数据中心：平衡阀的应用
数据中心：平衡阀的应用
数据中心通常采用变流量系统，通过最不利点的压差来控制冷冻水泵的频率，为系统提供足够的流量。
在冷冻水系统中采用静态平衡阀和动态压差平衡阀的方式来维持系统的水力稳定。
巫虱，公众号：数据中心 之 机电设计与施工阀门——静态平衡阀 动态平衡阀
方案1：静态平衡阀+末端电动二通调节阀
注：图中数据均为便于定性分析而设定，非真实数据。
系统最不利点A点控制压差为30kPa，
A-B点供回水干管管路压差30kPa，
A点压力为80kPa，B点压力为90kPa。
A-B点供水、回水干管管路共同压差10kPa。
末端精密空调及阀门等压差为20kPa，
A点分支回路静态平衡阀压差为10kPa，
B点分支回路静态平衡阀压差为20kPa，
干管上静态平衡阀视需要设置，
各竖向干管回路管径、竖向高度、系统基本一致，可不设置。
当差异较大需要设置静态平衡阀，
以保障各竖向干管间的静态平衡。
方案1：静态平衡阀+末端电动二通调节阀
（内部影响）
当模块间的末端精密空调部分关闭，
【假设B点压力不变】
整个系统的流量将减少，
静态平衡阀的压差将按比例减少，
末端精密空调压差将上升，
未关闭精密空调流量将加大。
末端其余精密空调若要维持流量不变，
需要通过电动二通调节阀调整。
结论：
静态平衡阀内任一阀门调整均会影响其余精密空调的流量，
不能保持动态水力平衡。
方案1：静态平衡阀+末端电动二通调节阀
（外部影响）
》》》
A点模块间的末端精密空调部分关闭，
整个系统的流量将减少，
A点压力将上升，
最不利点压差将大于设定压差值，
冷冻水泵降低频率，
直到最不利点压差回到设定值。
B点压力也会跟随A点，
压力先上升再回落，
A/B点末端未关闭精密空调的流量也会先增大再较小，
A/B点末端未关闭精密空调的电动二通调节阀为了保持流量稳定会先关小再开大。
》》》
当A点模块间的末端精密空调全部关闭，
即A点没有精密空调使用的情况下，
A-B点间将没有冷冻水流动，
A-B点间没有压差，
B点压力与A点压力相同。
B点供回水压差为最不利点压差。
由于静态平衡阀没有自动调节能力，
末端精密空调和静态平衡阀之间按比例分配。
末端精密空调压差将由20kPa降低为15kPa。
不能维持设计流量。
末端精密空调将通过电动二通调节阀的开度来维持末端精密空调的流量。
当静态平衡阀压差回升到20kPa时，
精密空调才能达到设计流量。
此时末端精密空调支路的压差只有10kPa，
存在电动二通调节阀全开仍然达不到设计流量的可能。
结论：
静态平衡阀不能屏蔽外部阀门调整带来的影响，
需要通过电动二通调节阀来调整外部影响带来的流量变化。
当外部变化影响较大时，
电动二通调节阀存在不能平衡外部影响，
不能达到设计流量可能。
方案2：静态平衡阀+末端
(电动二通调节阀+动态压差平衡阀）
图中各参数同“静态平衡阀+末端电动二通调节阀”方案，末端动态压差平衡阀本体压差为10kPa，控制的末端精密空调压差10kPa。
方案2：静态平衡阀+末端
(电动二通调节阀+动态压差平衡阀）（内部影响）
当模块间的末端精密空调部分关闭，
【假设B点压力不变】
整个系统的流量将减少，
静态平衡阀的压差将按比例减少，
末端精密空调压差将上升。
剩余末端精密空调动态压差平衡阀将
根据压力变化做出负反馈调节，
维持末端精密空调压差10kPa，
本体压差由10kPa上升为13kPa。
结论：
静态平衡阀内任一阀门调整均会影响其余末端精密空调的流量，
末端精密空调通过压差平衡阀进行调节，
而不用动作电动二通调节阀。
方案2：静态平衡阀+末端(电动二通调节阀+动态压差平衡阀）（外部）
》》》
当A点模块间的末端精密空调部分关闭，
整个系统的流量将减少，
A点压力将上升，
最不利点压差将大于设定压差值，
冷冻水泵降低频率，
直到最不利点压差回到设定值。
B点压力也会跟随A点，
压力先上升再回落，
A/B点末端未关闭精密空调的流量也会先增大再较小，
A/B点末端未关闭精密空调通过压差平衡阀进行调节，
而不用动作电动二通调节阀。。
》》》
当A点模块间的末端精密空调全部关闭，
即A点没有精密空调使用的情况下，
A-B点间将没有冷冻水流动，
A-B点间没有压差，B点压力与A点压力相同。
B点供回水压差为最不利点压差。
