6.1 阀门

阀门为安装于水或气(汽)等流体管路上，用于启或闭以及调节控制流体的流向、流量和压力的配件。
选用时需注意，系统的最高工作压力不得大于产品公称压力。

图6.1.0  阀门通用特性

6.1.1 自力式散热器恒温控制阀
自力式散热器恒温控制阀(以下简称“恒温阀”)是与采暖散热器配合使用的一种专用阀门，由恒温阀头和恒温阀体二部分组成。可人为设定室内温度，通过温包感应环境温度后产生自力式动作带动阀杆及阀锥动作(无需外界动力)，调节流经散热器的热水流量，从而实现室温恒定。“恒温阀”同时具有防冻和限温设置等多种功能。
“恒温阀”主要性能参数包括温控范围、阀门流通能力K_V值和阀门最大流通能力K_VS值(K_V值是阀前、后压差为100kPa时通过的流量，单位为m³／h；K_VS值是阀门全开时，阀前、后压差为100kPa时通过阀门的流量，单位为m³／h)、最大工作压力、最大工作压差、最高水温。

其中

式中：Q——流过阀门的流量（m³/h）；
       △P——阀门两侧的压力差（10⁵）。
按下式，使用产品给定的K_VS值，可换算出常用的局部阻力系数值。式中A值由表6.1.1-1确定。

表6.1.1-1  A值

1 分类、适用范围
  1）恒温阀头（表6.1.1-2）

表6.1.1-2  恒温阀头分类、适用范围

  2）恒温阀体
    ①按应用分类（表6.1.1-3）

表6.1.1-3  恒温阀体按应用分类

    ②按形状分类（表6.1.1-4）

表6.1.1-4  恒温阀体按形状分类

注：除以上按应用和形状分类所述产品外，恒温阀体还有如H型温控阀、潜流阀等多种形式。

2 选用要点
  1)首先应明确供暖系统为单管还是双管系统，以选择与系统相适应的“恒温阀”类型；然后再根据散热器的安装位置，有无散热器罩，连接形式等情况选择阀体的形状，阀头的类型等。应注意选择具有带水、带压检查功能(提供有专用工具)或“恒温阀”阀芯可以更换的产品。目前有些采暖散热器带有内置温控阀芯，由于带有内置温控阀芯的“恒温阀”属于高阻阀，所以此类散热器常用于双管系统。如果将其用于单管系统，需配套专用带旁通的H形阀门，并应进行压降核算，以避免串联过多散热器导致压降过大。
  2)双管系统宜采用高阻两通“恒温阀”，并宜计算阀权度(即恒温阀的阻力在其所处分支系统阻力的百分比)。设计时取阀权度为50％左右较为技术经济合理，但由于室内采暖系统的管道压降较小，恒温阀的阀权度可以更高些。高层建筑垂直双管系统入户支管上未安装自力式压差控制阀的，宜采用带预设定功能的高阻两通恒温阀，通过使“恒温阀”具有较高压降，克服过余资用及重力压差，提高系统平衡度。
  3)带跨越管的单管系统(包括垂直单立管和水平单管)宜采用低阻两通恒温阀加跨越管或二通恒温阀。
    ①采用低阻两通恒温阀时，应按下式计算散热器或其它采暖设备的分流系数w，即通过散热器支路流量与通过该管路的总流量(通过散热器支路流量与通过跨越管流量之和)的比值，分流系数w应≮30％(为保证分流系数w≮30％，一般旁通管的尺寸应比散热器支管管径小1号；如旁通管与散热器支管管径相同，则宜在旁通管内加阻流元件)。

