1.舒適性要求
　　我們成年人每天大約有85%的時(shí)間會(huì)在室內(nèi)度過，其中包括工作、學(xué)習(xí)、睡眠、休息等。提高室內(nèi)環(huán)境的舒適性不僅會(huì)保證人身體的健康情況，還能在一定條件下提高生產(chǎn)工作效率，保證生產(chǎn)工作安全。
　　人類自身有一個(gè)很好的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能調(diào)節(jié)人體溫度使其保持恒定。人體中酶的適宜溫度為37℃，如果體內(nèi)的溫度出現(xiàn)大幅度偏離如溫度過高會(huì)導(dǎo)致酶及身體的細(xì)胞開始被破壞。皮膚溫度升高，血液流動(dòng)過快，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生眩暈、高燒，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)旅?。溫度過低又會(huì)使酶的工作緩慢，神經(jīng)腦部機(jī)能變差，血管收縮，人體開始顫抖、哆嗦。人體體溫完全取決于新陳代謝速率和人體與人體周圍環(huán)境的熱交換速率。當(dāng)人體開始染病或者肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)，新陳代謝率會(huì)增加。人體下丘腦控制身體熱平衡，血液溫度和由感溫細(xì)胞傳遞出的信號(hào)被下丘腦感知，然后下丘腦通過神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，調(diào)節(jié)身體溫度。如果人體感受到太熱，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出指令，通過導(dǎo)熱、輻射、對(duì)流等將多余的熱量傳遞給周圍環(huán)境，同時(shí)汗腺?gòu)堥_，皮膚表面水分蒸發(fā)，通過蒸發(fā)帶走身體熱量使皮膚溫度降低。如果身體太冷，人就會(huì)發(fā)抖、哆嗦，皮膚中的血管就會(huì)收縮，皮膚溫度降低。這時(shí)新陳代謝就會(huì)加快，身體熱阻提高，總之會(huì)通過下丘腦自覺或不自覺的尋求身體上的平衡。因此擁有一個(gè)良好舒適的環(huán)境在一定程度上可以保證人體的健康狀況。
　　另一方面室內(nèi)的熱環(huán)境還會(huì)影響到人的行為及工作效率。瑞典DavidWyom博士曾一直致力于環(huán)境對(duì)人生產(chǎn)行為的影響研究。在他的研究中以衣著、工作方式（坐、站）不同等條件研究了手工操作技能、指揮操作能力以及思維能力。在他的研究報(bào)告中指出了在輕度快速的勞作中，單薄衣物站著工作人員在24℃時(shí)手工操作技能達(dá)到高峰，而坐著工作的腦力勞動(dòng)要達(dá)到28℃左右才能達(dá)到效果。工作效率和思維能力卻與此相反，手工操作工人在溫度20℃與坐著的腦力工作人員溫度超過23℃時(shí)會(huì)迅速下降。
　　在此同時(shí)，溫度的不穩(wěn)定性變化對(duì)工作質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。在30年代H.M.Vernon.已經(jīng)研究出工廠中工作溫度對(duì)事故發(fā)生概率的影響。他指出事故在12℃發(fā)生率要比20℃高出30%。溫度過高事故發(fā)生率也會(huì)增加。
　　人們對(duì)溫度的變化是很敏感的，對(duì)環(huán)境的感知亦是如此，因此合理的室內(nèi)溫度，均勻穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境對(duì)保證生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量是必不可少的。
　　2.經(jīng)濟(jì)性要求
　　經(jīng)濟(jì)發(fā)展是以資源充足，環(huán)境健康為基礎(chǔ)的。能源是國(guó)家穩(wěn)定發(fā)展的根本，是人類與社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)自新中國(guó)成立以來，加大了資源的開采力度。經(jīng)研究組織發(fā)現(xiàn)我國(guó)能源特點(diǎn)是能源資源總量較為豐富，但由于我國(guó)是一個(gè)資源大國(guó)的同時(shí)，又是一個(gè)人口大國(guó)，因此資源人均占有率較低。除此之外，能源分配不均、開采難度大、能源開采度有限。近些年雖然在開采技術(shù)上有了很大提高，但過度、任意開采仍存在，造成了我國(guó)資源開始逐步匱乏這個(gè)事實(shí)仍然無法否認(rèn)。隨著國(guó)家法律體系的完整，違法開采等情況得到了改善。但要想有足夠的能源使用，還要堅(jiān)持十五大報(bào)告中提出的走可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略道路，在合理開發(fā)能源的同時(shí)節(jié)約消耗能源。通過不同途徑，采用與人類與社會(huì)環(huán)境相適應(yīng)的一切合理措施，減少能源的浪費(fèi)才是解決能源問題的關(guān)鍵。
