改革開放以來，在供熱行業，應用進口的或國內仿制的、自制的各種流量調節閥，進行供熱系統的水力平衡，已成共識，為提高管理運行水平，改善供熱效果，發揮了重要作用。但在實際工程中，也出現了一些效果并不理想的案例。究其原因，除產品質量不合格、系統水質差等因素外，還有一個重要原因，就是對流量調節閥的選用不當。而對后一個原因，至今在國內，從設計部門、生產廠家到管理運行單位，都沒有引起足夠的重視。這一切，主要是因為對流量調節閥的調節特性，缺乏深入了解。在當前，為了大力促進建筑節能，克服粗放式經營，實現節約型的供熱模式，非常有必要對各種流量調節閥的調節特性做深入分析，以期達到正確選用的目的。---清華大學 石兆玉

      調節閥的正確選擇：
      在實際的工程設計中，各種調節閥正確選擇的依據是保證其閥權度β在0.25至0.3以上，以防因調節閥的調節特性變壞，影響調節效果。具體實施按如下步驟進行：
      3.1  根據KV值，選擇調節閥
      KV值稱為調節閥的流量系數。根據公式（8），KV值的物理意義可定義如下：調節閥在一定的開度下，當閥端壓差為1bar時，通過的流量值，
      單位為m3/h.bar可用下式表示：
          KV=■（8）
      保持閥兩端壓差為1bar不變，當閥全開時獲得最大的通過流量，此時KV值最大，稱為KVS。在調節閥KV值的計算中，常采用不同的單位，為換算方便，現將換算公式列入表4。
      在各種調節閥（含恒溫閥、平衡閥、自力式平衡閥和電動調節閥等）的規范樣本中，一般都給出了調節閥的型號、口徑、KVS或最大壓差值，以供設計人員和運行人員選擇。
      在調節閥的選擇設計時，首先確定待選調節閥所應通過的設計流量和在該設計流量下，調節閥全開時兩端的壓差。設計流量，對于已完成工程設計的供熱系統而言，本身是已知值。調節閥在全開時兩端的壓差確定較為復雜，通常給出估算值：對于恒溫閥（安裝在散熱器一側）取值10kPa；對于其他的調節閥，估算值按20~40kPa選擇。根據已知的設計流量G和兩端壓差ΔP，由公式（8），計算出待選調節閥的KVS。在調節閥樣本中，一般給出計算出的KVS的對應調節閥口徑以及流通流量范圍。在滿足流通流量的前提下，盡量選擇口徑小或KVS值小的調節閥（通常調節閥口徑應比同管道口徑小1至2號為宜）。
      如某一個熱用戶，設計流量為2.5m3/h，地處供熱系統的末端，在調節閥全開時通過設計流量的兩端壓差按20kPa（即2m水柱）考慮，設計選擇合適的平衡閥。通過公式（8），可計算出KVS為KVS=■=5.59。對于STAD型平衡閥，樣本給出了口徑與KVS的關系，見表5所示：
      由表5，選擇STAD調節閥（平衡閥）DN20，其KVS=5.7，大于要求的5.59，代入公式（8），可得G=■■=2549L/h=2.55m3/h。符合設計要求。
      3.2  校核閥權度β
      在選擇調節閥時，閥門全開兩端的壓差是已知的。校核調節閥閥權度β，關鍵是確定調節閥全關時兩端的最大壓差值。在第2.2節的變工況下的閥權度中，曾詳細敘述了供熱系統在不同的運行工況下，可能發生的調節閥兩端的最大壓差值（閥全關時）。現從供熱系統在整個運行期間對可能發生的變工況進行全方位考察，從而明確調節閥在全關閉時兩端最大壓差的合理取值。
      （1）系統其他熱用戶全部關閉，只有待調熱用戶運行，此時待調調節閥兩端最大壓差（調節閥關閉）達最大值，接近循環水泵的揚程。根據我國集中住宅的特點，大多采用集中供熱系統，往往一個供熱系統的供熱規模相當大，熱用戶同時使用系數過小（只有少數熱用戶運行）的極端情況很少發生。因此確定調節閥閥權度β值時，不應將所有熱用戶調節閥的最大壓差定為循環水泵的揚程。
      （2）供熱系統循環水泵揚程選擇過大，此時各熱用戶閥端最大壓差值也將加大。這種情況出現在“大流量、小溫差”的落后運行方式中，為了提高供熱系統能效，應加大淘汰這種運行方式的力度，因此，在確定調節閥閥權度的β值時，以循環水泵的大揚程為依據，就更加不合理了。