式中：w——散热器分流系数；
         S₁——散热器支路阻力特性数；
         S_2——跨越管支路阻力特性数。

    ②采用无预设定功能的三通恒温阀时，进入散热器的分流比一般为35％；采用有预设定功能的三通恒温阀时，分流比的出厂设定值也基本上是35％，但具特点是分流比可调(最大值一般不超过60％)。由于三通恒温阀的阻力较大，需要进行压降核算。
  4)应按设计计算流量(或阻力系数)确定“恒温阀”管径。但考虑安装方便，一般按与散热器支管同管径选配恒温阀体。
  5)考虑系统在“恒温阀”工作后带来的流量和压差动态变化，应采取水力平衡措施。通常情况下，单管系统(带跨越管)宜考虑控制流量，双管系统宜考虑控制压差。
  6)针对供暖系统运行管理及水质条件较差情况，为保证“恒温阀”正常工作，应在每户入口处(或在立管上)设置水过滤器。
3 安装要点
  1)内置式恒温阀不能安装在暖气罩内，阀头应水平安装。当水平安装空间受限制时，可将阀体和阀头冲下安装，恒温头指针冲前。
  2)如果所选择的“恒温阀”活接头采用的足球面硬密封方式，安装时应保证球面清洁，依据提供的安装方式工作。
  3)调试和初期运行期间，应注意观察“恒温阀”是否有被杂质阻塞现象并进行及时清理；应注意观察“恒温阀”是否有噪声或振动，如出现此类现象，应调节外网水力平衡；如果在此期间发现由于“恒温阀”自身阻力过大，致使流量不能满足供暖要求，应采取州专用工具更换阀芯的措施。
  4)其它安装要求见国家建筑标准设计图集04K502《热水集中采暖分户热计量系统施工安装》。
4 相关标准
《散热器恒温控制阀》JG／T195—2007。
6.1.2 水力平衡阀
水力平衡阀泛指在水力系统中起平衡作用的阀门。其作用是通过对系统中的流量和压差等参数进行控制，使各末端(或回路)的流量或压差满足设计要求，系统安全正常、高效节能运行。水力平衡阀主要类别及适用范围见表6.1.2-1。

表6.1.2-1  水力平衡阀主要类别及适用范围

注：1 其它种类的阀门主要功能为控制，但同时具备平衡功能的复合型阀门，详见“阀门”相关部分论述。
       2 自力式流量平衡阀又可分为流量可调型和流量不可调型两类。
1 静态平衡阀
  1)被选产品应具备的特性(必须具备的特性)
    ①流量与阀门开度之间的特性曲线为线性。
    ②具有开度刻度。
    ③有压力测量接口(用于通过测量平衡阀上的压差，推算出经过阀门的流量)。
    ④具有对m²定状态的锁定功能(以防止误操作破坏原有预设定和在维护后准确恢复至原有设定值)。
  2)主要技术指标
    ①耐压等级。应根据系统最大承压要求确定所选择产品必须具备的耐压等级。
    ②阀门流通能力(K_V值)。阀门流通能力为静态平衡阀选型计算时的主要依据。
    ③最小及最大压降。静态平衡阀最小压降应≮3kPa，最大压降0.15～0.25MPa(依管径不同)，选型时应根据系统要求校核。
    ④泄漏率。选用泄漏率满足关闭要求的静态平衡阀，可使平衡阀兼做关断阀使用(注：由于主要功能为平衡，对产品本身的泄漏率无特殊要求)。
  3)选用及安装要点
    ①根据静态平衡阀所在环路流量、需消耗的过余资用压差(实际资用压差与需要压差之间的差值)等水力计算结果、以及产品技术资料中的相关图表，选择阀门口径及设定值。注意：阀门上的最大压降严禁大于产品技术资料中的相关要求，以防产生噪声并气蚀阀门。(注：选型所涉及阀门型号、流量和设定值，宜标注于图纸上，作为现场调试参考值)
    ②设置带关断功能静态平衡阀的场合，可不再设关断阀。设置带泄水功能静态平衡阀的场合，可不再设泄水阀门。
    ③安装时应根据产品技术资料中的要求，预留静态平衡阀前，后的直管段。对预留直管段长度无明确要求的场合，可按阀前5倍、阀后2倍管径进行设置。对明确说明可不设直管段的产品，可不设。
    ④应根据阀体标识的流向安装阀门。
    ⑤系统安装调试完毕后，应锁定阀门设定值，并在阀门所附标签上标注阀门流量及设定值。
2 自力式压差平衡阀
自力式压差平衡阀主要作用(图6.1.2-1)是：通过导压管将所需系统中控制压差的两点压力(△Pr)，导引至阀门内部膜结构的两侧，在外界资用压差(△Pa)波动时，通过膜结构的动作带动阀锥动作，改变自力式压差平衡阀自身压降(△Pv)，从而维持该两点间控制压降(△Pr)相对恒定。
自力式压差平衡阀构造如图6.1.2-2所示。

图6.1.2-1  自力式压差平衡阀作用示意图

图6.1.2-2  自力式压差平衡阀结构示意图
1-关断手柄；2-压差设定芯轴；3-O型阀；4-调节弹簧；5-脉冲管接口；
6-膜盒；7-控制膜片；8-压力释放阀锥；9-阀体；10-阀座
注：图中5为供水侧导压管，回水侧导压管设在阀门内部。

