平衡阀一供热系统节能的关键装置

1、平衡阀一供热系统节能的关键装置李先瑞 中国建筑科学研究院空调所 2003-07-21 供热、空调系统的节能是建筑节能很重要的组成部分之一。平衡阀是供热、空调热 、冷水系统节能的关键设备之一。一、平衡阀是水系统节能的关键装置1、平衡阀是空调、供热冷、热水系统水力失调、热力失调的克星，是实现冷、热水系统水力平衡的关键器件。2、平衡阀是空调供热系统计量收费不可缺少的重要设备之一。因为，只有先解决流量分配不均的问题，才能够实现热计量。3、平衡阀是使空调、供热系统各种设备、管网和水泵的特性曲线，工作点实现很好匹配的关键。从而使各种设备、水泵实现了节能运行，使空调、供热系统成为一个节能的系统。4、平衡阀是

2、保证空调、供热系统安全、可靠运行的重要设备，为所有用户创造了舒适的室内热环境，使所有用户都满意的关键。 数千项工程实际运行的效果也证明平衡阀是空调、供热系统提高能效、降低耗能、减少工程造价保证安全、可靠运行，使用户满意的系统中不可缺少的重要设备之一二、用户的满意，使平衡阀有了广阔的市场 空调所发明并制造了中国第一台平衡阀，开发和研制了解决水系统水力失调的硬件-平衡阀和软件 - 专用智能仪表；申报并获得了中国第一个平衡阀专利，并被评选为中国专利发明创造优秀奖，多次获得建设部、国家科委科学技术进步奖和科技成果推广应用奖。数次被列入北京市、建设部和国家科委重大科技成果推广计划。并被国家评为国家级新产

3、品。 从1989年生产系列化平衡阀产品以来，空调所的北京爱康环境技术开发公司一直致力于提高产品的科技含量。现已开发研制出性能更好、外观更美、重量更轻、调节更简单的第三代产品。 十年间，平衡阀己销售数拾万台，应用分布于全国30个省市自治区2400余个工程。绝大部分应用单位己获得较明显的节能效益、经济效益和社会效益，得到了有关部委、各地市政府、 设计部门、热力公司、房地产公司、物业管理公司和用户的欢迎。因此，使用范围发展的更快更广。.应用范围越来越广 从特大城市、大中城市到小城市、小城镇，据不完全统计，三北地区约有70个城市使用了平衡阀。 从热力公司、住宅小区到机关大专院校和各类厂区。据不完全统计

4、，热力公司约有2000万m2，住宅小区约有1000万m2采用了平衡阀。 从供热、采暖到空调系统，目前南至海口、北至哈尔滨约100项空调工程采用了平衡阀。.有关政府部门和市政府越来越重视。 采用平衡阀的供热、空调系统能安全、可靠的保证用户达到室内要求，室温达标率高，用户投诉率大幅度减少，社会效益非常好，深得各级政府欢迎。.热力公司、物业管理公司越来越主动。 采用平衡阀后，热力公司、物业管理公司实现了节能运行，减少了热耗、电耗、扩大了供热面积，使热源、热网、热力站整个系统成为节能系统。因此，他们越来越主动地使用平衡阀 。.设计单位越来越有兴趣。检查设计质量好坏的标准是使用效果。在整个系统中，平衡阀

5、所占投资很少，但作用却很大。因此，设计单位十分感兴趣，将它们列入到设计标准，规程中，要求设计中采用平衡阀。三、工程应用验证了平衡阀对供热系统节能的贡献 1.58万m2供热面积的廊坊热力公司，60万m2供热面积的石佛营小区，20几 万m2的西安黄河仪器厂，100多万m2的航天部运载火箭研究所大院，20多万m2的总参三部机关大院等供热系统具有如下特点：.供热面积大，热源与热电户直接联接。.水力失调、热力失调十分严重，近端用户室温高(有的室内高达2829)，远端用户室温低(有的低于10)，室温达标率低，用户投诉率高。.由于近端用户阻力损失小，近端并联管网压差大，供水从近端短路回到热源厂或热力站中，造

6、成回水温度过高的假象，增加了系统电耗，浪费了热能。.由于有些用户室温低，运行时采用增加供热量，至使1吨/时锅炉出力只能供热2000m2 5000m2；加大循环水泵，降低了水输送系数，增加了电耗或增加接力泵，增加了电耗， 使水力失调更严重。 平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙(即开度)，改变流经阀门的流动阻力，达到调节流量的目的。平衡阀的阻力系数较大，吸收剩余压头的能力较高。 当将它安装在支管和用户的入口时，通过开度调节，增加近端压降(即吸收近端剩余压头)， 即可使近端流量达到设计值，又可使水流到中端、远端，实现了水力平衡。对用户来说，室 温达标率增高；对物业管理公司来

7、说，提高水输送系数，增大了1吨/时锅炉出力的供热面积 。这些用户使用平衡阀后，节能、节电均达到15%以上。2.宝鸡热力公司、名都园住宅小区，总参三部，南小营供热厂13#热力站等很多供热工程 等均为大流量、小温差的运行方式，选择的循环水泵多为流量大、轴功率高的水泵。实际运行时，运行点偏离水泵设计工作点，水泵效率降低，轴功率增高，电耗增加。 分析一个例子： 某系统未经过设计计算，先用流量(设计流量)272米3/时，扬程33米水柱的水泵(其叶轮直 径D1=280亳米)，图1中A点即为设计的水泵工作点。但在实际运行时，由于计算阻力偏高 ， 运行移至B点(流量318米3/时，扬程29.7米水柱)。从A点

8、移到B点，由于水泵效率下降， 而使功率30.35千瓦增高至32.66千瓦，如果系统借助平衡阀(如总管水泵后的平衡阀)调节 管路阻力，使水泵工作点返回A点，这样可以降低水泵功率(32.66-30.35)/30.35=7.6%。不 过，要想节省更多的电能，应该更换小型号水泵。具体做法如下：供助于总管平衡阀可以获 得它全开时的工作点，即B点，流量318米3/时。根据水泵转速不变，叶轮直径D与流量Q 的关系式D1/d2=Q1/Q2，可求出合适的水泵叶轮直径，即D2=D1(Q1/Q2)=28 0(272/318)=239毫米，取D2=240毫米(即9-1/2”)。换上合适型号水泵后，调整总管平 衡阀，即

9、可获得运行点C。此时水泵功率下降到22.37千瓦。与B点相比，水泵功率下降(32. 66-22.37)/31.66=31.5%。 安装平衡阀后，宝鸡热力公司、南小营13#热力站运行时，都减少了一台循环水泵。建议名都园住宅小区选择型号较低的循环水泵。3.绝大部分使用平衡阀的供热工程基本上是因室温不均，许多用户室温不能达标而定的。 图2为采暖系统水力失调时系统建筑中室温分布曲线。横座标为室温，纵座标表示某室温的房间占全部房间的百分数。曲线A为水力失调时室温分布曲线，只有一小部分房间室温为要求的温度18，大部分室温远超过18，此时全部房间平均室温为20。对于水力平衡的系统(曲线B)大部分房间的室温的要求温度18。 对于一个供热小区，所供热的建筑面积中平均室温由20下降到18，不仅大幅度减少供热量，同时大大提高了供热品质。对于空调系统，情况与采暖的相似，一般来说，采暖系统 每降低1平均温度可节能5-10%。空调系统每提高