在暖通空调水系统里电动调节阀的选型

在暖通空调水系统里电动调节阀的选型

摘要：电动调节阀在中央空调和集中供热系统里是一个非常重要的控制部件，

但只有根据换热设备的特性进行正确的选型才能发挥作用。

关键词：电动调节阀阀权度自动调节

引言

随着中国城市化进程的不断发展，城市里商业和民用建筑不断增多，为了创

造良好的工作和居住环境，在我国的大部分地区，中央空调系统在上述建筑中得

到了广泛的安装和应用，在北方地区冬季还有集中供热系统。在上述系统里电动

调节阀得到了广泛的应用。设计院的暖通设计师在方案设计过程中对电动调节阀

的选型并不十分了解，尤其是面对大量的国内和国外产品手册，各厂家介绍的选

型方式不尽相同，国内阀门和国外阀门标注的技术参数也有差别，导致设计师在

阀门选型过程中产生困惑，阀门的选择到底是根据什么技术参数和指标来进行，

不同的设计师有不同的理解，大多数的情况下设计师都是根据中央空调和集中供

热系统里管径的大小来确定电动调节阀的大小，最后造成在实际运行过程中电动

调节阀没有起到良好的自动调节作用，造成房间温湿度或水温等参数波动过大、

运行能耗增加、电动调节阀的损坏等等一些现象。

针对上述情况，为了保证在中央空调和集中供热水系统里电动调节阀能够在

最佳工况下工作，保证控制对象的精度，笔者在此总结了电动调节阀的选型方法，因为电动二通调节阀的使用数量远大于电动三通调节阀，故本文中只讲述电动二

通调节阀的选型，并且着重论述阀门口径的确定和调节特性选择的这两个最重要

的选型因素。

1 确定阀门口径

1.1 阀门流通能力

阀门流通能力，也叫流量系数，用Kv表示，表示阀两端的压差为1bar，流

体密度ρ=1g/cm3时，流经阀门的流量，单位是m3/h。而Kvs表示阀门处于全开

状态时阀门的流通能力，公式表示如下：

式中，Q--通过阀门的流量，m3/h；

△P--通过阀门的压降，bar。

1.2 阀门的理想流量特性

阀门的流量特性反映的是阀门的相对流量（Q/Qmax）与相对行程（l/lmax）

之间的关系，即

Q/Qmax=?（l/lmax）

式中，Q--调节阀在某一开度时的流量；

Qmax--调节阀在全开时的流量；

l--调节阀在某一开度时阀芯的行程；

lmax--调节阀在全开状态时阀芯的行程。

当阀两端的压差固定不变时（ΔP＝const），所得到的流量特性，称为理想流量特性。

下图就是理想流量特性曲线：

其中，1--快开型：行程较小时，流量就比较大，阀的有效行程＜d/4；

2--直线型：单位行程变化引起的流量变化相等；

3--抛物线型：流量特性为一条二次抛物线，介于直线与等百分比特性之间；

4--等百分比型：同样行程在小开度时流量变化小，大开度时流量变化大。

1.3 阀权度

阀权度表示阀门对系统的控制能力，如下所示：

式中，ΔPv100--阀门全开时阀上的压降；

ΔPv0--阀门全关时阀上的压降；

ΔPsmax--系统的总压降。

从理论上说，这个值越大越好，表明阀门能够对流量进行有效调节从而对能

量输出进行有效控制。但在没有其它设施保证其阀权度时，要实现具有较大的阀

权度意味着电动调节阀上的压降要大，这就要消耗较多的水泵扬程，这既不经济，也不合理，因此综合考虑一般取值为50%左右，为了保证调节阀的基本调节特性，其阀权度最低不能低于30%。

1.4 阀门的工作流量特性

调节阀的工作流量特性是指调节阀在前后压差随负荷变化的工作条件下，相

当于在实际中央空调或集中供热系统运行过程中，调节阀的相对开度与相对流量

之间的关系。由于阀两端的压差经常发生变化，使得阀门的工作流量特性偏离理

想特性，如下图所示：

直线特性阀门曲线

上面两张图中，最右下方的曲线是阀权度为100%时的理想流量特性曲线，

最左上方是阀权度为10%时的理想流量特性曲线，可以看出随着阀权度的降低，

曲线逐渐向左上方变形，阀权度在低于30%时，阀门的实际特性曲线已严重偏离

理想特性曲线，造成调节效果变差，室内温湿度和水温等控制参数误差变大，达

不到控制效果，能耗增加，噪声出现，甚至造成阀门损坏。

1.5 阀权度的计算

如下图，举例计算如下：

1.6 确定阀门口径

从上例得知，选择VF2 DN65口径的阀体能够获得更高的阀权度，但是通过

阀门的阻力也随之增加，相应增加了水泵的扬程，另外提高了阀权度，相应就要

减小阀门的口径，此时阀门的口径往往会比接管管径小2-3号，例如设计管径是DN100，而阀权度在60%以上时阀门口径往往是DN65甚至是DN50，这就要做2-

3级变径，这增加了安装空间，也增加了安装的工作量，但优点是提高了自动调

节的控制精度，同时也降低了造价。因此阀门口径的确定是一个需要综合考量的

参数。从控制品质、造价、安装综合考虑，笔者推荐阀权度的选择在30%-50%之间，阀门阻力不宜超过35kpa，阀门变径不宜超过2级。因此在上例中，选择

DN80口径的阀门比较合适。

2 调节特性的选择

2.1 阀芯结构和调节特性

阀芯的型式结构多样，不同的型式结构决定了不同的调节特性，如下所示：不同供回水温差下换热设备的流量与散热量的关系

上图中，最左上方是供回水温差5℃的曲线，最右下方是温差25℃的曲线。

因此为了达到调节阀的阀门开度和换热设备的形成良好匹配，即达到线性关系的

目的，需要对不同供回水温差的换热设备配置不同调节特性的阀门。

2.3 调节阀调节特性的选择

在中央空调系统里，空调机组的冷冻水供回水温差是5℃，其流量与换热量

关系呈上抛物线形曲线，为了达到调节阀的阀门开度与空调机组换热量形成线性

关系的目的，需要采用理想流量特性为等百分比特性的调节阀进行匹配，才能获

得下面右图理想的线性调节效果。

上图中，左边是空调机组的换热性能曲线，中间是阀门的理想流量特性曲线，右边是调节阀和换热设备结合后综合的流量特性曲线。

相应的，在集中供热系统里，因为供回水温差比较大，需要配备理想流量特

性为线性的调节阀。

3 结束语

3.1 电动调节阀的选型另外需要考虑的因素还有控制比，启闭速度和最大关

闭压差等，本文不做论述。

3.2 在现代中央空调和集中供热系统里，几乎全部采用了自动控制，系统会

根据室外气象参数的变化，对冷热水温温度进行自动调节，从而创造舒适的室内

生活和工作环境，并进一步降低能耗，做到节能环保的运行，在这个系统里，电

动调节阀是一个不可或缺的执行部件。只有深入了解了换热设备的特性及调节阀

的性能，才能做出正确的选型，达到运行节能舒适，系统投资经济的目的。

参考文献

[1]陆耀庆，实用供热空调设计手册，1994，1195-1200

[2]涂光备等，供热计量技术，2003，158