水力失调是在楼宇建筑中经常出现的困扰人们的问题。解决不好水力失调问题会带来能源的极大浪费。平衡阀产品及全面水力平衡理论与调试技术的出现，为做好系统水力平衡，解决系统的水力失调问题提供了良好的方法和工具。

#1 平衡阀的分类

市场上的平衡阀种类较多，名称纷繁复杂，给设计和选用带来一些问题。市场上常见的平衡阀产品名称根据其产品结构和作用目的分为以下三类。

1）静态平衡阀

也叫手动平衡阀、数字锁定平衡阀、水力平衡阀，是以通过改变自身局部阻力（开度），达到调整并联环路阻力比值为目的。

2）动态（自力式）平衡阀

在工作时一般通过弹簧、膜片等弹性元件自力式工作，控制阀芯元件动作，所以被称作动态平衡阀。根据其作用目的的不同可分为动态流量平衡阀和动态压差平衡阀两种。

①动态流量平衡阀 。在工作压差范围内，以恒定所安装管路位置流量为其设定值，也被称作定流量阀，流量调节器。

②动态压差平衡阀 ：在工作压差范围内，以恒定两点之间压差为设定值。一般被用来恒定进、回水管之间的压差，也被叫做压差调节器，定压差阀。

3）动态平衡电动阀

同时具有动态平衡功能和电动调节或开关功能的调节阀门。通常安装在风机盘管上、组合式空调箱和新风机组等末端设备处。

主要作用是在工作压差范围内屏蔽掉系统波动对其的影响，使通过阀门的水流量只受阀门开度的影响，而阀门开度只受负荷需求控制，从而达到流量按照负荷所需进行调节的目的。

一般分为如下两类：

①动态平衡电动二通阀 ：用在风机盘管末端，一般只有开关两种状态，开状态时可以通过内部预设定平衡组件保持流量恒定在设定流量，提高系统舒适性及节能性。

②动态平衡电动调节阀 ：用在新风机组和组合式空调箱末端，又名一体阀。可以接收就地控制或者BA系统的模拟量输入精准调节开度，同时内部动态压差平衡组件可以恒定阀门两端压差，从而屏蔽系统压力波动对流量的干扰，提高系统舒适性及节能性。

#2 平衡阀在空调系统中的应用

在整个空调系统中需要应用平衡阀的地方较多，但所要求实现的功能却不尽相同。所以在选用平衡阀时，需要对整个系统进行详细的分析。首先可以将空调水系统分为冷、热源部分，输配管路部分和末端设备部分，然后根据每个部分不同的需求来具体分析安装什么样的平衡阀。

2.1 冷源部分

在机房内的主要设备有制冷机、水泵、分集水器以及相应的电控设备，在这里需要保证制冷机、水泵更有效地工作：保证各台制冷机的出水温度稳定，保证各台水泵的出口压力满足要求，保证水泵的电流不超载，保证集水器上的回水温度符合要求。

但在实际运行过程中经常会出现两台（或者两台以上）制冷机运行时总有1台比其他机组流量大，出水温度总不符合要求；两台（或两台以上）水泵运行时，总有1台的电流比其他的大（或者小）；集水器上有一支管路的回水温度总是比其他管路高。以上种种问题实际上就是水路系统的流量控制不得当造成的。机组间、水泵间、各管路间的流量分配不均自然就会出现种种问题。所以应根据实际情况来选用合理的平衡阀产品来解决系统中出现的问题。

如图1所示，在这种水泵与机组一对一连接的系统中，需要在制冷机的入口处安装动态流量平衡阀，以控制进入每台制冷机的水流量，保证每台机组及水泵都能工作在最佳工况点，特别对于不同功率，不同流量的几台设备并联使用时，此种应用形式的优势更为明显。需要特别注意的是，这种阀门一般建议使用在定频制冷机，在变频制冷机上，不建议使用。

而对于图2所示的连接方式，可以将动态流量平衡阀安装在水泵的出口处。

在水泵选型过程中都是以设计的最大流量来进行管路计算的，图2中没有使用动态流量平衡阀的曲线分析，L1为理想的管路系统阻力与流量的关系曲线，当两台水泵运行时，可以看到两台水泵的工作效率都处在高效区。

如果只使用一台水泵工作，希望实现0.5Q的流量，但实际上水泵的工作点在L1上发生偏离，流量降低到0.6Q，并不是所希望的0.5Q，系统阻力为H2，水泵扬程也是H2，这时水泵的效率急剧降低仅为56%，而且此时水泵的电动机也容易烧毁。但安装了动态流量平衡阀后可以看到L2曲线经动态流量平衡阀的调整上移，最终到达流量为0.5Q的点，水泵始终工作在高效点上，也起到了保护电动机的作用。

2.2 管路部分

管路部分是整个系统中最为复杂、最不可预知的部分，但往往也是容易被人忽视的部分，因此也是最容易出问题的部分。

管路系统中有着各种各样的现象，使系统的运行和调试困难重重：

由于流量分配不均造成一支管路的流量不足、冷量不足；变流量系统中调整某一个设备流量时对周围的设备造成干扰；当供回水压差过大时，环路内电动阀会发出异响，而且成无规律的状态。可以看出当系统出现不平衡会给实际工作造成很大的困难。

