一、雙管供暖係統自力式壓差控製閥設計方案概述
在分戶計量雙管供暖係統中，為充分利用家用電器、燈光和人體等自由熱量，通常是在每一組散熱器上安裝預設定型溫度調節閥，因此整個係統是變流量運行，作用在溫度調節閥上的壓差隨著流量的改變而發生變化。當其實際壓差較大溫度調節閥就可能產生噪音，尤其是在房間熱負荷較小時，溫度調節閥會頻繁開關，產生振蕩。振蕩除引起不必要的磨損外，還導致回水溫度升高，並影響係統中的其它溫度調節閥，因此在一個設計良好的分戶計量雙管供暖係統中，一方麵應使用係統中每個溫度調節閥的熱權度總是大於等於1，另一方麵溫度調節閥上所隨的實際壓差還應該保持在它的允許範圍內.壓差調節閥也稱為自力式壓差調節閥，在變流量係統中，它通過感應供熱管道係統中兩點的壓力，可以使被控環路的壓差保持恒定，保證被控環路中調節閥門的正常工作，那麽在分戶計量雙管供暖係統設計時，控製閥應如何布置呢？通常有以下三個方案：
本文對壓差控製閥在分戶計量雙管供暖係統中的3個應用方案進行了分析，給出了各方案的選擇原則，並指出分戶計量雙管供暖係統在設計工況下進行水力計算時，自然作用壓頭可以不予考慮，戶內和戶外係統應采用異程式。
是用開閉式水循環係統(如熱水供暖係統、空調冷凍水係統等)的一種自力式調節閥，它的作用是被控環路出現外擾(網路的壓力波動)和內擾(內部阻力的改變)時，使被控環路的壓差保持恒定，適用於供暖方式采用雙管係統的壓差控製，保證係統穩定，降低噪音，平衡阻力，消防熱網和水力失調。無論是網路壓力出現波動，還是被控環路的阻力發生變化，ZYC型自力式壓差控製閥均可維持施加與被控環路的壓差恒定。

自力式壓差控製閥特性：
該閥為雙閥瓣結構，閥杆不平衡力小，結構緊湊，用於供熱（空調）水係統中，恒定被控係統的壓差，並有以下的特點：
①恒定被控係統壓差；
②支持被控係統內部自主調節；
③吸收外網壓差波動；
④采用的無級調壓結構，控製壓差可調比可達25：1；
⑤閥門采用外導壓結構可在線排除堵塞；
⑥自動閥芯采用翼型導向，使自動閥芯具有防抱死功能；
⑦壓差調節器有壓差刻度標尺，壓差調節方便；
⑧閥芯設有檢修口，可在線檢查閥門故障，無須拆卸閥門；
⑨全開時，Kvs大而阻力小，需要具有高阻能力，能消除很大的壓差。

雙管供暖係統自力式壓差控製閥設計方案
a.壓差控製閥僅在設在建築物供暖引入口，控製供暖引入口的壓差為定值。
b.在下供下回式雙管係統中，壓差控製閥設在每組共用立管的起始端，控製立管的壓差為定值。
c.壓差控製閥設在每一戶的引入口，控製戶內係統的壓差為定值。
目前，在實際設計中，這3個方案應如何選擇，爭議頗多，僅就保證溫控閥平穩工作而言，方案1差，但其初投資少；方案3好，但其初投資高；方案2介於方案1和3之間。下麵就針對這3個方案進行一些分析，希望為工程人員設計時，方案的選擇提供一些有益的建議。另外應說明的是：本文所討論的雙管供暖係統是指戶內、戶外都為雙管的係統。

