用：
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥主要適用于暖通空調系統(tǒng)末端空調設備(如空調箱、新風機組、空氣處理機)的溫度控制，在系統(tǒng)負荷波動較大的變流量系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯。
四、暖通空調變流量水力系統(tǒng)全面平衡的概念及實現途徑：
1、全面水力平衡的概念：
暖通空調水系統(tǒng)水力失調分為靜態(tài)水力失調和動態(tài)水力失調。
由于設計、施工、設備材料等原因導致的系統(tǒng)管道特性阻力數比值與設計要求管道特性阻力數比值不一致，從而使系統(tǒng)各用戶的實際流量與設計要求流量不一致，引起系統(tǒng)的水力失調，叫做靜態(tài)水力失調。
靜態(tài)水力失調是穩(wěn)態(tài)的、根本性的，是系統(tǒng)本身所固有的，是暖通空調水系統(tǒng)中水力失調的重要因素。
通過在管道系統(tǒng)中增設靜態(tài)水力平衡閥，在暖通空調工程水系統(tǒng)初調試時對系統(tǒng)管道特性阻力數比值進行調節(jié)，使其與設計要求管道特性阻力數比值一致，此時當系統(tǒng)總流量達到設計流量時，各末端設備流量均同時達到設計流量。因此，對于一個調試合格的系統(tǒng)，在運行過程中是不存在靜態(tài)水力失調的。
系統(tǒng)實際運行過程中當某些用戶閥門開度變化引起水流量改變時，系統(tǒng)的壓力產生波動，其它用戶的流量也隨之發(fā)生改變，偏離系統(tǒng)要求流量，從而導致的水力失調，叫做動態(tài)水力失調。
動態(tài)水力失調是動態(tài)的、變化的，它不是系統(tǒng)本身所固有的，是在系統(tǒng)運行過程中產生的。
通過在管道系統(tǒng)中增設動態(tài)水力平衡設備，當其它用戶閥門開度發(fā)生變化時，通過動態(tài)水力平衡設備的屏蔽作用，使自身的流量并不隨之發(fā)生變化，末端設備流量不互相干擾。因此，選擇合理的動態(tài)水力平衡設備，如動態(tài)平衡電動閥，可以消除系統(tǒng)運行過程中的動態(tài)水力失調。
由于暖通空調變流量水力系統(tǒng)既存在靜態(tài)水力失調，又存在動態(tài)水力失調，因此實現全面水力平衡的實質就是在系統(tǒng)中同時實現靜態(tài)和動態(tài)水力平衡。
全面水力平衡是指一方面在系統(tǒng)的初調試時，使系統(tǒng)中各個末端設備的流量同時達到設計流量，從而實現靜態(tài)水力平衡；另一方面，在系統(tǒng)的運行過程中，系統(tǒng)中各個末端設備的流量同時達到系統(tǒng)要求流量(這個流量是由末端設備的實際瞬時負荷所決定的)，且末端設備流量的變化只受設備負荷變化的影響，而不受系統(tǒng)壓力波動的影響，即系統(tǒng)中各個末端設備流量的變化不互相干擾，從而實現動態(tài)水力平衡。
全面水力平衡保證了系統(tǒng)供給和需求水量的一致性，系統(tǒng)的水量消耗沒有任何浪費，因此這種系統(tǒng)是高效和節(jié)能的。
2、全面水力平衡實現的途徑：
通過在系統(tǒng)中的一定部位安裝靜、動態(tài)水力平衡設備，可以實現系統(tǒng)的全面水力平衡。
靜態(tài)水力平衡設備主要有靜態(tài)水力平衡閥，動態(tài)水力平衡設備主要有動態(tài)平衡電動二通閥、動態(tài)平衡電動調節(jié)閥、動態(tài)流量平衡閥等。
暖通空調變流量水力系統(tǒng)全面水力平衡的解決方案：
通過在暖通空調水系統(tǒng)集水器回水主管、總管以及末端設備各層支路回水管等部位安裝靜態(tài)水力平衡閥，在系統(tǒng)初調試時通過一定的步驟進行調節(jié)，保證系統(tǒng)實際的管道特性阻力數比值與設計要求的管道特性阻力數比值一致，從而使系統(tǒng)在初調試合格后實現靜態(tài)水力平衡；
通過在末端風機盤管處安裝動態(tài)平衡電動二通閥、在空氣處理機、空調箱、新風機組處安裝動態(tài)平衡電動調節(jié)閥，保證當系統(tǒng)的一個末端設備由于自身負荷變化流量發(fā)生變化時，系統(tǒng)中其它設備由于自身的動態(tài)屏蔽作用流量并不隨之發(fā)生變化，系統(tǒng)運行時各末端設備的流量只受自身負荷變化的影響，而不受系統(tǒng)壓力波動的影響，這樣系統(tǒng)就實現了動態(tài)水力平衡。
通過在主設備處安裝動態(tài)流量平衡閥以保證設備運行對于流量穩(wěn)定的要求。
通過在機房分、集水器上安裝電動壓差旁通系統(tǒng)從而保證變流量系統(tǒng)對于水流量隨著系統(tǒng)負荷適時變化的要求。
通過安裝以上的水力平衡設備，并進行合理的調試，這樣在系統(tǒng)調試合格后，一方面系統(tǒng)的各個末端設備流量在動態(tài)閥門處于全開位置時同時達到設計流量，實現靜態(tài)水力平衡，另一方面，在系統(tǒng)的運行過程中，各個末端設備的流量同時達到系統(tǒng)實際要求流量(這種流量是適時變化的)且不互相干擾，從而實現動態(tài)水力平衡。
這樣，系統(tǒng)就實現了全面的水力平衡。
這種全面平衡的水力系統(tǒng)，由于其水流量是與系統(tǒng)實際要求流量適時一致的，而傳統(tǒng)的不平衡水力系統(tǒng)水流量總是大于系統(tǒng)實際要求流量，導致多余的流量造成系統(tǒng)能源的浪費，因此這種系統(tǒng)是最節(jié)能的。
五、結語：
動態(tài)平衡電動調節(jié)閥為暖通空調變流量水力系統(tǒng)實現全面的水力平衡及進行精確的溫度、流量等調節(jié)、以及保證系統(tǒng)最大程度的節(jié)能提供了一種有效的解決途徑。但是，在實際的工程設計中，應根據暖通空調工程項目的投資、規(guī)模及水力系統(tǒng)的特點合理地選用水力平衡設備，既要保證工程設計和規(guī)范要求，同時又應采取合理的水力平衡方案，為甲方節(jié)約資金。