由于静态平衡阀没有自动调节能力，
末端精密空调和静态平衡阀之间将按比例分配。
末端精密空调压差将由20kPa降低为15kPa。
各末端的动态压差平衡阀为了维持末端15kPa的压差，本体压差将降到5kPa。
随着末端的动态压差平衡阀的调节，
末端精密空调流量若维持不变，
静态平衡阀压差需要达到20kPa，
动态压差平衡阀本体压差需降为0kPa。
而动态压差平衡阀需要在一定压差条件下才能维持设定压差。
末端精密空调实际流量将小于设计流量。
由于静态平衡阀的阻抗不能自动调节，
当其占用支路的阻抗比值较大时，
留给末端精密空调动态压差平衡阀的压差调节范围较小。
当外部变化影响较大时，
超出动态压差平衡阀的调差能力范围，
造成末端精密空调实际流量将小于设计流量。
结论：
静态平衡阀控制回路外的外部压差变动不大时，
能够通过末端精密空调动态压差平衡阀满足动态水力平衡；
外部压差变动过大时，
可能出现超出末端精密空调动态压差平衡阀的调差能力范围，
不能满足动态水力平衡的情况发生。
方案3：动态压差平衡阀+末端电动二通调节阀
图中各参数同“方案1：静态平衡阀+末端电动二通调节阀”方案，
将静态平衡阀替换为动态压差平衡阀。
方案3：动态压差平衡阀+末端电动二通调节阀
（内部影响）
当模块间的末端精密空调部分关闭，
【假设B点压力不变】
整个系统的流量将减少，
B点压力上升，
末端精密空调压差将加大。
动态压差平衡阀根据压力变压做出负反馈，
维持末端精密空调压差20kPa，
平衡阀本体压差由10kPa上升为17kPa。
结论：
动态压差平衡阀控制回路内任一阀门调整均不会影响其余精密空调的流量，能保持动态水力平衡。
方案3：动态压差平衡阀+末端电动二通调节阀
（外部影响）
》》》
当A点模块间的末端精密空调部分关闭，
整个系统的流量将减少，
A点压力将上升，
最不利点压差将大于设定压差值，
冷冻水泵降低频率，
直到最不利点压差回到设定值。
B点压力也会跟随A点，压力先上升再回落，
A/B点动态压差平衡阀将根据压力变压做出负反馈调节，
维持末端精密空调压差20kPa，
末端精密空调流量不会变化。
》》》
当A点模块间的末端精密空调全部关闭，
即A点没有精密空调使用的情况下，
A-B点间将没有冷冻水流动，
A-B点间没有压差，B点压力与A点压力相同。
B点供回水压差为最不利点压差。
动态压差平衡阀将维持末端20kPa的压差，
本体压差将降到10kPa，
末端精密空调流量不会变化。
结论：
动态压差平衡阀能够很好的屏蔽内部和外部的压差变化，
维持控制回路内的末端精密空调流量不变，
具有良好的动态水力平衡能力。
方案4：动态压差平衡阀+末端（电动二通调节阀+动态压差平衡阀）
在方案3已经满足流量控制要求的情况下，再在精密空调末端设置动态压差平衡阀没有必要。
除了带来增加管路系统阻抗，增加运行阻力，增加阀门成本外，并没有带来实质的效用。
总结：
方案1：静态平衡阀+末端电动二通调节阀
静态平衡阀不能自动调节，
不能屏蔽外部和内部的扰动，
末端流量会相互干扰，
不利于系统的动态水力平衡。
通过末端电动二通调节阀调节动态水力平衡，
调节能力和范围受限，
存在不能满足设计流量的风险。
优点是，成本较低，便于调节设置。
方案2：静态平衡阀+末端
(电动二通调节阀+动态压差平衡阀）
静态平衡阀不能自动调节，
不能屏蔽外部和内部的扰动，
末端流量会相互干扰，
通过末端动态压差平衡阀调节动态水力平衡，。
静态平衡阀自身阻抗在控制支路占比较高时，
存在超出动态压差平衡阀的调差能力范围，
末端精密空调实际流量小于设计流量的情况。
每个末端精密空调均设置动态压差平衡阀，
阀门采购成本和运行成本均较高。
方案3：动态压差平衡阀+末端电动二通调节阀
动态压差平衡阀能较好的屏蔽控制支路内部和外部的压差变动，
保障系统的动态水力平衡。
是理想系统方案，
适用于模块间等温度控制精度较高的场所。
方案4：动态压差平衡阀+末端
（电动二通调节阀+动态压差平衡阀）
与方案3相比，均有良好的动态水力平衡能力，
但增加了大量末端精密空调动态压差平衡阀，
增加了大量成本，但未能带来更多实质效用。
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