靜態平衡閥和動態平衡閥

今天說一說靜態和動態平衡閥

1.先說一下品牌

現在中國市場上的平衡閥百花齊放，imported，local，,JV都有

比如比較知名的

Danfoss， see photos as below 丹麥產品

有:靜態平衡閥,動態流量平衡閥，動態壓差平衡閥，動態壓差平衡電動調節閥四種

TA, see photos as below 瑞典產品

靜態平衡閥 動態壓差平衡閥 動態流量平衡閥 動態電動平衡閥 動態平衡電動調節閥

Oventrop德國產品

靜態平衡閥 動態壓差平衡平衡閥

ICV-AVK丹麥產品

動態平衡電動調節閥

好了，我們看下來,主要有以下平衡閥的種類和水利失調的類別

下面我們逐一來分析各種平衡閥的特點和適用範圍

1.靜態平衡閥

我們知道在一個水系統中，一個並聯管路，如下圖

該三個AHU並聯，則為了保證在初始水力調節的時候，各個AHU的水量都能夠滿足設計的流量，則則需要在每個AHU上面安裝靜態平衡閥，這種平衡閥主要是為了解決靜態的水力失調。

對於並聯管路而言,

H1=S1*Q1^2 H2=S2*Q2^2 H3=S3*Q3^2 並且H1=H2=H3[近似等於]

因此，採用靜態平衡閥的目的其實是為了使得

Q1:Q2:Q3=1/S1^0.5:1/S2^0.5:1/S3^0.5,即讓各個支路的阻抗的平方根之比等於設計流量比，這樣，一旦總管路水泵的流量達到設計值，則各個設計末端的流量也就達到設計值

因此靜態平衡閥的目的是調節S阻抗值，使得各個末端末端支路的阻力損失成比例。

但是其解決的是靜態的水力失調問題.其通過改編閥芯面積來改變S數值

一旦初次整定好圈數，之後就不能更改了。

2.動態流量平衡閥

動態流量平衡閥是在冷源熱源設備的出口常用的閥門，其主要目的是為了在設備運行的時候，各個設備的流量不超標。

如上圖所示的一個多冷源群控系統，很容易了解當三台冷凍機從運行三台變成的時候，由於管路特性曲線不變，因此實際的水泵的流量將會超過單台水泵的額定流量，造成超負荷超流量。三台並聯式每台流量為10，總流量為30，而一台運行的時候，流量為17

筆者註：其實嚴格來說，是不準確的，此處的兩張圖片借用了TA的一些培訓資料，當兩台冷凍機停機的時候，總的管路系統的S阻抗是上升的，因此反映在管路特性曲線上，是下述的圖標正確

當然具體綠線標識的特性曲線的具體線性取決於實際關閉後的S阻抗變化。其還是超過10這個額定流量的

此時，動態流量平衡閥就起到作用了

在每個冷源的出口安裝動態流量平衡閥，其可以根據上游的壓力波動，使得通過閥體的過流面積和流量係數和壓差的平方根的乘積為一個定值，即

Q=K*A*p^0.5為定值，使得通過比如冷源的流量保持不變

3.動態壓差平衡閥

說起這個，就有一些講究了

3.1電動兩通閥閥權度

看一下定義，就是對於一個電動兩通閥而言，當其全開時候，即在設計流量下時候的壓差和當其全部關閉的時候，該支路的壓差的比值。

什麼意思呢？不明白是吧？看下面這個例子

以上圖為例，最上面一個電動兩通閥的閥權度是

全開時，壓差30

全關時, 該支路的壓差為54，

因此閥權度是 30/54=0.56

筆者注: 有人可能會說，當最上邊的電動兩通閥全關的時候，支路的壓差不再是54了，因為關閉後的壓差影響了其他的支路，壓差發生改變。這是對的，會發生一些改變增大一些，這裡是近似計算。

