以TA動態平衡閥為例，闡述系統流量平衡在保證室內環境舒適度前提下，減少能量損耗的重要性，所以平衡閥的設計在工程設計中發揮著重要的作用。為了使平衡閥的選擇達到功能性和經濟性的最優配比，詳細闡述了在工程設計中如何確定平衡閥的規格，并依據該平衡閥的規格，給出該平衡閥的參數，進而確保工程調試工作的順利進行，使室內環境舒適度達到最佳。

1、前言

　　近20年，隨著中國經濟的快速增長，城市建設和城市化水平也得到了飛速發展。據統計2003年城市化水平為37%，按規劃到2020年時，城市化水平將超過50%，而城市每年竣工建筑連續超過10億m2，其中城鎮新建公共建筑達3～4億m²，建筑能耗占到總能耗的23%，預計到2010年該比例將達到1/3。隨著經濟發展、人民生活水平提高，空調、采暖需求增長迅速，建筑能耗將持續上升。

　　單個房間室內環境溫度變化1℃，對人們的舒適感覺和能耗值基本不會造成任何的變化，但是對于整個大的建筑來講，就會造成很大的浪費。冬季供暖的時候，從20℃起，室內溫度每升高1℃，在中歐至少會增加8%的供熱成本(圖1)，在南歐達到12%;夏季制冷的時候，從23℃起，室內溫度每降低1℃，在歐洲至少會增加15%的制冷成本。筆者認為，在我國，上述情況下增加的熱量(冷量)的耗值，肯定不止這些。

圖1 在歐洲，相對于舒適的設計室內環境溫度，溫度每升高或降低1

　　一般情況下，為了節省能源，晚上下班之后，大樓的供熱(供冷)中心會關閉或減少熱(冷)量的供應，但是第二天早上上班之后，為了使室內快速達到舒適的溫度，能量中心會加大能量的供應，而一個通過平衡閥很好平衡的系統，可以更快、更好的實現這個目標。如圖2所示，未經過平衡的建筑物，為了達到設計的溫度，能源中心需要早啟動2h，可是最有利環路在很短時間內就可以使室內達到舒適的溫度，而最不利環路就需要很長時間才能使室內達到舒適的溫度，這樣大大增加了能量的消耗。如果把整個系統經過平衡處理，就會使每個環路室內達到舒適溫度的時間得到平衡，縮短能源中心提前開啟的時間，進而節省能源。

　　根據實踐數據，如果一幢大樓能提前30min達到預期的室內溫度，那么每天就可以節省6%的能量消耗。

圖2 未經過系統平衡的建筑物內，能源中心需要提前啟動供熱(冷)設備，增加了能量的損耗

2、計算方法

　　通過上文的描述，可以得知，平衡閥的計算和選取對整個采暖及制冷系統的重要性。以下是筆者對平衡閥的計算和選取的詳細闡述。

　　平衡閥的規格若比需要的規格大，一方面會增加項目的初投資，另一方面在工作的時候，為了保證分支系統需要的流量，平衡閥的開啟度會很小，這樣會影響平衡閥的調節精度。平衡閥最優的開啟度是整個閥門全開的50%～100%，這樣，才能獲得在平衡閥位置的壓降，從而使系統達到設計的流量。

　　對于平衡閥來講，若該平衡閥位置的壓降小于3kPa，那么由于平衡閥之前的水泵、調節閥以及彎頭等產生的紊亂，會降低平衡閥的調節精度，所以，在設計的過程中，也需要考慮這個因素。

　　一般閥門的選擇是根據需要流經該閥門的流量以及系統的壓力來選擇，其中的一個重要參數是KV值，它與該分支系統的流量以及在該閥門前后需要的壓降有關系，其關系如下：

　　例如：一個平衡閥所需要產生的壓降(ΔP)為15kPa，流經該閥門的流量為2000L/h，那么，根據上面的公式，KV=5.16(見圖3)，依據靠近原則，所選取的閥門的規格為DN20。該公式假設此平衡閥需要產生的壓降為已知的情況。

　　在該平衡閥需要的壓降不能確定的情況下，也可以根據表1給出的流量選取平衡閥的規格。若不知道流經該閥門的壓降，平衡閥的規格也可以根據如下敘述進行選擇。流經該平衡閥的流量在設計的時候已經得知，該管道在20℃下每米的壓降根據管道的特性可以得出，那么，根據圖3，就可以選擇平衡閥的規格。

表1 平衡閥的選取圖表

圖3 鋼管在20℃的狀況下，其壓降(Δp)、流速(v)、流量(q)和管道規格(d1)之間的關系

　　例如：管道的規格為DN25，經過最初步的計算，通過該管道的流量為2000L/h，通過管道的曲線特性，該管道的壓降系數為530Pa/m，因為壓降過大，根據圖3，該管道的規格最優化為DN32。根據圖3(此圖中，壓降、流量和管道的規格之間為線性關系)，通過該管道的流量為2000L/h，那么我們可以得出，該平衡閥的規格為DN25。另外，圖3也可以檢驗選取的平衡閥與管道的規格是否匹配。

　　圖3給出了平衡閥在管道規格選取的情況下其規格的確定情況。在通常情況下，平衡閥的規格與管道的規格一致或比管道的規格小一號，但是其參數必須標注，目的是為了方便系統的調試。

　　例如：管道的規格為DN80，流量為20m3/h，該管道的壓降系數為135kPa/m，那么，根據這些參數該平衡閥的規格選取DN65或DN80均可以接受。

3、簡單的安裝說明

　　下面對平衡閥的安裝要求進行簡單的描述，以確保平衡閥正常的工作以及方便施工。

　　為了保證平衡閥調節的精度，在平衡閥的前后需保證一定長度的直管段，詳細數據見圖4。

圖4 平衡閥對其前后直管段的要求

　　如圖4所示，如果在平衡閥的前面存在能產生強烈擾動的設備(器具)，例如水泵或其它控制閥門，為了保證其調節的精度，平衡閥應安裝在這些設備(器具)之后至少10倍管徑的位置，在此間距內，不應安裝能引起擾動的任何器具(如壓力表或壓力傳感器等)。

4、結論

　　通過以上的闡述，得出了平衡閥在系統中的重要性和準確選取平衡閥的規格和參數的方法，確保工程設計對項目初投資最優化及對工程施工的指導。