  1)适用范围
自力式压差平衡阀特别适用于对变流量系统中的末端压差变化施以控制，使其相对恒定的场合。
(注：变流量系统当末端流量改变后，通常会引起系统内压力分布变化的连锁反应，从而造成系统流量波动等控制紊乱问题。采用自力式压差平衡阀，可使末端在流量变化后，其压差相对恒定)
  2)主要技术指标
    ①耐压等级。应根据系统最大承压要求确定所选择产品必须具备的耐压等级。
    ②阀门流通能力(K_VS值)。阀门流通能力为自力式压差平衡阀选型计算时的主要依据。
    ③控制压降。指阀门需控制的两点间压差，应根据被控对象需用压差，经计算后确定。
    ④最小压降。自力式压差平衡阀的结构特点决定了其需要一个最小阀上压降，方可实现阀门对受控两点间压差的控制。该最小压降不应过大，宜小于等于10kPa，且不应与阀门所需控制压差有相关性。
    ⑤最大压降。阀门最大压降根据口径及产品不同，数值在0.15～0.25MPa之间，选型时应根据系统要求进行校核。
    ⑥控制的比例带。自力式压差平衡阀的比例带定义为在系统资用压差变化时，导致自力式压差平衡阀本身由全开到全关以及全关到全开的过程中，其控制压差的变化范围。该值反映了自力式阀门的控制精度，越小越好。但不宜通过增大阀门口径获得更小的比例带。
    ⑦泄漏率。选用带有关闭功能且泄漏率满足关闭要求的自力式压差平衡阀，可兼做关断阀使用(注：由于主要功能为平衡，对产品本身的泄漏率无特殊要求)
  3)选用及安装要点
    ①根据给定回路流量、回路所需资用压差、及自力式压差平衡阀自身许用压降，计算阀门K_V值并选定阀门控制压差范围。
    ②一般情况下，设置一级即可，不应多级设置(指所在回路内)，并应尽可能设置在离被控对象最近的位置。
    ③自力式压差平衡阀在系统内的位置，应在综合考虑末端控制阀在部分负荷时能承受的最大压差，以及系统平衡需求基础上确定。例如：在带有散热器恒温阀的双管住宅采暖系统中，由于散热器恒温阀在部分负荷，阀上压降增大至30kPa左右时会产生噪声，因此，自力式压差平衡阀在系统中的位置，应满足其阀后控制压降不大于30kPa。
    ④阀门的控制压降选择应通过计算确定。原则是以满足控制压差要求为前提，选择尽可能小的压降设定范围，以提高阀门控制精度，降低系统水泵功耗。
    ⑤阀门口径的选择，按设计流量及阀门压降下的K_V值占其全开时K_VS值的百分比为40％～80％的原则确定为宜。以使其比例带尽可能地小，提高控制精度。
    ⑥自力式压差平衡阀的阀上压降不能超过阀门最大压降，以防止阀门出现噪声及气蚀(即使针对部分负荷)。
    ⑦自力式压差平衡阀与静态平衡阀配套使用(图6.1.2-3)，可实现流量限制及测量功能。(注：为实现流量限制功能而选择的静态平衡阀，其压降应包含在自力式压差平衡阀的控制压降范围内)
    ⑧自力式压差平衡阀根据安装位置，可分为回水安装型、供水安装型以及供回水安装可互换型三种。安装时应注意区分，避免因错装导致的水击、阀门损坏或控制失效。
    ⑨安装时，应注意阀门流向，以防控制失效或水击。阀门配套导压管的安装，应根据产品技术要求进行。当导压管一端直接连接至管道而非配套阀门上时，需自管道上部引出，避免杂质堵塞。对于带有两根导压管的的自力式压差平衡阀，应特别注意安装要求，以防因连接错误导致阀门控制失效。

图6.1.2-3  自力式压差平衡与静态平衡阀配套使用示意图

3 自力式流量平衡阀
根据构造及工作原理，自力式流量平衡阀可分为两类(表6.1.2-2)

