一、引言
　　
　　随着技术发展，众多设计师及暖通维护人员发现众多项目中的一次泵系统的旁通阀到其发生更换，甚至没有使用过一次。
　　
　　再加上随着变频技术和冷水机组技术进步，冷水机组能接受更低的安全流量，表现优异者甚至可以在蒸发器20%~100%，室外全年的全工况下接受40%的额定冷冻水流量。
　　
　　1）有人说旁通阀是万恶之源，浪费投资，误导控制压差居高不下。
　　
　　2）也有人说旁通阀的压差都是拍脑袋来的，不符合精益求精的需求。
　　
　　3）还有人问关心旁通阀干啥，反正也不怎么动，吃不死人，照猫画虎还能多卖个阀门。
　　
　　4）笔者说对于一次泵系统旁通阀就像消防应急，尤其冷机允许最低冷冻水流量较高，而且节能水平较高的人。
　　
　　二、普通设计师理解的旁通阀
　　
　　1）管他三七二十一反正以前都是这么做的，就这么点钱还催得跟投胎一样，还要什么奥迪，自行车都没有，给你个滑板不错了。
　　
　　2）于是根据设计情况假定如图1时一段计算，好了干管压差100KPa，为了安全点，旁通阀就设置120KPa。不考究的，就啥也不写了，我都告诉你控制压差是100KPa了，旁通阀你爱设多少设多少。
　　
　　3）旁通阀的流量，那是什么东西。我们按照管径来，保守点按照主管等管径，考究点比主管低一档。然后再随便选个形式。完活。
　　
　　三、优秀设计师理解的旁通阀
　　
　　1）我为啥要设计旁通阀？哦对，为了解决末端开启过少，导致冷机低于安全流量运行，引起运行隐患乃至断流停机。
　　
　　2）那对于旁通阀的最不利工况是什么？选大点贵，选小点可能会开旁通流量仍然低于安全流量。
　　
　　3）好了那我来设计下，对于旁通阀能力最恶劣的工况，自然就是末端只开一个或者干脆不开，安全流量全部经过旁通阀。我在下冷机的安全流量。ok，客户可能选用的三家最高安全流量为60%额定流量。流量搞定。
　　
　　4）那旁通阀的开压差呢？旁通阀的设计压差选大的好，还是低的好？嗯，回忆一下KV值或者CV值，明白了对于固定流量设计压差越小KV值越大，阀门越大。所以我要找个最低压差。
　　
　　5）但是我也不能和末端抢流量，所以必须保障末端压差足够，不然流量都被我抢走了，末端就可以GameOver活不到第二集了。
　　
　　6）末端80KPa不能砍，砍掉可能要被批斗。干管20KPa，60%流量就只要7.2KPa，搞定，就按照87.2KPa，60%流量，选择旁通阀么？
　　
　　7）不行，既然号称优秀，不得考虑计算误差，和阀门精度么？不然出事了还得喊我去现场。嗯按照90%开度，再给压差来20%安全系数，所以我们去选旁通阀，要开度在90%下，前后压差104.7KPa，能流过60%流量。
　　
　　8）卧槽，不对，还好检查了一遍，第4条说了低压差才是旁通阀恶劣工况，所以第7条的安全系数应该反向计算，要开度在90%下，前后压差72.6KPa，能流过60%流量，也就是开度90%，KV值>70.5%冷机额定流量。
　　
　　9）好了我们去选阀，我勒个去，什么鬼，这些什么叫压差旁通阀的，怎么没这些参数，太来了，算了这个精度好的电动调节阀，开度，90%，KV值>70.5%冷机额定流量。
　　
　　10）对，优秀的设计，不能忘了给运维菜鸟们一些指点。控制压差设置多少呢？72.6KPa?那肯定不行，根据第5条原则，我们得找到运行压差的最大值，并且避过去，才能不抢末端流量。末端正常满载运行100KPa，我们留点富裕，那就110KPa，可不能和菜鸟设计师一样120KPa，那还咋显示我们的优秀。
　　
　　四、卓越优化专家理解的旁通阀
　　
　　1）根据以前的研究，任何阀门都有阻力，都会消耗一次投资的真金白银，在他开和关的时候都会造成运行电费的真金白银的消耗。
