暖通空調(diào)中系統(tǒng)中的定壓差技術(shù)

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1、暖通空調(diào)中系統(tǒng)中的定壓差技術(shù)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(guò)高或過(guò)低都會(huì)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(lái)根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的溫度來(lái)調(diào)節(jié)流量,同時(shí)避免在調(diào)節(jié)過(guò)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(shí)際溫度的比較、通過(guò)電動(dòng)閥來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)末端設(shè)備的水流量。電動(dòng)閥調(diào)節(jié)水流量的方式有

2、二種:(1)脈沖式調(diào)節(jié)采用開(kāi)關(guān)型電動(dòng)閥,通過(guò)控制開(kāi)關(guān)時(shí)間比來(lái)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(jī)盤(pán)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(jì)(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;(2)連續(xù)調(diào)節(jié)采用調(diào)節(jié)型電動(dòng)閥,通過(guò)對(duì)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)來(lái)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(shí)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

3、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:(1)PID參數(shù)方式PID是樓宇自控DDC及工控儀表調(diào)節(jié)計(jì)等控制儀表調(diào)節(jié)流量的主要計(jì)算方法(P-比例常數(shù)、I-積分時(shí)間常數(shù)、D-微分時(shí)間常數(shù))。對(duì)于用調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)流量的空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),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(shí)間常數(shù)I和微分時(shí)間常數(shù)D從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí),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

4、時(shí),也能實(shí)時(shí)地對(duì)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(guò)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(hào)變化—電動(dòng)閥開(kāi)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(guò)程的滯后時(shí)間較長(zhǎng),還沒(méi)等到電動(dòng)閥改變開(kāi)度來(lái)消弱原來(lái)的流量干擾,新的流量干擾又已產(chǎn)生。因此,通過(guò)這種方式來(lái)消弱流量干擾的效果是有限的,特別是對(duì)于一些帶多個(gè)電動(dòng)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

5、很容易由于受到干擾而失去平衡。(2)定壓差技術(shù)如何采取更好的方法來(lái)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(dòng)閥流量;Kv:電動(dòng)閥流量系數(shù);△P:電動(dòng)閥前后壓差)如圖1所示,當(dāng)電動(dòng)閥接受溫度控制信號(hào)改變開(kāi)度時(shí),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(diǎn)間的壓差不變)就可以了,這樣電動(dòng)閥的流量Q只受目標(biāo)區(qū)域溫度控制信號(hào)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(dòng)(即圖1A、B二點(diǎn)間的壓力波動(dòng))

6、的影響。保證△P值不變的技術(shù)就是定壓差技術(shù)。實(shí)際上,定壓差技術(shù)是暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)水力平衡的主要調(diào)節(jié)方式。實(shí)現(xiàn)了定壓差技術(shù),系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)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(shí)現(xiàn)過(guò)程是:流量調(diào)節(jié)干擾—系統(tǒng)壓力波動(dòng)—定壓差技術(shù)—流量干擾糾正。因此這種干擾實(shí)際上還沒(méi)有影響到電動(dòng)閥就在管道中被屏蔽掉了,因此通過(guò)這種方式來(lái)消除流量調(diào)節(jié)之間的相互干擾很迅速,效果較好。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(shí)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。實(shí)際上,在工程實(shí)踐中,除了圖1的定壓方式外,

7、還有壓差旁通定壓方式、調(diào)頻泵定壓方式以及對(duì)多臺(tái)末端設(shè)備集中定壓等,會(huì)在以后的篇幅中分別論述。二、變流量系統(tǒng)中定壓差技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于一個(gè)實(shí)際的變流量系統(tǒng),定壓差技術(shù)的應(yīng)用原則是:分系統(tǒng)定壓、分級(jí)定壓。1、分系統(tǒng)定壓分系統(tǒng)定壓是指對(duì)于一個(gè)含有多個(gè)系統(tǒng)的大型變流量水力系統(tǒng),在設(shè)計(jì)時(shí)為避免各水力分系統(tǒng)的相互影響,應(yīng)分別采用定壓差技術(shù),對(duì)每個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行定壓,從而保證各個(gè)分系統(tǒng)各自獨(dú)立的互不干擾的工作。如圖4所示,為帶有二個(gè)獨(dú)立分系統(tǒng)的變流量系統(tǒng),在每個(gè)分系統(tǒng)分集水器處分別應(yīng)用了定壓差技術(shù),從而保證這二個(gè)分系統(tǒng)各自獨(dú)立互不干擾的工作。2、分級(jí)定壓對(duì)于獨(dú)立的變流量水力系統(tǒng),應(yīng)

8、根據(jù)系統(tǒng)投資和精度要求合理的選擇定壓方

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