表6.1.2-2  自立式流量平衡阀分类

  1)适用范围：定流量系统或其它需要流量恒定的场合。
  2)主要技术指标
    ①额定流量(或流量设定范围)。额定流量指在外界压差变化时，阀门所维持的恒定流量值。该流量值为自力式流量平衡阀的主要技术指标。对于流量可调型自力式流量平衡阀，该值为一个流量设定范围，与阀门设定刻度对应。
    ②耐压等级。应根据系统最大承压要求确定所选择产品必须具备的耐压等级。
    ③阀门启动压降。指阀门达到定流量控制效果所需的最小阀上压降。阀上压降低于此值时，通过阀门流量无法按照自力式流量平衡阀特性运行。
    ④阀门最高压降。指阀门可满足定流量控制效果所需的最大阀上压降，阀上压降高于此值时，通过阀门流量无法按照自力式流量平衡阀特性运行。
  3)选用及安装要点
    ①自力式流量平衡阀选型步骤：
      a 根据流量选型；
      b 根据系统可提供的最小资用压差确定阀门最小压降；
      c 根据系统阻力构成，校核部分负荷时的阀门最大工作压差是否满足设计要求。
    ②对于需要流量变化的应用场合，例如对于采用两通电动调节阀的空调箱，严禁选用自力式流量平衡阀作为平衡装置，因为起流量调节功能的电动(或自力式)两通调节阀与力图保持流量恒定的自力式流量平衡阀的相互作用，将使控制系统不稳定，并导致阀门损坏。
    ③不应在水泵出入口采用自力式流量平衡阀，以防止水泵过流。
    ④自力式流量平衡阀在系统中的所在环路一级安装即可，不应串联安装。
    ⑤宜选用带有测量接口的自力式流量平衡阀。也可采用在阀门两端安装压力表的方式来测量阀门压降，以便进行系统优化及故障诊断。
    ⑥如有可能，应选用阀门启动压降较小型号的阀门。
    ⑦安装时，应注意阀门流向，以防控制失效或水击。
  4)相关标准
《自力式流量控制阀》CJ179—2003。
6.1.3 电动调节阀
电动调节阀泛指具有电动驱动装置，可接受控制系统信号来控制阀门开度，在水力系统中起调节作用的阀门。其作用是通过对流量进行控制，以使各末端或系统回路获得所需流量。其流量与开度之间的特性曲线，根据不同应用场合，分别为直线型或等百分比型。
根据构造及工作原理，产品可分为两类，见表6.1.3。

表6.1.3  电动调节阀分类

注：1 定流量系统通常采用电动三通调节阀，变流量系统通常采用电动二通调节阀。
       2 电动调节阀的控制方式可分为开关控制，三点控制和比例积分控制。
1 电动调节阀
  1)主要技术指标
    ①耐压等级。应根据系统最大承压要求确定所选择产品必须具备的耐压等级。
    ②阀门流通能力(K_V值)。为电动调节阀进行选型计算时的主要依据。
    ③阀门最大关闭压差。为电动调节阀进行选型计算时的重要参数。选型过程中，电动调节阀最大关闭压差应根据系统要求进行校核。
    ④阀权度(α)。阀门在其所控环路中的控制能力所占权重。数值越接近1代表阀门控制特性越好。(阀权度定义：全开时阀门消耗压降与全关时阀门消耗压降的比值)
    ⑤控制比。电动调节阀最小可控K_V值与最大K_VS值的比值，为调节阀可控制的最小流量。通常越小越好。
  2)选用及安装要点
    ①根据电动调节阀所在系统最大关闭压差需求，选择驱动器。根据承压要求、设计流量及推荐阀权度(阀权度0.3～1)，选择阀体。电动调节阀口径选择，宜根据系统水力计算结果确定，避免通过管道口径选择阀门。
    ②阀门使用过程中，最大压降严禁大于产品技术资料中相关要求，以防噪声、阀门气蚀及关闭失效。
    ③图纸中安装有电动调节阀处，应标注流量及阀门压降(阀门需消耗压头)。建议标出阀门及驱动器型号。
    ④安装应按阀体标识的流向进行。应由专业人员根据产品安装要求进行接线及供电。
    ⑤电动调节阀为精密型非关闭阀门，其前应加装过滤器和关闭类阀门。
2 动态压差平衡型电动调节阀
动态压差平衡型电动调节阀(图6.1.3-1)由电动调节阀部分和内置压差控制器组成。阀门为双阀锥结构，上阀锥为电动调节阀锥，下阀锥为压差控制器阀锥。压差控制器部分负责吸收系统动态富余压差，保障电动调节阀工作稳定；电动调节阀部分由驱动器负责接受控制系统信号，改变流经阀门的流量。
阀门通过内嵌导压装置(图6.1.3-2)，固定上部调节阀阀锥两端压差，保障电动调节阀两端阀权度永远为1，不受系统压力波动影响。
动态压差平衡型电动调节阀有恒定流量及调节流量的功能。当此阀单独使用时，它可以保持通过流量为恒定值；当与驱动器配合使用时，可以根据控制信号对阀门进行关启，从而控制通过流量。

图6.1.3-1  动态压差平衡型电动调节阀结构示意图
1-填料盒；2-阀轴；3-O形圈；4-控制阀阀锥；5-膜片；
6-主弹簧；7-中空阀锥（压差控制器）；8-阀座（压差控制器）