在系统中最突出的问题就是静态失调，就是实际流量无法与设计流量相吻合，调试难度非常大。

静态失调应该使用静态平衡阀，那么静态平衡是如何快速准确地解决静态失调的问题呢？从流体力学观点看，平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩的液体由流量方程可以推出如下公式：

了解静态平衡阀调试原理就知道了静态平衡阀应该如何应用，其最重要的作用就是稳定水路系统的阻力特性，使水量合理地分配到各个环路上去。

2.3 末端设备部分

动态失调问题在现代的水系统中越来越多地体现出来，随着人们对空调系统的舒适性和精度要求越来越高，水系统时刻都处在变化的状态，其不确定的因素更多，工况更复杂。

变流量系统中，系统的水压力时刻都在变化，所以分配到系统各个末端的水量也是不稳定的，对系统平衡提出了更高的要求。通过对风机盘管和空调机组（或新风机组）的分析来探讨平衡阀的使用。

2.3.1 水平支管并联安装了若干风机盘管

如图所示，压差调节阀安装在风机盘管各层水平回水支管上，其另一个取压点接在水平供水管上，恒定A，B两点的压差不变。这时可以看作每一台风机盘管两端的压差都是恒定的。

这种安装方式起到了一举两得的功效。首先避免各层之间风机盘管水平支管间的流量相互干扰；其次，对于同层之间的风机盘管，由于其两端压差可以看作是恒定的，那么同层之间风机盘管流量调节也不会相互影响，但对于沿程管路较长，盘管数量过多的环路，阻力变化较大，动态压差平衡阀的设定压差可能偏离各台风机盘管的实际需求压差较大，从而造成个别风机盘管的流量较大，控制精度较低。

在每个风机盘管处安装动态平衡电动二通阀。动态平衡电动二通阀由动态流量平衡阀与电动开关二通阀两部分组成，其只有开关两种状态，只需要设定其打开状态时的最大流量，就可以实现每一台风机盘管都不会出现过流现象，也就实现了流量按照设计要求来分配达到水力平衡。如果每一台末端设备都处在设计流量的工作状态，那么相应地整个大系统也就可达到设计要求，达到完全水力平衡。

2.3.2 空调箱（空气处理机组）调节的几种形式

图7是空调箱（空气处理机组）的一种定压调节方式，将压差调节的导压管分别安装在电动调节阀的进口侧和出口侧，由式（1）可知，当压差值恒定后流量只与阀门的开度Kv值有关，所以当电动调节发接受自控信号打开到某个开度后，无论系统的压差如何变化，而电动调节阀两端由于动态压差平衡阀的作用保持压差恒定不变，那么也就实现了系统的动态平衡，电动调节阀的流量调节不受系统压力波动的影响，不受其他空调箱流量调节的影响，使电动调节阀的实际调节特性曲线与其理想调节特性曲线一致，系统调节性能非常好。但此方案安装相对复杂。

空调箱（空气处理机组）的一种定压调节方式，即使用动态平衡电动调节阀，它同时实现了动态平衡功能和电动调节功能，与图7中的组合形式可实现相同的功能。但由于在生产过程中经过很好的匹配试验，所以其动态平衡功能和电动调节功能间的配合较图7中的形式效果更好，准确性更佳。而且阀体整合为一个，安装简便，初投资也大大降低。

#3 水力平衡常见问题

3.1 平衡阀的静态与动态之分

静态平衡阀和动态平衡阀的名称是根据阀门在工作时，阀体内的阀芯是否会随着管道内流体状态的变化而自力式动作得来的，与其作用的对象并没有关系。

静态平衡阀在调试完成后，阀门开度固定，工作时没有人为操作的话，阀门开度不会改变，而通过其的流量是会随着工况改变而产生近似等比的变化的。

而动态平衡阀在工作时会随着系统变化而不断调整阀门开度，但其动作目地恰恰是为了恒定作用对象（流量或压差）为一固定值（设定值）。

3.2 平衡阀产品的阻力

在水系统中平衡阀产品是局部阻力元件，在应用中平衡阀所产生的阻力是经常需要考虑的问题。一般平衡阀是采用并联支路间分级安装的，每级平衡阀中最不利位置的阀门阻力对于系统总阻力而言是迭加的。

对于动态流量平衡阀和动态平衡电动阀一般以其工作压差范围下限（启动压差）考虑其阻力，对于静态平衡阀和动态压差平衡阀，以其达到设计流量时的阀门阻力系数来考虑其阻力。

3.3 在变频水泵系统中平衡阀的应用

前文中提到的在并联水泵系统中应用动态流量平衡可以限控制水泵流量保持不变，但现在越来越多的系统中采用了变频水泵系统，根据系统的压差（或者温差）变化采取变频运行，所以此时不适宜应用动态流量平衡阀了，因为动态流量平衡阀起到了限制流量的作用，若水泵发生变频动作，主动调节流量时，动态流量平衡阀就会调整自身的开度阻止流量产品变化，水泵则继续变频。

如此持续下去直到超脱了动态流量平衡的压差控制范围水泵的变频作用才显现出来。在变频水泵中可以选用静态水力平衡阀来对水泵工作点进行初调节。

最后需要特别重视的是：对于暖通空调水系统的水力平衡问题来说，选择优良品质的平衡阀产品只是解决水失调问题的五个重要要素之一。除了良好的产品，专业的平衡阀调试同样重要。