動(dòng)態(tài)水力平衡對(duì)實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)精確自控的重要性

文/王煥海 天合新源（天津）能源科技有限公司 天津 300000

為什么說即使是應(yīng)用了目前最先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)也經(jīng)常達(dá)不到所要求的舒適度控制效果，這并不是因?yàn)樽钥叵到y(tǒng)本身的不完善，而是在大多數(shù)情況下，問題的根本在于自控系統(tǒng)所要控制的對(duì)象本身，也就是傳輸冷（熱）量的媒介——冷（熱）水系統(tǒng)的水力工況！即換言之，那么我們也應(yīng)該從對(duì)水力工況的控制，也就是動(dòng)態(tài)水力平衡的角度來找到解決方案。

1、控制閥閥權(quán)度

為了表征和衡量控制閥調(diào)節(jié)特性偏移的程度以及后文的論證，我們?cè)賮斫榻B一個(gè)“閥權(quán)度”的概念。我們定義控制閥，如電動(dòng)調(diào)節(jié)（兩通）閥的閥權(quán)度為β，

即閥權(quán)度=控制閥全開并流過設(shè)計(jì)流量時(shí)的閥門兩端壓差/控制閥關(guān)閉時(shí)兩端的壓差（即該環(huán)路的資用壓頭）。從定義可知閥權(quán)度是一個(gè)介于0～1的數(shù)字，它反映了當(dāng)控制閥從全開到全關(guān)時(shí)，有多少額外壓差作用在閥門兩端，額外壓差增加的越多，閥權(quán)度越小，閥門的調(diào)節(jié)特性偏離理想特性——控制閥供應(yīng)商所提供的閥門工作曲線的程度越嚴(yán)重，實(shí)際調(diào)節(jié)特性也就越差。例如，閥權(quán)度β=0.25，表示閥門趨于關(guān)閉時(shí)，有相當(dāng)于4倍的閥門全開正常工作時(shí)的壓差作用在控制閥兩端上！通俗點(diǎn)解釋，當(dāng)控制閥關(guān)閉時(shí)，是因?yàn)槲覀兿虢档土髁浚僧?dāng)閥門關(guān)小時(shí)，閥門兩端所增大的壓差又會(huì)加快流過閥門流體的流速，會(huì)產(chǎn)生增加流量的趨勢(shì)，所以控制閥不能真正將流量降低到“所需值”，即控制閥的調(diào)節(jié)特性發(fā)生了改變！一般來講，我們建議控制閥的閥權(quán)度不應(yīng)小于0.5，最小不能小于0.25。

為了更好的量化和分析問題，以典型空調(diào)水系統(tǒng)工況建立一個(gè)簡(jiǎn)單的模型來計(jì)算說明。在我們所要討論的環(huán)路中，在設(shè)計(jì)工況下盤管阻力20kpa，從水泵至該環(huán)路的管路損失為65kpa，假設(shè)設(shè)計(jì)工況下我們所選的控制閥兩端的工作壓差為15kpa，則從水泵至該點(diǎn)所需的資用壓頭為20+15+65=100kpa。

再看一下在50%負(fù)荷情況下此控制閥的閥權(quán)度將如何變化。如前文中論述，我們以常規(guī)的末端空調(diào)設(shè)備為例，系統(tǒng)在50%負(fù)荷情況下設(shè)備及管路中的總流量?jī)H為設(shè)計(jì)流量的20%左右，相應(yīng)地，此時(shí)消耗在系統(tǒng)管路以及末端設(shè)備上的壓損僅為設(shè)計(jì)工況時(shí)的 4%， 即（65+20）＊4%=3.4kpa， 那 么 此時(shí)控制閥趨于關(guān)閉時(shí)作用在其上的實(shí)際壓頭將增大至100-3.4=96.6kpa！實(shí)際閥權(quán)度β=15/96.6≈0.155＜0.25！如此低的閥權(quán)度將意味著“振蕩控制”的問題將出現(xiàn)！我們付出昂貴代價(jià)所獲得的自控系統(tǒng)將無法實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的控制效果！而且這種問題將可能在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的50%-70%中出現(xiàn)！

結(jié)論：

以往，人們過于單方面依賴自控系統(tǒng)的作用，而忽視了自控系統(tǒng)所要控制的水系統(tǒng)本身問題的復(fù)雜性，即水力不平衡所造成危害的嚴(yán)重性。只有合理地應(yīng)用水力平衡措施，才是提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和節(jié)約能耗的有效途徑。