      （3）變頻調速的小流量變工況運行，這是目前非常成熟的節能措施，特別是分布式變頻循環水泵的推廣應用，更是如此。采用這種新技術，在變工況下，只會提高調節閥的閥權度（即降低閥端最大壓差），對供熱系統運行調節是有利的。
      通過上述分析，調節閥的最大閥端壓差應該按照供熱系統的設計工況選取。即各熱用戶的調節閥閥端最大壓差即是該熱用戶對應的設計水壓圖的資用壓頭（供回水壓差）。對于傳統的循環水泵設計方法，閥端最大壓差在供熱系統的近端，此處調節閥的閥權度β值可能過小；對于分布式變頻循環水泵設計方法，閥端最大壓差值出現在供熱系統的末端，調節閥合理選擇，重點也在末端。此時最好的方法是盡量少采用調節閥，變流量工況主要通過調速水泵實現。
      3.3  配套調節閥的選擇
      對于傳統循環水泵設置的供熱系統，在近端熱用戶的調節閥，其閥權度β值往往過小（小于0.25~0.3），常常導致調節閥即使工作在很小的開度下仍然出現超流量的情況，這是造成冷熱不均的根本原因。為改善近端熱用戶調節閥的調節功能，常常采用加裝配套調節閥或預設定等措施，使其調節閥盡量工作在相對開度為50~100%的范圍內，以提高調節功能。
      （1）串聯平衡閥
      如果一個熱用戶的調節閥，在設計流量下的全開閥端壓差為40kPa（4m水柱），該熱用戶入口供回水設計壓差為400kPa（40m水柱或0.4MPa，這在我國集中供熱系統里是常見的，特別當熱用戶處于熱源近端時更是如此）。按照上述的計算方法，此時該熱用戶的調節閥的閥權度β應為40/400=0.1，顯然過小，由于調節閥的調節特性變壞，此時調節閥工作在開度很小的狀態，或即開即關的狀態，而通過的流量仍然過大，造成調節失控，熱用戶室溫過熱。對于一個完整的供熱系統，由于近端調節閥失調，流量超量；系統末端熱用戶的供回水資用壓頭必然過小（不再依設計水壓圖運行），即使調節閥全開，也達不到要求的設計流量，產生冷熱不均就成為必然。
      為了改善近端熱用戶調節閥的工作調節特性，一個有效措施是在調節閥的同一管路上串聯手動平衡閥，使其克服多余的資用壓頭，剩下的資用壓頭由調節閥克服，目的是使調節閥的閥端設計壓差與工作壓差之比大于0.25~0.3，借以改善調節性能。若以上述為例，設該熱用戶的設計流量為30m3/h，根據調節閥全開時的設計壓差40kPa，可計算出待選調節閥的KVS為47.4m3/h，與其最接近的調節閥口徑為DN65，KVS=95m3/h。若選同一口徑（DN65）的手動平衡閥與調節閥串聯，關小該平衡閥，使其克服250kPa的資用壓頭，則剩下150kPa資用壓頭由調節閥克服，此時調節閥的設計壓差與工作壓差之比即閥權度
      β=40/150=0.27，調節性能明顯得到了改善。
      定義調節閥閥權度時，是把閥全關時的閥端壓差定為最大壓差。目的是考察調節閥即將全關時的調節性能。在管路上串聯平衡閥的措施，既設有改變調節閥全開時的設計壓差值，也設有改變其全關時的最大壓差值，從嚴格意義上講，沒有改變調節閥的閥權度，改變的只是調節閥在調節過程的相對開度。如果不串聯平衡閥，調節閥要在相對開度0~100%的范圍內調節；串聯了平衡閥盡量使調節閥在50~100%內調節，即可滿足待調流量值，防止出現調節閥關死的現象。
      根據上述分析，為了更有利于調節閥的選擇，我主張把閥權度的定義改為絕對閥權度和工作閥權度。絕對閥權度是原有的閥權度定義，指出了調節閥在全關時的閥端壓差變化，說明了調節閥在即將全關時調節性能變壞的趨勢。而工作閥權度，給出了允許最小開度下，閥端的最大允許壓差。按照這一新的定義，上述例題的絕對閥權度為0.1，工作閥權度為0.27。有了絕對閥權度與工作閥權度的定義之分，將為調節閥的正確選擇帶來許多方便：凡絕對閥權度小于0.25~0.3時，必須設置配套調節閥；配套調節閥的選擇，必須保證主調節閥的工作閥權度大于等于0.25~0.3。
      （2）恒溫閥的預設置
      恒溫閥是安裝在散熱器前直接控制用戶室溫的主調節閥，其他的調節閥，如手動平衡閥、自力式平衡閥（即流量限制閥）、差壓調節閥、電動調節閥都是配套調節閥，目的是保證恒溫閥的閥端壓差不宜過大。由于恒溫閥的重要作用，國外通常把恒溫閥的裝設列為強制措施。我國在新的建筑節能的八部委文件中，也明確將散熱器前必須安裝恒溫閥的規定作為強制措施。
