一、為什么在變流量系統(tǒng)中必須使用定壓差技術(shù)
暖通空調(diào)系統(tǒng)的目的是保持目標(biāo)區(qū)域適宜的溫度。由于空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備的負(fù)荷是隨著季節(jié)以及晝夜轉(zhuǎn)換的變化而變化的,因此各末端空調(diào)設(shè)備的流量也要求隨之變化。
為保證空調(diào)系統(tǒng)的舒適節(jié)能性,即保證空調(diào)系統(tǒng)目標(biāo)區(qū)域的適宜溫度(過高或過低都會導(dǎo)致不舒適及不節(jié)能),最根本的途徑就是選擇最佳的方法來根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的溫度來調(diào)節(jié)流量,同時避免在調(diào)節(jié)過程中的相互干擾。
1、流量調(diào)節(jié)的主要方式
圖1為變流量系統(tǒng)常用的調(diào)節(jié)方式,根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的設(shè)定溫度與實際溫度的比較、通過電動閥來調(diào)節(jié)流過末端設(shè)備的水流量。
電動閥調(diào)節(jié)水流量的方式有二種:
?。?)脈沖式調(diào)節(jié)
采用開關(guān)型電動閥,通過控制開關(guān)時間比來調(diào)節(jié)流經(jīng)末端設(shè)備的平均流量,如圖2所示的風(fēng)機盤管系統(tǒng)房間溫度調(diào)節(jié)即為脈沖式調(diào)節(jié),其平均流量為:Q平均= Q設(shè)計(t1+t2+t3+t4+t5)/t0;這種調(diào)節(jié)方法適用于小流量,調(diào)節(jié)精度較低的末端設(shè)備;
?。?)連續(xù)調(diào)節(jié)
采用調(diào)節(jié)型電動閥,通過對流量的連續(xù)調(diào)節(jié)來滿足末端設(shè)備負(fù)荷變化的要求。如圖3所示的空調(diào)箱系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)即為連續(xù)調(diào)節(jié),其平均流量為:Q平均=∫t1t2Q(x)dx/(t2-t1)。這種調(diào)節(jié)方式適用于調(diào)節(jié)精度要求較高的系統(tǒng)。
2、避免流量調(diào)節(jié)相互干擾的方式
實際上,變流量系統(tǒng)末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)的相互干擾是不可避免的,我們所能做的是消弱和屏蔽這種干擾,在空調(diào)系統(tǒng)中,常用的消弱和屏蔽干擾的方式主要有以下二種:
?。?)PID參數(shù)方式
PID是樓宇自控DDC及工控儀表調(diào)節(jié)計等控制儀表調(diào)節(jié)流量的主要計算方法(P-比例常數(shù)、I-積分時間常數(shù)、D-微分時間常數(shù))。對于用調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)流量的空調(diào)系統(tǒng)來說,PID參數(shù)是由調(diào)節(jié)閥所在空調(diào)系統(tǒng)的整體狀態(tài)決定的,不同的空調(diào)系統(tǒng)PID參數(shù)的取值不一樣。由于調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)不同的系統(tǒng)要求設(shè)定不同的積分時間常數(shù)I和微分時間常數(shù)D從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的超調(diào)和預(yù)調(diào),在消弱系統(tǒng)的惰性和慣性的影響從而提高調(diào)節(jié)精度的同時,當(dāng)發(fā)生流量調(diào)節(jié)的相互干擾引起目標(biāo)區(qū)域溫度偏離時,也能實時地對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以消弱這種相互干擾。
PID方式的流量干擾糾正過程如下(如圖1):流量調(diào)節(jié)干擾—末端設(shè)備流量變化—制冷(加熱)量變化—目標(biāo)區(qū)域溫度T偏離—目標(biāo)區(qū)域溫度T與設(shè)定溫度比較—溫控器輸出信號變化—電動閥開度變化—流量干擾糾正,因此這種糾正是滯后式糾正。由于空調(diào)系統(tǒng)(特別是風(fēng)系統(tǒng))的熱惰性非常大,調(diào)節(jié)過程的滯后時間較長,還沒等到電動閥改變開度來消弱原來的流量干擾,新的流量干擾又已產(chǎn)生。因此,通過這種方式來消弱流量干擾的效果是有限的,特別是對于一些帶多個電動調(diào)節(jié)閥的大型空調(diào)系統(tǒng),這種流量調(diào)節(jié)的相互干擾造成系統(tǒng)很難達(dá)到平衡狀態(tài),即使達(dá)到平衡狀態(tài),也很容易由于受到干擾而失去平衡。
?。?)定壓差技術(shù)
如何采取更好的方法來避免流量調(diào)節(jié)的相互干擾呢?
根據(jù)流體力學(xué)的基本公式
Q=Kv × (△P)0.5 (Q:電動閥流量; Kv:電動閥流量系數(shù); △P:電動閥前后壓差)
如圖1所示,當(dāng)電動閥接受溫度控制信號改變開度時,公式中的Kv值發(fā)生變化,調(diào)節(jié)流量Q以滿足目標(biāo)區(qū)域溫度控制的要求。那么如何避免流量調(diào)節(jié)的相互干擾呢?
很顯然,只要保證公式中的△P值不變(即圖1A、C二點間的壓差不變)就可以了,這樣電動閥的流量Q只受目標(biāo)區(qū)域溫度控制信號的影響,而不受別的因素,如由于其它末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)而引起的系統(tǒng)壓力波動(即圖1A、B二點間的壓力波動)的影響。
保證△P值不變的技術(shù)就是定壓差技術(shù)。實際上,定壓差技術(shù)是暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)報考水力平衡的主要調(diào)節(jié)方式。實現(xiàn)了定壓差技術(shù),系統(tǒng)就實現(xiàn)了報考平衡,就不存在末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)的相互干擾。
由于這種屏蔽干擾的實現(xiàn)過程是:流量調(diào)節(jié)干擾—系統(tǒng)壓力波動—定壓差技術(shù)—流量干擾糾正。因此這種干擾實際上還沒有影響到電動閥就在管道中被屏蔽掉了,因此通過這種方式來消除流量調(diào)節(jié)之間的相互干擾很迅速,效果較好。來源:www.examda.com
綜上所述,在變流量系統(tǒng)中,選擇合理的流量調(diào)節(jié)方式,同時采用定壓差技術(shù),可以避免系統(tǒng)不同部位流量調(diào)節(jié)的相互干擾,從而實現(xiàn)報考水力平衡。
實際上,在工程實踐中,除了圖1的定壓方式外,還有壓差旁通定壓方式、調(diào)頻泵定壓方式以及對多臺末端設(shè)備集中定壓等,會在以后的篇幅中分別論述。