　　十八屆五中全會(huì)中指出必須堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)。生態(tài)文明是近些年來我國(guó)開始關(guān)注的薄弱環(huán)節(jié)，在十八大中，生態(tài)文明該被放在突出位置的觀點(diǎn)被提出。當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)要依賴于能源生產(chǎn)與能源消費(fèi)模式的轉(zhuǎn)變。
　　我國(guó)能源消費(fèi)主要集中在建筑能耗、工業(yè)生產(chǎn)能耗和交通運(yùn)輸能耗等三個(gè)方面，其中建筑能耗又是耗能較多的。隨著人們生活水平的提高，建筑能耗占到了世界總能耗的30%~40%，甚至還有上升趨勢(shì)，其中供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗又占到了建筑能耗的30%~50%。因此當(dāng)能源問題出現(xiàn)的第一時(shí)間，暖通空調(diào)的專家們就開始了對(duì)解決能源問題的研究，他們發(fā)現(xiàn)主要是三方面導(dǎo)致的。首先是設(shè)計(jì)理念，在成熟合理的設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該以節(jié)能為前提基礎(chǔ)，但是好多設(shè)計(jì)員對(duì)此不夠重視，為了簡(jiǎn)化過程盲目的套用經(jīng)驗(yàn)公式造成了計(jì)算結(jié)果偏大，從而初投資增加，運(yùn)行能耗增大。
　　系統(tǒng)已經(jīng)完成想要在短時(shí)間解決資源問題是不可能的。其次是人們節(jié)能意識(shí)不夠，對(duì)供暖空調(diào)的認(rèn)識(shí)不夠準(zhǔn)確。對(duì)于一個(gè)供暖系統(tǒng)或者空調(diào)系統(tǒng)來說它們是要達(dá)到身體機(jī)能的舒適性，但目前“暖氣越熱越好，空調(diào)越冷越好”這一觀點(diǎn)更加普遍。這樣不僅使能源消耗加倍，還減弱了人體的抵抗力，冬天易患感冒，夏天易得空調(diào)病。重要是平衡技術(shù)發(fā)展不成熟需要改進(jìn)的地方還有很多，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中水力嚴(yán)重失調(diào)，要滿足人們所要達(dá)到的舒適性，無疑需要更多的能源消耗為代價(jià)。
　　供暖空調(diào)系統(tǒng)能源消耗高，能量耗費(fèi)大。自從能源危機(jī)出現(xiàn)以來，能源價(jià)格不斷飆升，不僅國(guó)家出臺(tái)硬性節(jié)能規(guī)定，我國(guó)各行各業(yè)開始尋求節(jié)能新方法。就暖通行業(yè)來說，經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員分析，只就用戶抱怨的室內(nèi)環(huán)境問題，所消耗的能源比在正常情況下增加了近40%。
　　供暖空調(diào)系統(tǒng)中,水力失調(diào)限制著系統(tǒng)節(jié)能及供冷或供熱品質(zhì)的發(fā)展。空調(diào)系統(tǒng)中室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度每降低1°C,對(duì)應(yīng)的能耗消耗將增加15%,在供熱系統(tǒng)中1°C溫度的升高,將使能耗增加10%。各種新興技術(shù)、設(shè)備開始引入開發(fā)并應(yīng)用，還配備了現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)來降低能耗，但是這些并沒有保證室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　有的專家甚至斷言，全國(guó)不到三分之一的采暖系統(tǒng)能夠達(dá)到室內(nèi)環(huán)境舒適水平。這充分說明了暖通行業(yè)在節(jié)能中的潛力之大，只要水力失調(diào)問題得以解決，對(duì)我國(guó)能耗減小將是一個(gè)很大的推動(dòng)。這幾年來供暖空調(diào)的廣泛應(yīng)用，供暖空調(diào)的能耗也將進(jìn)一步增加。而我國(guó)現(xiàn)在能源利用緊張，資源匱乏，這將進(jìn)一步導(dǎo)致能源的供求矛盾激化。這是一個(gè)迫在眉睫亟待解決的問題，因此我們不得不嚴(yán)肅的看待供暖空調(diào)的能耗問題，尋求解決水力失調(diào)的方法刻不容緩。
　　3.水力失調(diào)解決方法匱乏性要求
