风阀简史——风系统平衡化技术的进化

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风阀简史——风系统平衡技术的进化

室内受控环境（如GMP制药车间、生物安全实验室和化学实验室等）的空调通风系统需要给房间提供足够的送/排风量、并保证房间压差，才能满足生产和操作要求。

手动风阀时代

二十多年以前，空调通风系统大多采用的是手动风阀。系统调试非常耗时费力——一个人在房间里测量风口的风量，同时另一个人在吊顶内跟着调整风阀开度；一个房间的风量和压差刚刚调合适了，可是其他房间风阀的调整又破坏了刚刚调好的参数；调试人员需要翻来覆去地调整。

可是“好景不长”，当系统运行一段时间后，房间围护结构尤其是房门的气密性会发生改变，风阀的叶片位置可能松动，高效过滤器和空调机组过滤器的阻力会上升。这些因素都导致房间的风量和压差会发生改变。如果偏差即将超过允许值，就需要重新调整风阀。

自力式定风量风阀时代

后来出现了自力式风量控制阀，这种风阀是利用机械机构“自动”控制风量，而且在一定的工作压差范围内具备“压力无关性”。用户可以现场设定所需要的风量。

普通的自力式风阀需要风阀上游保证一定的直管段，且风量控制准确程度比较低。有些厂家的产品保持压力无关的压差范围较窄，有些产品最小工作压差远大于标称值。安装公司抱怨风量标定偏差大，风量控制不稳定，给系统调试带来很大困难。

文丘里风阀不需要直管段，压力无关特性较好。不过文丘里阀对安装“姿势”（水平安装、垂直向上、垂直向下）有要求，订货时必须知道安装空间和风道布置情况。

自力式定风量阀属于利用机械方式的“前馈”控制阀。厂家在出厂的时候需要逐台标定一个或多个风量工况点。排风中的污染物可能会沉积在阀的机构上，弹簧材料的特性也会随时间改变，从而影响风量控制准确度和响应。

尽管在房间压力控制和长期运行中依然存在一些问题，但是在自动控制系统还没有普及的时代，自力式风阀还是大大降低了调试的难度和工作量。

电动”定/变风量阀”时代

均速管风量测量装置与控制器和电动蝶阀的结合诞生了新一代定风量控制阀——由于采用风量测量装置和反馈控制，所以不需要出厂标定，而且风量的准确性基本不随时间而改变。

（一些不带风量测量装置的文丘里阀利用标定也可以实现多风量工况点控制，如前所述，这属于前馈控制。）

不过，均速管风量测量装置要求上游有一定的直管段，才能保证测量的准确度。这在一定程度上限制了这种定风量阀的应用或现场表现。

需要指出，定风量阀和变风量阀的的叫法容易让人误解：有人认为定风量阀只能有一个风量设定值；而有人认为变风量阀就可以实现多个风量设定值。

为了方便技术交流而不产生二义性，我们把以风量控制为目的的变风量阀称为变风量风量控制阀（简称“风量控制阀”），无论是有一个还是多个或无数个风量设定值；而把以房间压差控制为目的称为变风量压差控制阀（简称“压差控制阀”）。（详见《“名正言顺”——风量控制阀FCV和压差控制阀PCV名字的由来》一文。）

风量和压差控制阀（FCV&PCV）和变送变排时代

FCV/PCV风量和压差控制阀通过通讯与中央控制系统组成分布式群控系统，所有风量和压差控制阀都纳入整个监控系统，控制阀既能相对独立控制，用户又可以根据风阀状态进行集中优化控制。空调系统从定风量系统升级为变风量系统，并将环境监控系统升级为“全数字控制管理系统”，把受控环境的控制带入了万物互联时代，给用户带来附加价值。

1)         大幅减少调试周期和费用。

采用机械式定风量阀的系统调试周期通常需要几周时间，而采用风量和压差控制阀调试人员基本上在中控室就可以完成调试工作，调试时间可以减少到1-2天。

2)         实现生产和值班双工况切换运行模式，大幅降低运行成本，并可持续改进，减少企业碳排放。

将既有机械定风量阀系统改为变风量系统，回收期不超过3-4年。并且，日后改进操作或使用先进工艺设备，可以降低换气次数。例如，药厂灌装车间采用封闭设备，将B级区改为C级区，实现大幅降低换气次数，节约能耗。

3)         实时监控，并精准调控风量和房间压差，无需人工进行风量平衡和房间压力梯度调节，实现连续保持生产或实验环境符合法规要求，极大减少质量风险，以及人工干预和维护成本。

实时监控所有房间送风量（换气次数），监控关键房间和设备的排风量，实时监控所有房间压差。并实现精准调控，风量偏差≤5%，压差控制精度可达±3Pa. 保证了洁净室环境参数的连续一致性，在满足法规要求的同时，获得更多节能收益。

4)         通过风阀状态实时监控，可实现对所有变风量阀进行预防性维护。减少并避免设备不良状况及故障对生产的影响。