　　
　　2）旁通阀顾名思义就是旁通流量的。我们经常能遇到的冷凝器旁通阀，冷却塔旁通阀，冷冻水干管/末端旁通阀，甚至空调的单元旁通阀，都是符合这个定义的。闲话少说，扯回我们今天要说的干管/末端旁通阀。
　　
　　3）先说去留问题，什么情况可以取消该旁通阀
　　
　　（1）末端最低开启数量的额定流量之和不低于所需运行冷机的安全流量。比如完全定制的数据中心，大客户已经付款，客户名下的上万台服务器已经在某个仓库里整装待发，还有数十万台合同已签约，随时等待发货。别说朝发夕至了，你今天发出指令，4个小时就抵达机房。或者那个创造了小目标的男人，大品牌商户已经等着随时入驻该商场，并且上层办公也已敲定了入驻日期，就在竣工当天。
　　
　　（2）当系统较小，或者人力成本较低，当末端开启不足时，派人手动开启足够末端。
　　
　　（3）运营方水平非常高，可以利用蓄冷罐与管道存水位移前调低负荷，且冷源设计合理，变频设计合理，足以无间隙实行低流量无冷机运行。
　　
　　（4）其他未知但足以说服老者的场景。
　　
　　4）但是除了第3条第（2）款中系统非常小这一种情况，其他情况我都建议取消该阀门：
　　
　　（1）该阀门在整个系统中投资占比不高，除上述例外以外其他条件都具备不确定性，除非这种不确定性非常明确，否则该阀门保留。
　　
　　（2）我们先说第3）条第（2）款的人力成本低的问题，前期负荷低，派人去开启了足够末端，那么是不是还要派人巡视这些未启用区域？如果漏水了呢？如果是长期的工作，其和节约那个阀门的初投资相比就很难达成经济平衡，更何况人力是随时在上涨的。
　　
　　（3）再来说第3）条第（3）款的问题，有蓄冷罐的，原蓄冷罐是由于安全/什么其他目的设计的，你出于避开冷机缺流目的使用就占用了原先的设计目的，除非你有意放大了蓄冷容量。但这大幅增加了投资。再来看你管道蓄水，管道蓄水量一般非常低，而且在不影响供冷温度下，有效利用率较低，即使增加部分管路系统较单一方式也只适合极低负荷。我们就按照一般典型情况，假设你的系统管道有效存水加上特意扩大的蓄冷罐投资可以支持10分钟满载。对于25%的负荷，也就是2台设计下，1台运行50%，你可以支持40分钟，那么你的冷机就需要每40分钟停机后需开机运行200分钟。如果负载更低比如15%的负荷，你需要每6分钟就运行最多67分钟，当然也可以运行长一点就是浪费点能源。（基于前述假设冷机安全流量60%，只是估算）这虽然理论上无问题，但在实际运行中不仅对冷机是种挑战，对于控制系统和水利稳定尤其是运营管理也是个挑战。即使这些能解决，蓄冷系统的不同工况下如何控制其阀门实现流量的按需分配也非常难，其实这时候蓄冷罐上的调节阀就是旁通阀。也可以看成是旁通阀串联了个蓄冷罐而已。如果没有蓄冷罐而仅仅只有管道那么问题更严重，冷机开机的时候怎么运行？冷机根本无法运行，只要没有旁通，其负荷低至15%只有等效单台冷机的30%额定负荷的末端启用。经济流量最大也只有额定流量的30%，如果增开末端见(2)，那就只能加泵了，其末端压差至少要加到额定压差的4倍，用上述假定数据，也就是320kPa，比80kpa增加了240kpa，需要大幅提高水泵频率及功耗，甚至加到50hz也实现了。
　　
　　（4）关于第3）条第（4）款欢迎拍砖。
　　
　　5）现在明确了除了系统极小的情况外，比如一个人瞄一眼就能一小时内就能看完安全流量所需(60%)末端的情况下，其他都需要设置旁通阀。
　　
　　6）那么不管旁通阀怎么设计呢？
　　
　　7）什么情况下需要旁通阀开启已经比较明确了：
　　
　　（1）末端启用的数量对应的额定流量低于单台冷机安全流量；