图6.1.3-2  动态压差平衡型电动调节阀作用示意图

  1)主要技术指标
    ①耐压等级。应根据系统最大承压要求确定所选择产品必须具备的耐压等级。
    ②阀门流通能力(KV值)。阀门流通能力为动态压差平衡型电动调节阀选型计算时的主要依据。
    ③阀门最小启动压降。由于动态压差平衡型电动调节阀的结构特点，需要一个最小的阀上压降，才能实现阀门功能。该最小压降不应过大，宜≤30kPa。
    ④阀门最高压降。阀门最高压降根据口径及产品不同为0.4～0.6MPa。选型时应根据系统要求进行校核。
    ⑤泄漏率。选用带有关闭功能且泄漏率满足关闭要求的动态压差平衡型电动调节阀，可兼做关断阀使用。
注：由于主要功能为调节，动态压差平衡型电动调节阀对关闭时泄漏率无特殊要求。
  2)选用及安装要点
    ①根据末端设计流量选型。
    ②按照阀门流量范围中的最大值选型，不必留有富裕，以提高阀门控制精度。
    ③驱动器的配套选择，应按末端设备的控制要求进行。
    ④为有效降低系统水泵功牦，应通过计算，选择尽可能小的控制压差。
    ⑤只需在末端设备一级安装动态压差平衡型电动调节阀即可，不宜采用多级安装。
6.1.5 减压阀
减压阀依靠开启阀孔的大小对介质进行节流而达到减压的目的，它能以自力作用将阀后的压力维持在一定范围内。蒸汽通过减压阀的流动过程，是不可逆的绝热节流过程，节流后焓值不变。
1 分类、特点(表6.1.5)

表6.1.5  减压阀分类及特点

2 选用要点
  1)减压阀的型号和规格应根据压差、流量、介质特性等因素，经计算确定。不应直接按上游或下游管的管径确定。
  2)当减压前后的压力比大干5时，应串联设置两级减压阀。
  3)活塞式减压阀减压后的压力，不应低于0.1MPa。如需要减压至更低，可再设置波纹管式减压阀。
  4)波纹管式减压阀用于蒸汽管时，波纹管应向下；用于空气管道时，波纹管应向上。
  5)减压阀两端，应分别设置压力表。阀后应设置安全阀。
  6)由于减压阀按压力比配有不同的弹簧组，设计图应加以注明。
6.1.6 安全阀
1 分类及特点
安全阀按构造可分为弹簧(单弹簧、双弹簧)式和重锤(杠杆)式。弹簧式结构简单，安装尺寸小，一般宜用于温度和压力较低(P≤0.6MPa)的系统上。
按泄压开启方式可分为微启式、全启式和速启式。采暖及空调水系统上，一般采用微启式。
2 选用要点
  1)法兰连接的单弹簧或单重锤安全阀底座的内径，一般应比公称直径小一号；双弹簧或双重锤安全阀底座的内径，则应比公称直径小两号。
  2)全启式安全阀的出口公称直径比进口大一号，其它各种安全阀的进出口公称直径均相同。
  3)系统工作压力为P时，安全阀的开启压力应为P＋30kh。
  4)安全阀设计选用时，应注明使用压力范围。
  5)排至室外的排放管的管径应大于安全阀的内径，且不得小于40mm。
  6)安全阀底座面积A的选择计算，参照表6.1.6。

表6.1.6  安全阀底座面积A选择计算用表

注：1 G为泄压介质流量（kg/h），P为工作压力（kPa）。
       2 当泄压介质为过热蒸汽时，A值应乘以修正系数。
       3 蒸汽锅炉和热水锅炉安全阀的选用，应按照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《热水锅炉安全技术监察规程》规定进行。
6.1.7 疏水器
疏水器又称疏水阀，作用是从蒸汽系统中排除凝结水、空气和其他不凝性气体，并自动阻止蒸汽通过。用于蒸汽采暖末端设备、蒸汽加热设备凝结水管及蒸汽管线沿途的疏水。
1 主要类型、适用范围（表6.1.7）

表6.1.7  疏水器主要类型及适用范围

2 选用要点
  1)应按疏水器前、后的压差和凝结水量，选择对应规格型号。
  2)疏水器的名义排水量为冷态连续排水量，设计计算排水量应大于名义排水量，根据不同使用场合和蒸汽压力，倍率一般取2～4。
  3)应验算需要疏水器提供的最大背压和疏水器正常动作所需的最小压力。
  4)安装做法要求参见国家建筑设计标准图集96R407《热力设备与管道疏水装置》。