　　現(xiàn)在的供暖空調(diào)系統(tǒng)存在的室內(nèi)溫度不合理，舒適性差，能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題，從根本上考慮是熱力不平衡，而它的不平衡又是水力不平衡的具體表現(xiàn)。解決問題的關(guān)鍵在于使水溫和水量能自動(dòng)地隨溫度的變化適應(yīng)調(diào)節(jié)達(dá)到一種平衡穩(wěn)定的水力狀態(tài)。
　　在這種情況下，通常設(shè)計(jì)人員會(huì)采用的方法是選擇增大水泵揚(yáng)程，使不利環(huán)路能夠獲取足夠的資用壓力，這樣就能達(dá)到不利環(huán)路末端流量的供應(yīng)。不利末端達(dá)不到設(shè)計(jì)溫度的問題就解決了。理論上是如此，但是若采用這種加大水泵揚(yáng)程的方式，就需要選擇較大型號(hào)的水泵才能滿足不利環(huán)路所需流量。結(jié)果不僅不能達(dá)到預(yù)期的效果，還會(huì)使近水端居民處于更差的過熱（過冷）環(huán)境中。
　　在供暖系統(tǒng)中，采用提高揚(yáng)程方法，與不提高水泵揚(yáng)程相比，溫度本來較高的用戶，溫度會(huì)繼續(xù)升高，冬季室內(nèi)環(huán)境過熱，增加室內(nèi)環(huán)境不舒適度。這時(shí)處于過熱區(qū)的居民，只能通過開窗來調(diào)整室內(nèi)過熱狀態(tài)。除此之外，要讓不利環(huán)路末端達(dá)到所需流量，每個(gè)環(huán)路的流量都會(huì)大幅度增加，整個(gè)建筑大部分會(huì)處在較高溫度，這樣一來能量的消耗也會(huì)大大增加。同時(shí)由于流量的偏高還會(huì)造成一、二次環(huán)路流量分配不協(xié)調(diào)，達(dá)不到設(shè)計(jì)供水溫度，也就是說即使水泵提高揚(yáng)程能將設(shè)計(jì)流量輸送到不利管路末端，不利管路末端用戶供熱溫度也達(dá)不到設(shè)計(jì)值。
　　在夏季空調(diào)制冷系統(tǒng)中，提高水泵揚(yáng)程同樣不僅不能解決任何問題，反而會(huì)帶來更多的麻煩，提高水泵揚(yáng)程，水泵型號(hào)選用加大，使得整個(gè)系統(tǒng)水流量增加。原本流量過大的用戶末端裝置處于空氣中，水分凝結(jié)增加，同時(shí)能耗也會(huì)急劇增加。
　　另外，提高水泵揚(yáng)程除了輸送能耗增加外，由于水泵運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱，這部分熱量也需要通過提升制冷能力來補(bǔ)充。不僅不能達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，改善室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)能耗還會(huì)加倍增加。
　　針對(duì)這個(gè)問題有人提出通過提高供水溫度，改變供回水溫差。首先在供暖系統(tǒng)中，水力失調(diào)系統(tǒng)供水溫度應(yīng)該處于90℃以下，例如70℃，供水溫度可以由70℃提高到90℃。但我國(guó)大部分供熱系統(tǒng)，供水溫度基本處于90℃左右，故提高供水溫度，只能針對(duì)小部分低溫供水系統(tǒng)，大規(guī)模實(shí)施可能性不大。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，改變供水溫度更難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檩^大程度降低供水溫度幾乎是不能實(shí)現(xiàn)的?？梢姼淖児┧疁囟?，其實(shí)和增大水泵揚(yáng)程一樣的效果，為了使遠(yuǎn)端環(huán)路達(dá)到室溫要求，供熱系統(tǒng)中，近端已經(jīng)過熱的環(huán)路室溫會(huì)增高更多。同樣空調(diào)系統(tǒng)中，平均室溫將降低均會(huì)浪費(fèi)大量能量。上述方法在解決水力失調(diào)問題時(shí)，雖然有一定緩解作用，但都未達(dá)到理想中的效果。如何達(dá)到真正意義上的水力平衡還需要從系統(tǒng)本質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　為了使供暖空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到全面的水力平衡。我們首先應(yīng)該對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，一個(gè)完整的供暖空調(diào)系統(tǒng)可分為冷、熱源系統(tǒng)、輸配管路、控制系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)。