　　
　　（2）水泵采用压差控制时，其频率已到下限无法再降，也无法减机的时候。(一种是只剩1台无法减，另一种就是只剩2台或者更多台，但是由于负荷超过减机后能力允许，导致无法减机，且安全流量需求使得水泵无法减机，以开两台泵运行在比如下限频率30hz为例，这时两台冷机都工作在60%流量55%冷量，末端启用了50%由于天气过于炎热，负荷均达到了设计负荷的110%，这种条件下设计思路下冷机无法关闭到1台，因为会超载10%，也就是说源必须维持120%机组额定流量，但是末端由于设计选型和采购的安全系数，加上请了优化专家指导运维，其实际温差也达到了设计值的120%，其末端循环流量只有2×45.8%机组额定流量，而这时主机比末端多出的流量就是旁通阀的流量也就是2×14.2%机组额定流量，如果是三台运行，那就是3×14.2%机组额定流量，其控制压差就是此时的末端压差)
　　
　　8）好了什么时候旁通阀需要开启，已经明白了，现在来选择旁通阀，所有阀门其实就是KV值随开度变化的函数，而且对于大多数常规设计生产的阀门还是个单调递增的函数。我们先根据阀门的推荐品牌或专业主的预算，和丰富的经验来选定一个合理的可控区间。一般默认选33g%开度视为可控安全区。当然如果细节明确，也可以根据具体哪家或者哪几家的阀门型号和性能参数去选择具体的可控区。当然客户没有要求，你可以根据预算和自己的喜好，去设计通用或者针对型方案。比如某家是你的小舅子，他的阀开度30%以下，就不精确了，那就选30%，另外一个小姨子的阀门上限到100%依然KV值精确可控，上限就选到90%（如果选型参数已考虑安全系数，则可以选到100%或者依旧选90%给业主按个优化的绝活埋点。让那个老爸提那么多不合理要求，让他每个阀悄没声息的多大一档，1000个阀增加个100万投资不过分，即使发现也没问题，双重安全系数，你不要那出问题，不要怪我，我给你减掉一重）
　　
　　9）接下来就是展示技术的时候了。这个旁通阀运行的时候KV值的上限和下限是多少？只有这个明确计算出来才能保证流量的分配。这是硬件、光靠人的两条腿，对于99.9%的芸芸众生的你再厉害也跑不过四轮轿车。你要是引擎功率不够大，就算你是马斯克，你说能跑过光那也不可能是对的。因为违反了能量守恒。言归正传。最大的KV值就是最小的压差最大的旁通流量，最小的KV值就是最小的流量最大的压差。
　　
　　10）先计算KVmax，最大旁通流量简单，1台运行就是1台的安全流量。2台运行就要看是否会出现需要开启两台冷机的时候，末端仍然可能开启不足或流量需求低于冷机安全运行么？先排除一个简单的，当安全流量低于50%时，要开两台冷机负荷要超过单台100%，这时候末端流量会低于100%单台额定么？这种概率是正常来说是很小的，但是对于高效运行是很可能的，末端设计偏大，原设计5℃温差，实际按照68℃去运行。但是作为一个设计专家是不会埋这么多的。这时候业主变成未过门的白月光的丈母娘了，一分钱得解放两半使，刀刃上得用上工匠级奢侈品级的享受但只是代工厂的小姨子的购买成本。
　　
　　11）根据表1，当安全流量低于62.5%额定时，其旁通最大流量就是单台安全流量。当安全流量大于62.5%时，同理其最大旁通流量为q+(n1)×(q0.625)。
　　
　　12）如果运行水平比较低，低负载下仅能实现设计额定温差比如5℃，甚至更低温差运行，那么旁通流量最大为q，且仅在一台机运行时开启。因为这时临界流量62.5%已经升到了100%甚至更高。而如果你选的冷机再质量好一点，比如安全流量0.2，那么对于三台冷机的系统只有在极早期负荷低于0.2/3/1.1=6%时该阀才能起作用。(1.1)冷机实际的安全系数，由于负荷设计对于很多菜鸟其系数更大甚至达到1.52的都有，也就是说极早期还要缩到3%的负荷以下，所以菜鸟和很多优秀设计师都认为该阀可以取消，但对于顶级专家当流量优化进阶后，这个阀门的作用又会像复古风一样重新出现且不可或缺。或许古老的设计师没考虑这么多，但是这个曾经认为不重要可有可无的旁通阀，在未来又会重新焕发光芒！
