智 慧 閥 門

工業(yè)4.0時代，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，實現(xiàn)能源系統(tǒng)再節(jié)能3%~15%。

我們在前一篇分析中介紹了樓層壓差平衡與溫差平衡的不同特性，針對風(fēng)機盤管的水系統(tǒng)支路，壓差平衡控制相對比較穩(wěn)定，且調(diào)試簡捷，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后開機過程溫差不能有效傳遞的問題。

如果樓層支路除了風(fēng)機盤管房間還帶有一臺較大的空調(diào)機組/新風(fēng)機組的話，樓層壓差和溫差控制特性會發(fā)生什么變化嗎？現(xiàn)針對該末端形式，對壓差控制和溫差控制再做一個特性分析。

風(fēng)機盤管+空調(diào)機組/新風(fēng)機組樓層支路

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-空氣對數(shù)溫差△Tm的傳熱關(guān)系式如下：

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

如果風(fēng)機是變頻調(diào)節(jié)的，同樣的熱負荷，風(fēng)量大時，需求水量小溫差大；風(fēng)量小時，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)箱電動調(diào)節(jié)閥溫控特性可以看出，熱負荷和空調(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)機盤管+空調(diào)機組/新風(fēng)機組樓層支路

然后再分析多個盤管+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的水力和熱力變化。

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

增加空調(diào)箱末端后，水系統(tǒng)會發(fā)生一些變化。

如果空調(diào)箱電動調(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)機盤管運行總是有可能關(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)機組或者大會議室空調(diào)機組還需要保證開啟?；蛘呖照{(diào)箱電動調(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

V1~V3電動二通閥開、V4電動調(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行設(shè)置，確保所有風(fēng)機盤管以及空調(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)機盤管閥門占空比逐漸延長，空調(diào)箱電動調(diào)節(jié)閥開度逐漸變大，但全部盤管開啟時的流量均可保持穩(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)定運行，舒適性要求均可保證。

02    采用溫差平衡控制時

V1~V3電動二通閥的流量權(quán)重較小，V4電動調(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)箱電動調(diào)節(jié)閥則繼續(xù)開大，直到電動調(diào)節(jié)閥全開，但是溫差閥檢測溫差依舊偏小于設(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，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。實際上，水系統(tǒng)在動態(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)機盤管+空調(diào)機組/新風(fēng)機組樓層支路

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，可以確保不同負荷時輸配流量的穩(wěn)定，實現(xiàn)系統(tǒng)安全運行。

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，溫差控制可能會失去穩(wěn)定性，嚴重時將影響空調(diào)箱的安全運行，并極大浪費能源。

03    利用智能壓差平衡閥測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，實現(xiàn)輸配節(jié)能。