　　冷、熱源系統(tǒng)主要是由冷水機(jī)組與鍋爐組成，將產(chǎn)生的能量傳遞到輸配系統(tǒng)。冷熱源系統(tǒng)的作用是在不同工況條件下，向輸配側(cè)提供所需的能量供應(yīng)。一般情況下大部分工況下冷熱源側(cè)能夠提供出所需功率，但往往會(huì)存在一天中某些時(shí)間，一年中某段時(shí)間無論怎樣改變工作工況，均不能達(dá)到所需功率。這些問題的研究是相當(dāng)困難的，問題的突發(fā)性讓檢修人員無法及時(shí)作出判斷，并且當(dāng)該問題產(chǎn)生的影響被注意到時(shí)，馬上又會(huì)消失了。這時(shí)需要我們必須研究冷熱源機(jī)組中的水流量和一次環(huán)路與二次環(huán)路水流量的協(xié)調(diào)性。
　　熱源系統(tǒng)主要以鍋爐為例，一臺(tái)流量過大會(huì)造成其他鍋爐流量不足，同時(shí)由于壓降與流量的平方成正比，流量過大使得壓力降成平方倍增大。并且流量過大還會(huì)加大鍋爐水管的腐蝕，產(chǎn)生噪音。熱源流量過小會(huì)使供水溫度很快達(dá)到允許值，在安全系統(tǒng)工作下停止燃燒裝置，鍋爐不能提供所需功率。
　　冷源中主要為冷水機(jī)組，所受流量影響與熱源大致相似。若流量過大，同樣使水中的雜質(zhì)更易腐蝕管道，使機(jī)組使用壽命降低。幾臺(tái)機(jī)組并聯(lián)順序運(yùn)行還會(huì)導(dǎo)致部分機(jī)組流量偏低，增加能耗，更嚴(yán)重的還會(huì)造成管束凍結(jié)，機(jī)組損壞。流量過低除此之外還會(huì)造成出力不足，達(dá)不到設(shè)計(jì)值，機(jī)組效率降低。并且由于供水溫度受水量的嚴(yán)重影響，會(huì)使系統(tǒng)的控制更加不穩(wěn)定。
　　所有的冷熱源側(cè)機(jī)組均要求定流量運(yùn)行，多臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，根據(jù)運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)，一次側(cè)流量將發(fā)生較大程度的改變。二次側(cè)如用兩通控制閥控制水流量時(shí)，水量根據(jù)負(fù)荷變化。若采用平衡效果較好的三通控制閥時(shí)，系統(tǒng)將在定流量工況下。也就是說當(dāng)一次側(cè)與二次側(cè)流量不一致時(shí)，多余的流量必須通過其他支路流出。
　　為了系統(tǒng)能夠良好的運(yùn)行，必須要滿足機(jī)組不出現(xiàn)流量過大或者過小的問題。這就需要測(cè)定流量，并且通過調(diào)節(jié)將流量控制在設(shè)計(jì)值，通常為了達(dá)到這一目的會(huì)在每一臺(tái)機(jī)組上安裝平衡閥。平衡閥不僅能將流量穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，還能協(xié)調(diào)一、二次側(cè)水流量，提供所需功率。
　　相比熱源系統(tǒng)的平衡，輸配系統(tǒng)顯得更為復(fù)雜而且由于熱源側(cè)平衡是在輸配側(cè)平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此也顯得更為重要。在輸配系統(tǒng)中，選擇水泵是要保證不利環(huán)路能夠獲得足夠的壓差，以使流經(jīng)不利環(huán)路末端設(shè)備的流量達(dá)到設(shè)計(jì)值。
　　眾所周知離水泵越遠(yuǎn)可獲得的資用壓差越小，這樣當(dāng)不利環(huán)路達(dá)到壓差要求時(shí)近端的大部分環(huán)路就會(huì)壓力過大，流量過剩。這時(shí)就會(huì)將平衡閥作為一個(gè)附加壓力來消除多余的壓差，從而維持近端壓力流量的需求值。輸配側(cè)水力平衡調(diào)節(jié)歸結(jié)為對(duì)平衡閥的選擇與設(shè)定問題。
　　控制系統(tǒng)定義比較廣，控制回路的二次環(huán)路可以是建筑中的整個(gè)供暖空調(diào)系統(tǒng)，也可以是一個(gè)末端裝置。目的是使水量和水溫能隨時(shí)自動(dòng)隨需求變化。主要由傳感器、控制器、執(zhí)行器、控制閥、末端裝置、及房間六個(gè)部件特性決定控制效果。近
　　些年，科技的飛速發(fā)展也不斷促進(jìn)自動(dòng)控制的發(fā)展，為了適應(yīng)生活節(jié)奏，為了供暖空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，舒適性，能效性上升，合理的控制是必不可少的。
　　通過上述分析我們可以得出，一個(gè)系統(tǒng)是否能達(dá)到真正意義上的水力平衡需要對(duì)這三方面分別進(jìn)行調(diào)節(jié)改進(jìn)。而這種調(diào)節(jié)改進(jìn)方法更多用到平衡閥，通過其與控制閥以及相關(guān)末端設(shè)備配合使用達(dá)到要求工況?？梢娖胶忾y在水力平衡方面作用不能小覷，因此如何合理選擇、使用平衡閥將成為本文研究的主要內(nèi)容。