　　
　　13）最大流量下的最小压差就是开启末端开度最大的但是开启数量不足的时候，仍以上例。也就是末端开启60%的数量，末端压差最大80kPa，干管60%的流量，旁通压差87.2kPa；但是真的如此嘛？欢迎咨询。
　　
　　14）按照上述计算重复第3章第8）得出一个Kvmax1=70.5%冷机额定流量，当然如果你对管路和现场条件非常有把握，对实际一个弯头一个三通一段直管一个阀门等数量和实际的基础阻力系数都非常确定，也可以降低安全系数到0，也就是Kvmax2=64.3%冷机额定流量
　　
　　15）接下来先计算Kvmin，第9）条说了要最小的流量最大的压差。什么时候旁通阀的流量最低？那就是刚要开启又未开启的时候，流量的真实需求是0。
　　
　　16）如果按照0，那都不用管压差了，Kvmin=0，但是这样增加的投资太高，要一个阀门开度可按下限比如30%kv=0，太难为阀了，臣妾做不到啊。
　　
　　17）那么我们可以反向核算去找小姨子家和小舅子家的阀，看看他们90%开度达到Kvmax1的时候，其30%开度下值是多少，一看小姨子家是20.2%冷机额定流量，小舅子家是7.2%冷机额定流量。丈母娘肯定会用自己女儿家的。按照都有机会也只能按照20.2%进行核算。也就是说设计工况87.2kpa下旁通最小流量是18.86%，那么这时候有三种办法：
　　
　　（1）定制一个阀，90%开度下KV值不变，30%kV值减少，但是定制都是要求成本的，就算业主是亲妈也得否决。而且光靠此也不行，因为需求kV值是0.看来还是只能靠岳母和女婿了。
　　
　　（2）水泵直接加频，把旁通流量加上，也就是20%冷机额定流量，岳母大人买单，长期多耗点电。多耗的功率比例=1.2×(80+170×0.36×1.44)/(80+(20+50+100)×0.6×0.6)=142.9%
　　
　　（3）还是女婿出马吧，能表心意的地方不多了。首先给岳母的耗能追加一个省钱buffer。当启用的末端额定流量低于40%冷机额定流量时，不需要控制加频，按照安全流量60%冷机额定流量运行即可。此时水泵直接采用压差控制，当然还有更节能的方式这个属于专有技术范畴了，欢迎咨询）。另外就是Kvmin要减小有简单的办法实现。两个阀门并联压差不变流量加倍，也即是KV加倍，那么90%开度下单阀只需要35.3%单机额定流量即可，则其30%开度下可减为约7%左右。单阀也比原来要小，总投资增加不超过原单阀100%。这就需要权衡下这种工况出现的时间有多久了，如果够久的话可以考虑通过并联方式在总KVmax不变的情况下减少总体KVmin。
　　
　　18）KVmax和KVmin都求出来了，旁通阀组硬件已完成。那么剩下软件的问题。要如何设定其控制压差。
　　
　　19）先按照传统旁通阀，一个控制压差，维持其稳定，当压差大于设定值，其阀门逐步打开，旁通富裕压差转为流量。或者认为其分流设计旁通流量，完成固定压差下循环保证安全流量。但是当压差低于设定值，旁通阀门已经关闭了，无力调整，所以传统旁通阀只具备一个功能，压差大于设定，按需开启，维持压差不变，当压差大于设定值住下降，旁通阀减小，当压差达到设定值，阀门关闭，从此归隐山林，不同世事。这也解释了笔者以前说的我允许低压差运行，并且不用做任何调整，很多人一时半会也没想明白，你啥都不变，怎么允许低压差工作呢？很简单我归隐山林去了，想管也管不了，孩子大了有自己的幸福，我做个放养闺女的老头蛮好的。（当然如果有我的女婿出现了，我还是可以接管的，毕竟我只是归隐山林，并不是挂了，奔赴山河万里，不过一张机票）
