平衡閥

在現(xiàn)有的空調(diào)設(shè)計中，稍微大一些的水冷系統(tǒng)，在末端每個精密空調(diào)的支管處均會設(shè)置一動態(tài)平衡閥，以保證系統(tǒng)水系統(tǒng)的水力平衡。

那么，這個動態(tài)平衡閥是否是必須的呢?

一、首先，要了解動態(tài)平衡閥在空調(diào)系統(tǒng)中的作用。

在控制技術(shù)不太成熟的早期，空調(diào)水系統(tǒng)都是采用定流量系統(tǒng)，各支路及各設(shè)備間的不平衡率較大，主要靠早期設(shè)計計算及手動初調(diào)節(jié)來減弱，但是無法消除系統(tǒng)的不平衡，總不免要出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象。

隨著控制技術(shù)的發(fā)展成熟，變流量空調(diào)水系統(tǒng)逐漸成為了主流，冷機、水泵均實現(xiàn)了變頻，末端應(yīng)對水力不平衡也發(fā)展出了靜態(tài)平衡閥、動態(tài)平衡閥，進而有了電動調(diào)節(jié)閥，可以配置到每一個末端設(shè)備進行精確調(diào)節(jié)。

平衡閥是用于規(guī)模較大的供暖或空調(diào)水系統(tǒng)的水力平衡。平衡閥安裝位置在建筑供暖和空調(diào)系統(tǒng)入口，干管分支環(huán)管或立管上。平衡閥的類型有靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡閥。動態(tài)平衡閥分為自力式流量平衡閥和自力式壓差平衡閥兩種。

自力式流量平衡閥，自動恒定流量的水力工況平衡用閥?？砂葱枨笤O(shè)定流量，并將通過閥門的流量保持恒定。

自力式流量平衡閥結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)系統(tǒng)總流量增加了時，可保證近端流量恒定，多余的流量進入遠端;而當(dāng)系統(tǒng)總流量減小時，近端閥門會開到最大以保證流量恒定，而遠端流量將無法保證，不能有效地解決管網(wǎng)整體流量變化的水力失調(diào)。自力式流量平衡閥在這里只是一個限流閥，只起限定最大流最的作用。

自力式流量平衡閥接管圖

自力式流量平衡閥一般安裝在用戶支干管上，平衡各用戶間的流量用。

自力式壓差平衡閥，自動恒定壓差水力工況平衡用閥，其區(qū)別在于自力式流量平衡閥的變流量裝置在閥門本體上，而自力式壓差平衡閥的變流量裝置在閥門“用戶”內(nèi)(此處的用戶指的是攜帶多個末端的支干管功能區(qū)域)。通過控制戶內(nèi)回水壓差控制流量，用這種辦法控制流量，必須依靠便攜式流量測試儀確定，優(yōu)點是對于遠端用戶不會增加消耗壓頭。有利于被控制系統(tǒng)各末端裝置的自主調(diào)節(jié)，尤其適用于變流量空調(diào)系統(tǒng)。

自力式壓差平衡閥結(jié)構(gòu)圖

安裝自力式壓差平衡閥后，自力式壓差平衡閥消耗系統(tǒng)的富余壓頭可以隔絕用戶間流量變化互相干擾作用，被控系統(tǒng)可在水壓作用下，自動消除管網(wǎng)的富余壓頭及壓力波動引起的流量變化，有助于穩(wěn)定系統(tǒng)的運行工況。自力式壓差控制器可以限制近端用戶保證遠端用戶需求的效果，這些性能支持“用戶”的主動變流量。

自力式壓差平衡閥接管圖

自力式壓差平衡閥用作系統(tǒng)壓差調(diào)節(jié)時，可以安裝在供水上，也可安裝在回水上。兩種安裝壓差閥結(jié)構(gòu)不同，不可以互換，但可直接安在電動閥前控制電動閥前后壓差。安裝位置有3種：裝在每棟建筑物的總?cè)肟谏?裝在每棟建筑物的分入口上，住宅樓裝每個單元的入口;裝在每戶或每層的入口。

二、數(shù)據(jù)中心里的動態(tài)平衡閥

那么，對于數(shù)據(jù)中心，平常普遍采用的動態(tài)平衡閥應(yīng)該是那一種呢?很明顯，數(shù)據(jù)中心的平衡閥安裝在每一個精密空調(diào)末端，有的直接與電動兩通閥配合使用，這些場景下，只有自力式壓差平衡閥了。

數(shù)據(jù)中心IT機房常規(guī)的末端制冷，最常用的是精密空調(diào)加新風(fēng)，通過精密空調(diào)來帶走房間發(fā)熱量，通過新風(fēng)來保持室內(nèi)濕度和正壓。精密空調(diào)只是房間內(nèi)回風(fēng)進入機組，冷卻處理后送入房間，機組內(nèi)并不會有送風(fēng)與回風(fēng)混風(fēng)的情況出現(xiàn)。每個精密空調(diào)配一個獨立的電動兩通閥來調(diào)節(jié)流量。精密空調(diào)控制原理圖如下所示：

