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

那么，這個(gè)動(dòng)態(tài)平衡閥是否是必須的呢?

一、首先，要了解動(dòng)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(jì)計(jì)算及手動(dòng)初調(diào)節(jié)來(lái)減弱，但是無(wú)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(jī)、水泵均實(shí)現(xiàn)了變頻，末端應(yīng)對(duì)水力不平衡也發(fā)展出了靜態(tài)平衡閥、動(dòng)態(tài)平衡閥，進(jìn)而有了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可以配置到每一個(gè)末端設(shè)備進(jìn)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(lèi)型有靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡閥。動(dòng)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(dòng)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(guò)閥門(mén)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(shí)，可保證近端流量恒定，多余的流量進(jìn)入遠(yuǎn)端;而當(dāng)系統(tǒng)總流量減小時(shí)，近端閥門(mén)會(huì)開(kāi)到最大以保證流量恒定，而遠(yuǎn)端流量將無(wú)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(gè)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(hù)支干管上，平衡各用戶(hù)間的流量用。

自力式壓差平衡閥，自動(dòng)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(mén)本體上，而自力式壓差平衡閥的變流量裝置在閥門(mén)“用戶(hù)”內(nèi)(此處的用戶(hù)指的是攜帶多個(gè)末端的支干管功能區(qū)域)。通過(guò)控制戶(hù)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(cè)試儀確定，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于遠(yuǎn)端用戶(hù)不會(huì)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(hù)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(dòng)消除管網(wǎng)的富余壓頭及壓力波動(dòng)引起的流量變化，有助于穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行工況。自力式壓差控制器可以限制近端用戶(hù)保證遠(yuǎn)端用戶(hù)需求的效果，這些性能支持“用戶(hù)”的主動(dòng)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(shí)，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(dòng)閥前控制電動(dòng)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(gè)單元的入口;裝在每戶(hù)或每層的入口。

二、數(shù)據(jù)中心里的動(dòng)態(tài)平衡閥

那么，對(duì)于數(shù)據(jù)中心，平常普遍采用的動(dòng)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(gè)精密空調(diào)末端，有的直接與電動(dòng)兩通閥配合使用，這些場(chǎng)景下，只有自力式壓差平衡閥了。

數(shù)據(jù)中心IT機(jī)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(guò)精密空調(diào)來(lái)帶走房間發(fā)熱量，通過(guò)新風(fēng)來(lái)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(jìn)入機(jī)組，冷卻處理后送入房間，機(jī)組內(nèi)并不會(huì)有送風(fēng)與回風(fēng)混風(fēng)的情況出現(xiàn)。每個(gè)精密空調(diào)配一個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)兩通閥來(lái)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(guò)電動(dòng)兩通閥來(lái)控制，當(dāng)出風(fēng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小電動(dòng)兩通閥開(kāi)度使出風(fēng)溫度升高;當(dāng)出風(fēng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)大電動(dòng)兩通閥開(kāi)度使出風(fēng)溫度降低，當(dāng)電動(dòng)兩通閥開(kāi)度達(dá)到最大，出風(fēng)溫度仍然過(guò)高時(shí)，則降低EC風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速直至出風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定值附近。而實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，一般室內(nèi)負(fù)荷恒定，所以，很多項(xiàng)目直接將精密空調(diào)EC風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定為恒定值，只通過(guò)電動(dòng)兩通閥調(diào)節(jié)冷凍水流量，從而滿(mǎn)足室內(nèi)負(fù)荷，再通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)控制室內(nèi)正壓和濕度，就可以滿(mǎn)足項(xiàng)目需要了。

三、民用空調(diào)系統(tǒng)里的動(dòng)態(tài)平衡閥

再來(lái)看一下民用建筑中最常用的類(lèi)似系統(tǒng)——風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)。

如下圖所示，在一個(gè)辦公區(qū)域，設(shè)置幾臺(tái)一次回風(fēng)的風(fēng)機(jī)盤(pán)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(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的電動(dòng)兩通閥來(lái)控制冷凍水流量，當(dāng)出風(fēng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小電動(dòng)兩通閥開(kāi)度使出風(fēng)溫度升高;當(dāng)出風(fēng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)大電動(dòng)兩通閥開(kāi)度使出風(fēng)溫度降低。

風(fēng)機(jī)盤(pán)管接管示意圖如下：

風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)圖如下：

對(duì)于風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)，只是在每層的支干管處設(shè)置一動(dòng)態(tài)平衡閥，以保證每層之間的水力平衡，同層內(nèi)的各個(gè)房間及風(fēng)機(jī)盤(pán)管間的水力平衡，直接通過(guò)電動(dòng)兩通閥來(lái)調(diào)節(jié)末端流量及阻力，來(lái)達(dá)到滿(mǎn)足末端需求的要求。

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

對(duì)比數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)加新風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)，兩者場(chǎng)景相似度極高，況且民用空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷波動(dòng)更大，對(duì)平衡閥的要求更高。

但是實(shí)際設(shè)計(jì)中，動(dòng)態(tài)平衡閥的配置卻差異極大，負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡閥的配置反而更多。

筆者也在實(shí)際項(xiàng)目中多次看到因動(dòng)態(tài)平衡閥帶來(lái)的問(wèn)題，比如末端阻力偏大，導(dǎo)致末端流量不足，進(jìn)出水溫差偏高，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。還有末端動(dòng)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(wú)謂的阻力。普通民用系統(tǒng)中末端阻力一般不超過(guò)5m，而現(xiàn)實(shí)中有的精密空調(diào)末端阻力甚至達(dá)到了15m。這些情況導(dǎo)致整個(gè)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(dòng)態(tài)平衡閥的造價(jià)不菲，少則幾千，多則上萬(wàn)，而此部分的投資是否用在了對(duì)的地方，也是需要認(rèn)證考慮的。

實(shí)際工程中，也已經(jīng)有越來(lái)越多的項(xiàng)目完全取消了末端的動(dòng)態(tài)平衡閥，而實(shí)際運(yùn)行完全可以穩(wěn)定運(yùn)行。

綜上，從功能實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠、建設(shè)投資、現(xiàn)實(shí)案例等方面，都支持取消精密空調(diào)末端動(dòng)態(tài)平衡閥，此閥門(mén)完全可以取消不用。

已經(jīng)有越來(lái)越多的人不再保留這個(gè)可有可無(wú)的雞肋，你還要繼續(xù)堅(jiān)持嗎?

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總工程師、注冊(cè)暖通工程師、高級(jí)工程師 孫長(zhǎng)青先生

孫長(zhǎng)青，注冊(cè)暖通工程師，高級(jí)工程師，規(guī)劃設(shè)計(jì)部總工程師，IDC單位設(shè)計(jì)總監(jiān)等，有多年從事數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)、咨詢(xún)顧問(wèn)、甲方自建設(shè)計(jì)部等全過(guò)程的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)中心有一定的了解，同時(shí)，做過(guò)10多個(gè)數(shù)據(jù)中心的Uptime設(shè)計(jì)認(rèn)證工作，對(duì)國(guó)標(biāo)GB50174及Uptime理論多有感觸，對(duì)數(shù)據(jù)中心能評(píng)指標(biāo)、IT負(fù)載率、數(shù)據(jù)中心蓄冷系統(tǒng)等有些了解，對(duì)數(shù)據(jù)中心如何降低PUE也略有經(jīng)歷。同時(shí)對(duì)國(guó)情和國(guó)際理論間存在的差異有所認(rèn)識(shí)。