智 慧 閥 門

工業(yè)4.0時(shí)代，流體行業(yè)數(shù)智化、網(wǎng)絡(luò)化逐步深入，融合應(yīng)用縱深拓展。作為流體輸配系統(tǒng)的重要控制部件—“閥門”在產(chǎn)業(yè)在高質(zhì)量發(fā)展過程中所起的作用日益凸顯。當(dāng)下，智慧閥門的智能水力平衡控制不僅能提升輸配能效20~50%，而且可以保障大系統(tǒng)的安全可靠與穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)再節(jié)能3%~15%。

我們?cè)谇耙黄治鲋薪榻B了樓層壓差平衡與溫差平衡的不同特性，針對(duì)風(fēng)機(jī)盤管的水系統(tǒng)支路，壓差平衡控制相對(duì)比較穩(wěn)定，且調(diào)試簡(jiǎn)捷，而溫差平衡控制則必須考慮到溫度變化的滯后性、盤管性能的下降影響以及停機(jī)后開機(jī)過程溫差不能有效傳遞的問題。

如果樓層支路除了風(fēng)機(jī)盤管房間還帶有一臺(tái)較大的空調(diào)機(jī)組/新風(fēng)機(jī)組的話，樓層壓差和溫差控制特性會(huì)發(fā)生什么變化嗎？現(xiàn)針對(duì)該末端形式，對(duì)壓差控制和溫差控制再做一個(gè)特性分析。

風(fēng)機(jī)盤管+空調(diào)機(jī)組/新風(fēng)機(jī)組樓層支路

我們首先分析下空調(diào)箱的水力和熱力特性。

盤管輸出冷量Q與水-空氣對(duì)數(shù)溫差△Tm的傳熱關(guān)系式如下：

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥受空調(diào)箱溫控器控制，帶回風(fēng)的空調(diào)機(jī)組控制回風(fēng)或者房間溫度，新風(fēng)機(jī)組控制送風(fēng)溫度。當(dāng)熱負(fù)荷變化時(shí)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度流量跟隨溫度控制目標(biāo)進(jìn)行PID連續(xù)調(diào)節(jié)，供回水的溫差也會(huì)隨著調(diào)節(jié)過程連續(xù)變化。

如果風(fēng)機(jī)是變頻調(diào)節(jié)的，同樣的熱負(fù)荷，風(fēng)量大時(shí)，需求水量小溫差大；風(fēng)量小時(shí)，需求水量大溫差小。當(dāng)盤管結(jié)垢、結(jié)灰塵后，需求水量將增大溫差將縮小，調(diào)節(jié)閥開度更大。

從空調(diào)箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥溫控特性可以看出，熱負(fù)荷和空調(diào)箱風(fēng)量決定了所需的水流量，溫差是流量調(diào)節(jié)后的結(jié)果，不可預(yù)先給定。

風(fēng)機(jī)盤管+空調(diào)機(jī)組/新風(fēng)機(jī)組樓層支路

然后再分析多個(gè)盤管+空調(diào)箱組成的樓層支路在樓層平衡閥不同控制方式和不同工況時(shí)的水力和熱力變化。

上一篇我們已經(jīng)介紹了風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)變壓差和變溫差特性。

增加空調(diào)箱末端后，水系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一些變化。

如果空調(diào)箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的水量占支路總水量的比重較小，那么支路整體水力熱力工況可以參考純風(fēng)機(jī)盤管特性。但是不管是壓差控制還是溫差控制，都需要保證空調(diào)箱末端支路壓差充足。

但是，風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行總是有可能關(guān)閉的數(shù)量較多，空調(diào)箱的用水量比重上升。例如房間使用較少，但是樓層公共區(qū)域新風(fēng)機(jī)組或者大會(huì)議室空調(diào)機(jī)組還需要保證開啟?；蛘呖照{(diào)箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的水量占支路總水量的比重本身就較大，那么樓層支路壓差控制和溫差控制就出現(xiàn)明顯差別：

在這種情況下：

01    采用壓差平衡控制時(shí)

V1~V3電動(dòng)二通閥開、V4電動(dòng)調(diào)節(jié)閥全開的情況，則壓差控制目標(biāo)△P（P1-P2）應(yīng)該按照最不利末端所需壓差進(jìn)行設(shè)置，確保所有風(fēng)機(jī)盤管以及空調(diào)箱溫控的水量均可滿足。隨著盤管換熱性能逐步下降，風(fēng)機(jī)盤管閥門占空比逐漸延長(zhǎng)，空調(diào)箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度逐漸變大，但全部盤管開啟時(shí)的流量均可保持穩(wěn)定，或者部分盤管關(guān)閉的情況下，水量有所提高，但系統(tǒng)均可穩(wěn)定運(yùn)行，舒適性要求均可保證。

02    采用溫差平衡控制時(shí)

V1~V3電動(dòng)二通閥的流量權(quán)重較小，V4電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量權(quán)重較大，則支路溫差特性要按照空調(diào)箱的水系統(tǒng)溫差特性。但是，空調(diào)箱的溫差是所需流量調(diào)節(jié)后的結(jié)果，如果溫差控制目標(biāo)△T（T2-T1）給定了，假設(shè)給定溫差偏小，實(shí)際空調(diào)箱調(diào)節(jié)后的水溫差較大，則按照溫差控制要求，溫差閥將開大，空調(diào)箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥則繼續(xù)關(guān)小，直到溫差閥全開；假設(shè)給定溫差偏大，實(shí)際空調(diào)箱調(diào)節(jié)后的水溫差較小，則按照溫差控制要求，溫差閥將關(guān)小，空調(diào)箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥則繼續(xù)開大，直到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥全開，但是溫差閥檢測(cè)溫差依舊偏小于設(shè)定值，則溫差閥繼續(xù)關(guān)小，直到空調(diào)箱的水溫差拉大到設(shè)定值，此時(shí)，空調(diào)箱的水量已不足。

從上述靜態(tài)分析看出，支路溫差控制模式可能引起較大問題。實(shí)際上，水系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)變化過程中，溫差變化特性非常復(fù)雜，加上溫度變化的滯后性，溫差控制基本上不可行。

風(fēng)機(jī)盤管+空調(diào)機(jī)組/新風(fēng)機(jī)組樓層支路

最后，我們總結(jié)一下：

01    樓層的水力平衡須優(yōu)先考慮低阻力型智能壓差平衡閥，壓差設(shè)定值適當(dāng)留有余量，可以確保不同負(fù)荷時(shí)輸配流量的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全運(yùn)行。

02    如果樓層的水力平衡采用溫差平衡閥（溫差控制），當(dāng)支路有較大空調(diào)箱末端設(shè)備時(shí)，溫差控制可能會(huì)失去穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)將影響空調(diào)箱的安全運(yùn)行，并極大浪費(fèi)能源。

03    利用智能壓差平衡閥測(cè)量的樓層流量和供回水溫差數(shù)據(jù)，作為樓層平衡壓差設(shè)定值的重要依據(jù)，通過自適應(yīng)優(yōu)化，持續(xù)提高輸配能效，實(shí)現(xiàn)輸配節(jié)能。