二、雙管供暖係統自力式壓差控製閥設計方案方案分析
1.方案1：
壓差控製閥僅設在建築物的供暖引入口由於是雙管係統，因此以戶為單位，供暖係統內各戶之間是並聯關係。每一用戶戶引入口作用壓差ΔPS可以由下式計算：ΔPS=ΔP1+ΔP2-ΔP3（1）
式中：ΔP1——建築物供暖引入口壓差控製閥控製壓差；
ΔP2——所計算用戶隨的自然作用壓頭；
ΔP3——從供暖引入口壓差控製閥的壓差控製點到所計算用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失。
（1）式中各參數的討論
a.建築物供暖引入口壓差控製閥控製壓差ΔP1在係統運行過程中，ΔP1是定值，它取決於設計工況下，供暖係統不利環路中，從供暖引入口壓差控製點到末端用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失△P'3，末端用戶戶內係統的總阻力損失△P's以及末端用戶所隨的自然作用壓頭△P'2.根據式
（1）有：△P1=△P'3+△P's-△P'2（2）
b.用戶所隨的自然作用壓頭ΔP2ΔP2取決於用戶所處的樓層以及供回水立管中供回水溫度[2].在係統的運行過程中，ΔP2是一個不斷變化的量，因此在設計工況下，根據式（1）計算戶引入口作用壓差ΔPS時，其自然作用壓頭ΔP2應取小值。因為如果取值較大，那麽根據式（1）所計算的戶引入口作用壓差ΔPS就較大，在根據ΔPS設計戶內係統時，其管道和溫控閥的阻力損失就可能較大，當實際的自然作用壓頭ΔP2小於所選定值時，戶引入口作用壓差ΔPS就會低於設計值，導致溫控閥上的實際壓差小於設計值，此時，溫控閥即使全開，散熱器所提供的熱量仍不足以維持設計室溫，所以在設計工況下，自然作用壓頭ΔP2應取小值。這樣，在實際運行時，自然作用壓頭ΔP2總是大於等於小值，因此能保證溫控閥的熱權度總是大於等於1，房間溫度總是能達到設計值。不過，由於自然作用壓頭ΔP2的影響因素較多，要確定每一用戶的小值通常都很困難，因此為便於設計，在設計工況下計算戶引入口作用壓差ΔPS時，自然作用壓頭ΔP2可以不考慮。
c.從供暖引入口壓差控製閥的壓差控製點到所計算用戶戶引入口之間供回水管路的阻力損失ΔP3在變流量係統中，供回水管路的阻力損失ΔP3是一變量，它取決於管路中的流量以及管路的長度。在設計工況下，其值大，當管路中的流量趨近於零時，ΔP3也趨近於零[1].同一供暖係統當采用同程式時，其ΔP3一般比采用異程式更大[2]，因此根據式（1）可知；各用戶由ΔP3所引起的ΔPS波動，同程式比率經異程式係統更大，由此可見，設計時應選擇異程式係統。
d.戶引入口作用壓差ΔPS對於雙管係統，在散熱器熱負荷一定的情況下，當戶引入口作用壓差ΔPS大於設計值時，由於散熱器上溫控閥的調節作用，戶內係統各管段的流量會保持不變[1]，因此各管段的阻力損失也不變，戶引入口作用壓差ΔPS的增加值會等量地作用在戶內係統每一個溫控閥上。由此可見，在係統設計時，隻要保證運行過程中，戶引入口作用壓差ΔPS總是大於等於設計工況下戶內係統總阻力損失，就可以保證在任何情況下，溫控閥上的實際壓差總是大於等於設計工況下的設計值，因此溫控閥的熱權度總是大於等於1，用戶隨時能獲得設計所要求的室溫。那麽應如何設計才能使戶引入口作用壓差ΔPS總是大於等於設計工況下戶內係統總阻力損失呢？

根據前麵的分析可知：在設計工況下進行設計時，自然作用壓頭可以不考慮，管路的阻力損失ΔP3為大。而在實際運行過程中，由於存在自然作用壓頭，管路的阻力損失ΔP3又較小，故根據式（1）可知：運行過程中，戶引入口作用壓差總是大於等於設計工況下的戶引入口作用壓差，因此在設計工況下，隻要使戶引入口作用壓差大於等於戶內係統的總阻力損失，那麽運行過程中，戶引入口作用壓差就總是大於等於設計工況下戶內係統的總阻力損失。而這一點在設計工況下進行水力計算時，可以很容易做到。
另外，由於戶引入口作用壓差ΔPS的波動反映了戶內係統每個溫控閥上作用壓差的波動，因此隻要控製戶引入口的作用壓差ΔPS的大值，就能夠保證運行過程中溫控閥不超過它的大工作壓差。根據文獻[3～4]可知：在設計工況下，戶內係統包括熱表和鎖閉調節閥的阻力一般不應超過30kPa，因此在運行過程，隻要控製ΔPS的大值不超過30kPa，就能保證溫控閥的正常工作。
（2）方案1分析的小結通過前麵的分析可知：為保證運行過程中，溫控閥上的實際作用壓差不超過其正常工作大壓差，用戶引入口的大作用壓差不超過30kPa，因此根據式（1）有：ΔPS=ΔP1+ΔP2-ΔP3kPa從上式可知：當ΔP3=0時，戶引入口的作用壓差ΔPS大，故根據上式有：ΔP1≤30-ΔP2kPa上式中，對於自然作用壓頭ΔP2，在設計工況下，各用戶所隨的值大[2]，並且其大值可以由下式計算：ΔP2=gH（ρh-ρg）kPa式中：H—上供下回式雙管係統中，為建築物的高度；下供上回式雙管係統中，為建築物的高度減去建築物頂層的層高，m.ρh、ρg—設計工況下，供回水溫度所對應的水的密度，kg/m3.故有ΔP1≤30-gH（ρh-ρg）/1000kPa因此，當僅在供暖引入口設壓差控製閥時，其控製壓差必須小於等於30-gH（ρh-ρg）/1000kPa，才能保證係統運行過程中，溫控閥上的作用壓差能夠小於其正常工作的大壓差。另外，由於設計工況下進行水力計算時，不考慮自然作用壓頭，故根據式（2）有：△P1=△P'3+△P's由此可見，隻有當設計工況下不利環路的阻力損失（△P'3+△P's）小於30-gH（ρh-ρg）/1000kPa時，才可以采用方案1.