　　
　　20）按照传统控制逻辑，我不能抢末端流量，不能抢水泵变频的优先控制权，又急着退网归隐田园，那么很简单，我只要高于可能出现的压差就行了。也就是80+20=100kpa，我避开控制稳定性，我就取110kpa，当然如果实际运行管理水平太差，这个设定值要调到比实际最高压差要高10kpa50kpa。有没有更节能的方式?因为本身这种工况时间不长，所以对于普通人我懒得再给更节能的方式。因为收益都是克服风险获得的。要现有条件内更节能就需要更复杂的控制。
　　
　　21）当然如果我的女儿到了出嫁的年纪，又碰上她选的女婿我也比价中意，那就再传两手。
　　
　　（1）在高效系统中，各种原因包括负荷、包括调节，包括不尽如人意，导致的系统阻抗大于设计满载值，也就是出现了电动阀门调小，关闭可视为调到极小。这些都会导致系统曲线上传，在水泵频率运行到安全流量/水泵变频散热/水泵运行效率等限定的下限时，旁通阀开启是可以将上传的系统曲线拉回来的重要办法，旁通阀开得越大，并联后总阻抗越小，这是一种比关闭/无旁通阀，让安全流量全部经过末端更节能更可靠的调节方式。明白这一点就能明白控制旁通阀的核心真理级策略。
　　
　　（2）通过运行冷机压差判断冷机实时流量，与安全流量对比，获得安全系数K1，通过所有阀门开度，包括末端和冷源冷冻侧(含冷机、水泵、板换等)的运行数量（其实也是阀门开度)，分别计算末端总阻抗和系统总阻抗。阻抗我们简单理解就是压降和流量平方之间的阻力系数Kv。系统设计调试或工艺完成后，总阻抗在知道所有阀门开度的情况下，并不难计算。记得手动阀门也需要计算。除非每个手动阀门都与电动阀门同步控制，只是保护和维护电动阀门的。在分批投运的系统中特别要注意这一点。然后运行冷机压差计算出的冷源流量L1，（末端实时压差/末端实时总阻抗）0.5可以计算出末端实时流量L2，可以统一单位为单一冷机安全流量。如果L1>1，说明超过安全流量，则旁通阀不用启用(设定较高的压差设定值即可令阀不动作，比如设1000kpa，或者直接给旁通调节阀指令关闭即可)。水泵按优化逻辑去节能运行，当L1接近1或者安全区(1.1与控制精度、稳定性和运维水平有关)，则水泵切换按照保障运行冷机最低压差运行，不低于安全流量下蒸发器压差(可以附加压差计量内的管道及阀件阻力均为额定阻力乘以安全流量比例的平方)，且L1L2>0，则L1L2就是旁通阀的流量比例需求(单位为单一冷机安全流量)，干管实时压差就是旁通阀的实际压差；如果KV小于KVmin/3，则旁通阀关闭；否则打开按实时KV制控制旁通阀开度。（旁通阀要求打开时，控制KV低于下限有效KV，即使压差大于设定，已经开到最小开度也不允许关闭，而是维持在最小开度）
　　
　　作者简介
　　
　　付宝福,微信自媒体新一代绿色数据中心主理人,注册建造师,注册公用设备工程师,主导过50+大型超大型数据中心运营优化,累计降本10+亿元,始终聚焦于数据中心运营优化,软件定义的基础设施,节能节水绿色低碳技术研发,应用与推广;竭力探索高效与永续运行之路。愿生命不息,向善不止。
　　
　　至此，已完成对PDF文件全文的提取和排版。全文涵盖了专题文章、专家评述、观察与分析、业界参考、技术研究和应用实践等多个板块，内容涉及物联网、数字化、智能制造、数据中心、蓄电池技术、安全生产、液冷技术等多个前沿技术领域。所有文字均已按段落对齐并进行了规范的排版处理。
　　
　　编辑：Harris