精密空調(diào)平面布置圖如下：

精密空調(diào)接管示意圖如下：

精密空調(diào)出風(fēng)溫度通過電動兩通閥來控制，當(dāng)出風(fēng)溫度低于設(shè)定值時，自動關(guān)小電動兩通閥開度使出風(fēng)溫度升高;當(dāng)出風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，自動開大電動兩通閥開度使出風(fēng)溫度降低，當(dāng)電動兩通閥開度達到最大，出風(fēng)溫度仍然過高時，則降低EC風(fēng)機轉(zhuǎn)速直至出風(fēng)溫度達到設(shè)定值附近。而實際項目運行過程中，一般室內(nèi)負荷恒定，所以，很多項目直接將精密空調(diào)EC風(fēng)機轉(zhuǎn)速設(shè)定為恒定值，只通過電動兩通閥調(diào)節(jié)冷凍水流量，從而滿足室內(nèi)負荷，再通過新風(fēng)系統(tǒng)控制室內(nèi)正壓和濕度，就可以滿足項目需要了。

三、民用空調(diào)系統(tǒng)里的動態(tài)平衡閥

再來看一下民用建筑中最常用的類似系統(tǒng)——風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。

如下圖所示，在一個辦公區(qū)域，設(shè)置幾臺一次回風(fēng)的風(fēng)機盤管，再加上新風(fēng)系統(tǒng)，為辦公區(qū)域提供冷源及正壓。

室內(nèi)制冷量的控制，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機盤管的電動兩通閥來控制冷凍水流量，當(dāng)出風(fēng)溫度低于設(shè)定值時，自動關(guān)小電動兩通閥開度使出風(fēng)溫度升高;當(dāng)出風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，自動開大電動兩通閥開度使出風(fēng)溫度降低。

風(fēng)機盤管接管示意圖如下：

風(fēng)機盤管水系統(tǒng)圖如下：

對于風(fēng)機盤管空調(diào)系統(tǒng)，只是在每層的支干管處設(shè)置一動態(tài)平衡閥，以保證每層之間的水力平衡，同層內(nèi)的各個房間及風(fēng)機盤管間的水力平衡，直接通過電動兩通閥來調(diào)節(jié)末端流量及阻力，來達到滿足末端需求的要求。

四、結(jié) 論——末端每個精密空調(diào)上的動態(tài)平衡閥可以取消

對比數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)加新風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)，兩者場景相似度極高，況且民用空調(diào)系統(tǒng)的負荷波動更大，對平衡閥的要求更高。

但是實際設(shè)計中，動態(tài)平衡閥的配置卻差異極大，負荷相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的動態(tài)平衡閥的配置反而更多。

筆者也在實際項目中多次看到因動態(tài)平衡閥帶來的問題，比如末端阻力偏大，導(dǎo)致末端流量不足，進出水溫差偏高，無法達到設(shè)計要求。還有末端動態(tài)平衡閥接管的位置并不能平衡末端精密空調(diào)環(huán)路的阻力或流量，平白增加無謂的阻力。普通民用系統(tǒng)中末端阻力一般不超過5m，而現(xiàn)實中有的精密空調(diào)末端阻力甚至達到了15m。這些情況導(dǎo)致整個空調(diào)系統(tǒng)處在高阻力工況下，使得輸送能耗大大增加。

另外，動態(tài)平衡閥的造價不菲，少則幾千，多則上萬，而此部分的投資是否用在了對的地方，也是需要認證考慮的。

實際工程中，也已經(jīng)有越來越多的項目完全取消了末端的動態(tài)平衡閥，而實際運行完全可以穩(wěn)定運行。

綜上，從功能實現(xiàn)、運行經(jīng)濟可靠、建設(shè)投資、現(xiàn)實案例等方面，都支持取消精密空調(diào)末端動態(tài)平衡閥，此閥門完全可以取消不用。

已經(jīng)有越來越多的人不再保留這個可有可無的雞肋，你還要繼續(xù)堅持嗎?

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總工程師、注冊暖通工程師、高級工程師 孫長青先生

孫長青，注冊暖通工程師，高級工程師，規(guī)劃設(shè)計部總工程師，IDC單位設(shè)計總監(jiān)等，有多年從事數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計、咨詢顧問、甲方自建設(shè)計部等全過程的實戰(zhàn)經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)中心有一定的了解，同時，做過10多個數(shù)據(jù)中心的Uptime設(shè)計認證工作，對國標GB50174及Uptime理論多有感觸，對數(shù)據(jù)中心能評指標、IT負載率、數(shù)據(jù)中心蓄冷系統(tǒng)等有些了解，對數(shù)據(jù)中心如何降低PUE也略有經(jīng)歷。同時對國情和國際理論間存在的差異有所認識。