1、引言

早先的暖通水力控制是很难实现水力平衡的，因为水力变化实在难以界定和控制。上世纪六七十年代，随着空调系统的普及，在全球能源危机的背景下，尝试在空调系统中的各种节能手段才被提上日程。截止目前，市场上已经出现了三种控制理论体系：

1.1、压差控制理论体系

最早由TA在八十年代末九十年代初提出，并且经过二十年的技术培育和市场推广，其理论和产品已经在业内被广为接受，也已经成为了拥有话语权的体系，其合资高端产品：TA、丹佛斯、欧文托普、flowcon（已撤出），国内跟进品牌代表：河北平衡阀、正丰等；经过近二十年的培育，目前压差控制体系已经成为国内设计、施工、用户全产业链共同认可的理论及产品系列。顾问、设计单位及总包单位共同认可。

1.2、实时在线模拟等百分比特性的自控体系

介于压差控制理论体系的产品研发基于市场话语权已经被TA等垄断，后续跟进者很难打开并挤占新的市场份额，因此，另辟蹊径，借助于自控产品的进步，利用自控与阀门的结合，推出此类产品，已经在市场上有应用，典型有：哲达、霍尼韦尔、博力谋、阿兹贝尔；此类产品作为可能的暖通水力平衡阀的补充产品甚至是更新换代产品。但是缺乏第一手实际项目参考对比资料及可靠性验证。

1.3、基于温度控制的能量控制阀体系

同第二类，以回水温度和房间温度作为水力控制的基本依据实现能量按需分配控制的目的，但实际应用项目较少，只在小型改造项目中有应用。

2、平衡阀的分类

2.1、静态平衡阀（解决静态水力失调）

是通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，使系统在满负荷运行的相对静止状态下平衡各支路压力平衡，达到设计流量要求。（详见附图）

2.2、动态平衡阀（解决动态水力失调）

2.2.1压差控制器

通过导压管感受供回水压差，自动消除因旁路负荷变化所产生压力变化，保证阀后用户端压力及流量恒定。（详见附图）

2.2.2动态平衡电动调节阀（一体阀）

将静态平衡阀、压差控制阀与电动调节阀功能三种功能合成一体的阀门。（详见附图）2.3自动流量平衡阀

通过自动感受管道压力变化，改变阀芯过流面积，恒定管道流量（一般用于定流量系统冷冻主机前，保证冷冻主机流量恒定）。

3、平衡阀设置的目的

在暖通空调水系统中某用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为系统水力失调。根据水力失调的特性可将其分为：“静态水力失调”＆“动态水力失调”。

3.1静态水力失调：由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起系统的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的。

3.2动态水力失调：当末端用户根据实际负荷要求改变阀门等流量调节控制设备而引起水流量改变时，其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计要求流量，从而导致的水力失调，叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。在暖通空调水系统中，由于系统中水力失调问题的存在，导致系统流量分配不均，某些空调区域流量过高，某些空调区域流量过低，造成某些区域冬天不热、夏天不冷的现象。系统输送水流量的不合理，使得空调区域实际需求的冷、热量与实际供给的冷、热量不匹配，从而引起能源的浪费。在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范——GB50736-2012》第8.5.14条规定：空调水系统布置和选择管径时，应减少并联环路间压力损失的差额。当设计工况时并联环路之间压力损失的相对差额超过15％时，应采取水力平衡措施。本条规范要求之条文解释中提到，空调水系统的平衡措施除调整管路布置和管径外，还包括设置符合工程标准及系统特性，并在合适位置正确设置平衡阀（包括静态及动态平衡阀）。对于大型项目而言（如本项目），因设计、施工及设备等及后期运行的实际工况变化，较难通过管径选择计算取得满足所有工况的管路平衡（难以达到所有工况下15％的平衡要求）。因此，合理的设置平衡阀是保证管路水力平衡最直接的手段。

4、平衡阀设置解决水力失调问题的策略

4.1解决静态水力失调

4.11同程管道系统解决静态水力失调

在小型水系统中，采用同程管路布置能够解决静态水力失调问题。通过这种布置方式，使得各个末端设备的循环环路的阻力损失相近，在同一个资用压头情况下，能够保证各个用户之间的平衡，保证流量分配接近原始设计流量。

4.1.2静态平衡阀解决静态水力失调

对于不可压缩的流体，静态平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件。在各个并联环路的回水管路安装静态平衡阀，通过系统调试，可以消除各个循环环路富裕的资用压头，实现各并联环路之间的静态平衡。合理地安装静态平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调，可以极大地改善系统的水力特性，使系统接近或达到水力平衡，同时又节省了能源，使系统经济高效地运行。

4.2解决动态水力失调

由于空调区域的负荷是随着天气变化、季节轮换以及昼夜转换的变化而变化的，因此各末端空调设备的流量也要求随之变化。为保证空调系统的舒适节能性，即保证空调区域的适宜温度，最根本的途径就是在达到系统静态水力平衡的基础上，选择最佳的方法来根据目标区域的温度来调节流量,同时避免在调节过程中的相互干扰，达到系统的动态水力平衡。而解决系统中末端设备压差变化是能够解决动态水力失调的一种方法，即采用自力式压差控制阀恒定某两点间的压差来解决动态水力失调情况的发生。

4.2.1风机盘管管路定压差实现动态平衡

由于水平管道延程阻力的影响，则离压差控制阀较近的风机盘管流量调节的相互干扰就较小，离压差控制阀较远的风机盘管流量调节的相互干扰就较大，精度稍差。因此可随防火分区的划分，将空调水系统划分成若干个区，使得每个区的风机盘管数量不会很多，随后将空调箱（AHU＆PAU）与风机盘管从支管上分成两组，使得每组环路上各台末端设备的阻力损失相差不是很大，尽可能的减小控制误差。随后在此支路回水管上安装压差控制阀，于相对应的供水管路的静态平衡阀上取压，通过此设备恒定每层风盘供回水管之间的压差，屏蔽层与层之间风机盘管系统流量调节的相互干扰，实现系统的动态水力平衡，同时亦确保经济性。当然，为了达到精度较高的动态水力平衡也可以考虑采用在每个末端支路上安装定流量阀或动态平衡电动二通阀等方案，但这两种方式对投资较高，适用于对温度控制要求较高，系统较为复杂的工程。

4.2.2组合式空调箱及新风机组管路定压差实现动态平衡

与上述同理，对于组合式空调箱及新风机组的管路，也可以选用压差控制阀组满足动态水力平衡。唯一的区别是建议采用将静态平衡阀、压差控制阀与电动调节阀功能三合为一的动态平衡电动调节阀（一体阀），其工作原理与风机盘管相一致，同时具有应用简单、安装方便等优势。

5、总结及比较

为了消除水力失调问题，实现各空调区域供热、制冷效果的均衡，达到节能降耗的目的，平衡阀设置方案大致分为以下三种：

方案一——在每层的水平主管路上将组合式空调箱与风机盘管独立开，形成两个相对独立的水环路；于风盘环路供水管设置压差控制阀组；空调箱环路设置一体阀，满足静态初调及动态平衡的要求。（详见附图）

方案二——仅于各分支环路设置静态平衡阀，水环路需尽可能同程设置，降低静态与动态失调。

方案三——于每层各分支环路设置静态平衡阀，满足静态平衡；所有末端设备均安装压差控制功能的阀门，满足全面水力平衡。

三种方案的优劣详见下表：