      恒溫閥在設計流量下，閥端全開時的壓差一般為10kPa，而散熱器前后的資用壓頭有可能在20~50kPa左右，為了保證恒溫閥的工作閥權度不小于0.25~0.3，常在恒溫閥上配套有預設定裝置，調節該預設定裝置，相當于在恒溫閥上串聯調節閥的作用，借以克服多余的資用壓頭，保證恒溫閥不在過小的開度下工作。因此，有沒有預設定功能，是衡量恒溫閥質量的一個重要指標。
      （3）串聯差壓調節閥
      差壓調節閥的基本原理，類似自力式平衡閥（流量限制閥），只是調節閥本體沒有節流圈裝置，而是把熱用戶作為節流圈（見圖9所示）。安裝差壓調節閥時，預先設定好熱用戶所需資用壓頭，即差壓調節閥的設定壓差。在系統運行期間，由于熱用戶內部用熱需求的變化，引起熱用戶資用壓差也發生變化，此時差壓調節閥的調節功能發揮作用，保持熱用戶資用壓頭維持設定值不變，這時通過差壓調節閥的流量發生變化，借以滿足熱用戶變化了的用熱需求。
      當熱用戶資用壓頭過大，單靠一個調節閥難以實現調節要求時（閥權度過小），可采取主調節閥與差壓調節閥串聯的方式。在圖9中，主調閥安裝在熱用戶的供水管上，差壓調節閥安裝在熱用戶回水管上，如3.3.（1）節所述，為使主調節閥的閥權度不小于0.25~0.3，其閥端壓差不能超過150kPa。今選擇一個差壓調節閥，代替手動平衡閥，與主調節閥相串聯，設定差壓調節閥的控制壓差為150kPa，該閥自身克服250kPa。在整個運行期間，不論熱用戶的用熱需求如何變化，壓差調節閥的閥芯會自動調節，保證主調節閥的閥端壓差始終保持為150kPa，從而使主調節閥在合理的開度下實現熱用戶的流量調節。
      （4）水泵變頻調速
      流量調節閥，是靠節流原理克服多余資用壓頭，實現流量調節；變頻調速水泵是靠改變水泵轉速，從而降低多余資用壓頭，實現流量調節。如果將變速水泵與主調節閥（主要指恒溫閥）相串聯，通過水泵變速保證主調節閥的閥端最大壓差在允許的閥權度值以內，這種調節方式不但節電，而且適用性廣，應值得推廣。
      4．幾點建議
      為了使各種流量調節閥在供熱系統的調節中正確發揮作用，現對生產廠家、設計和運行人員，提出如下建議：
      （1）明確標示調節閥的KV值
      KV值明確說明了調節閥開度、閥端壓差與流量之間的相互關系，指出了調節閥固有的理想調節特性。這是所有調節閥的共性，自力式平衡閥（流量限制閥）也不例外。自力式平衡閥上的節流圈起著恒定壓差的作用，其基本功能是判定流量調節是否到位。真正決定調節特性好壞的是調節閥芯。因此，閥權度、KV值，是設計選擇所有調節閥的基本依據。目前國內調節閥的生產廠家，樣本上只表示了調節閥口徑和流通流量，沒有給出KV值和準確的閥端最大允許壓差，這樣設計選擇的調節閥沒有壓差限制，也無法估算調節閥的閥權度，這是我國目前在實際工程中調節閥使用效果不理想的一個很重要原因。為了正確設計選擇調節閥，建議生產廠家在產品出廠前，必須進行理想調節特性的測定，和最大壓差下調節特性失真的測試，并在樣本上注明調節閥的KVS值和最大允許壓差值，以供設計和運行人員的設計選型。
      （2）恒溫閥應配置預設定裝置
      為了提高工作閥權度，改善恒溫閥的調節性能，配置預設定裝置，是重要的技術措施。目前，國外產品，基本上都有預設定裝置。建議國內產品，應將是否有預設定裝置作為衡量產品質量的重要指標之一。
      （3）標示產生噪聲的示警區域
      當調節閥開度過小或閥端壓差過大時，常產生噪聲，引起部件振動，金屬疲勞，導致調節閥損壞同時還會影響周圍居民的正常工作和生活。調節閥產生的噪聲，主要是水流沖擊閥門部件，引起的機械噪聲；流體湍流和空氣逸出產生的流量噪聲以及流體飽和溫度與飽和壓力不相匹配造成的汽化噪聲。為防止這些噪聲的產生，控制調節閥的最小開度和閥端最大壓差是必要的。國外廠家的樣本，都給出了可能發生噪聲的示警區域，以利設計、運行人員選用方便。國內廠家，也應盡快完善這方面的工作。