2.方案2
在每組共用立管上設壓差控製閥本方案隻適應於供下回式雙管係統。參照前麵對式（1）各參數的分析，方案2在設計工況下進行水力計算時，其自然作用壓頭同樣可以不考慮，因此壓差控製閥的控製壓差ΔP1等於共用立管上不利環路在設計工況下的阻力損失（△P'3+△P's），其中為△P'3為立管上壓差控製點到戶引入口之間供回水管路的阻力損失，另外，為保證共用立管上各用戶在運行過程中戶引入口作用壓差ΔPS不超過30kPa，ΔP1同樣應小於等於30-gHρh-ρg）/1000kPa，當ΔP1大於該值時，就不應采用方案2.

3.方案3：
在每戶引入口設壓差控製閥對於大型的供暖係統，當無法采用方案1和2時，就應采用本方案。其壓差控製閥的控製壓差ΔP1等於戶內係統不利環路在設計工況下的總阻力損失，其中包括戶用熱表和鎖閉調節閥的阻力，ΔP1應小於等於30kPa[3～4].此時，各共用立管上隻需設截止閥或閘閥，起關閉作用。
在本方案中，由於壓差控製閥的調節作用，在係統的運行過程中，自然作用壓頭和係統流量的變化，不會對戶內係統溫控閥的工作產生影響。不過，為了在運行過程中保證壓差控製閥的正常工作，其資用壓差應始終大於等於其設計壓差。壓差控製閥的設計壓差應等於設計工況下其本身的阻力與其控製壓差之和，因此在設計工況下進行戶外共用立管和供回水幹管的水力計算時，自然作用壓頭可作為安全裕量，不予考慮。因為如果要考慮自然作用壓頭，一方麵會使水力計算更複雜，另一方麵自然作用壓頭不恰當的取值，會導致運行過程中，壓差控製閥的資用壓差小於其設計壓差，有可能導致壓差控製閥即使全開，通過的流量也不能滿足用戶要求。
另外在設計時應注意的是：供暖係統中所使用的壓差控製閥一般都有大工作壓差限製，當作用在閥上的實際壓差超過其大工作壓差時，閥就會被壓壞，因此在使用方案2和3時，如果運行過程中，室外管網在供暖引入口的資用壓差會超過供暖係統中所使用壓差控製閥的大工作壓差時，就必須在供暖引入口設其它型號的壓差控製閥，控製整個供暖係統的壓差。此時，該壓差控製閥的控製壓差應等於供暖係統不利環路在設計工況下的總阻力損失。

4.戶內和戶外係統形式對於戶內係統，根據前麵對供回水管路阻力損失ΔP3分析的相同理由，為減少運行過程中，溫控閥作用壓差的波動範圍，應選擇異程式係統。對於方案2和3的戶外係統，也建議采用異程式係統。因為同一供暖係統，當采用異程式時，其係統的總阻力損失一般要比采用同程式更小[2].這樣，可以減小供暖係統引入口所需要的資用壓頭。

三、雙管供暖係統自力式壓差控製閥設計方案結論
（1）分戶計量雙管供暖係統在設計工況下進行水力計算時，其自然作用壓頭可以不考慮，戶內和戶外係統應采用異程式。
（2）選用方案1時，其壓差控製閥的控製壓差ΔP1應等於供暖係統不利環路在設計工況下的總阻力損失（△P'3+△P's），並且ΔP1應小於等於30-gHρh-ρg）/1000kPa.
（3）選用方案2時，其壓差控製閥的控製壓差ΔP1應等於立管上不利環路在設計工況下的總阻力損失（△P'3+△P's），並且ΔP1也應小於等於30-gHρh-ρg）/1000kPa.
（4）方案3適應於大型供暖係統，其壓差控製閥的控製壓差ΔP1應等於戶內係統不利環路在設計工況下的總阻力損失，並且包括戶用熱表和鎖閉調節閥的阻力，ΔP1應小於等於30kPa.