對於一個電動兩通閥，我們希望其閥權度越大越好，即意味著最好所有的阻力損失都發生在電動閥門上，其實這是不可能的。因為還有沿程阻力，AHU阻力，平衡閥阻力等等，所以閥權度是100%是不可能的。一般我們希望閥權度在0.25-0.5之間，至少也不能小於0.25,否則會引起管路之間的壓力和流量的震蕩。

3.2 閥門開度 流量 熱量三者之間的關係

對於電動閥而言，其閥門開度和流量的關係我們希望是等百分比的，如下圖

筆者註：為什麼是等百分比的？

需要注意這種等百分比是在一定壓差條件下的，如果壓差改變，如壓差下降，則等百分比線會逐漸變成線性甚至上凸

這也是為什麼我們希望閥權度較大的原因

而流量和熱輸出的關係是

因此總的結果是

即閥門開度和熱輸出是線性的，如果閥權度過小,則熱量就不是線性了！而變成上凸的了！

3.3動態壓差平衡閥的工作原理

剛才說了,為了保證電動兩通閥的兩端的壓差不能太多波動，因此需要使用動態壓差平衡閥來負向反饋控制兩通閥的壓差，其原理如下

Pa-Pb 即可以當作電動閥兩端的壓差，當實際負荷減小的時候，則電動閥關小，則pa-pb變大，此時STAP內部的膜片的兩側壓差增加，在壓力差下，STAP開始關小，這種結果使得Pb的壓力被抬高，從而使得Pa-Pb的壓差又可以下降，並保持在較穩定範圍，保證電動閥的輸出特性基本不變。

動態壓差平衡閥的主要目的是為了保證電動閥的兩側壓差，而不是為了保證其流量。因此實際的動態運行結果如下

當負荷下降時，電動閥要求關小，流量下降，壓差增加;此時動態壓差平衡閥的做法是提高自身的壓降，使得電動閥兩端壓差降低，此時使得通過電動閥的流量更小，因此電動閥不得不要求自身開大，使流量上升。顯然動態壓差平衡閥的動作趨勢是和電動閥的動作趨勢相反的。

通常盤管出口陸續安裝 動態平衡閥體1+電動兩通閥+動態平衡閥體2+靜態平衡閥(可加可不加)的組合

見下圖，目前有被動態平衡電動兩通一體閥取代之趨勢，逐漸少用！

4.電動平衡兩通閥

是電動開關閥和動態兩通閥的組合，主要用於風機盤管等小口徑設備，保證開關功能和流量

5.動態平衡電動調節一體閥---就是把3和電動兩通閥的合體

是動態平衡和電動調節閥的組合，其主要也用於AHU等大口徑的設備。和單獨的動態壓差平衡閥不同的是，這種組合閥門適用的情況是:

電動閥根據負荷調節到某個開度或者說流量，則動態平衡閥可以根據該流量實時數值進行平衡，保證通過的流量就是要求的流量。

效果如下圖:

筆者注:

筆者實際運作的項目,對於AHU, 有一些採用了靜態平衡閥，有一些採用了動態平衡電動調節閥.那麼什麼情況下採用前者，什麼情況下採用後者呢？

1.對於要求不高的項目，特別是溫度精度要求不高的項目，如一般的商業辦公樓，購物中心，僅僅需要安裝靜態平衡閥即可。動態的水力失調並不會導致很大影響

2.對於要求較高的工業項目，特別是溫度要求波動較高的，比如+-1度之內的，建議採用動態平衡電動調節閥，對於高等級辦公中心，也建議採用此種閥門。

3.此處定義一個阻力比，最不利某端支路的阻力損失/水泵的揚程<0.4就需要採用動態產品

如某二次泵系統，二次泵揚程為23米，最不利末端支路的總阻力損失為11米，

此阻力比為11/23=0.47,即某端的支路阻力降佔比超過0.4，則可以不用動態產品

主要參考目錄

1.TA training materials

2. 實用供熱空調設計手冊-第二版 Chapter 26

3.TA, Danfoss, ICV, Overntrop website

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