動態水力平衡對實現中央空調系統精確自控的重要性

文/王煥海 天合新源（天津）能源科技有限公司 天津 300000

為什么說即使是應用了目前最先進技術的自動控制系統也經常達不到所要求的舒適度控制效果，這并不是因為自控系統本身的不完善，而是在大多數情況下，問題的根本在于自控系統所要控制的對象本身，也就是傳輸冷（熱）量的媒介——冷（熱）水系統的水力工況！即換言之，那么我們也應該從對水力工況的控制，也就是動態水力平衡的角度來找到解決方案。

1、控制閥閥權度

為了表征和衡量控制閥調節特性偏移的程度以及后文的論證，我們再來介紹一個“閥權度”的概念。我們定義控制閥，如電動調節（兩通）閥的閥權度為β，

即閥權度=控制閥全開并流過設計流量時的閥門兩端壓差/控制閥關閉時兩端的壓差（即該環路的資用壓頭）。從定義可知閥權度是一個介于0～1的數字，它反映了當控制閥從全開到全關時，有多少額外壓差作用在閥門兩端，額外壓差增加的越多，閥權度越小，閥門的調節特性偏離理想特性——控制閥供應商所提供的閥門工作曲線的程度越嚴重，實際調節特性也就越差。例如，閥權度β=0.25，表示閥門趨于關閉時，有相當于4倍的閥門全開正常工作時的壓差作用在控制閥兩端上！通俗點解釋，當控制閥關閉時，是因為我們想降低流量，可當閥門關小時，閥門兩端所增大的壓差又會加快流過閥門流體的流速，會產生增加流量的趨勢，所以控制閥不能真正將流量降低到“所需值”，即控制閥的調節特性發生了改變！一般來講，我們建議控制閥的閥權度不應小于0.5，最小不能小于0.25。

為了更好的量化和分析問題，以典型空調水系統工況建立一個簡單的模型來計算說明。在我們所要討論的環路中，在設計工況下盤管阻力20kpa，從水泵至該環路的管路損失為65kpa，假設設計工況下我們所選的控制閥兩端的工作壓差為15kpa，則從水泵至該點所需的資用壓頭為20+15+65=100kpa。

再看一下在50%負荷情況下此控制閥的閥權度將如何變化。如前文中論述，我們以常規的末端空調設備為例，系統在50%負荷情況下設備及管路中的總流量僅為設計流量的20%左右，相應地，此時消耗在系統管路以及末端設備上的壓損僅為設計工況時的 4%， 即（65+20）＊4%=3.4kpa， 那 么 此時控制閥趨于關閉時作用在其上的實際壓頭將增大至100-3.4=96.6kpa！實際閥權度β=15/96.6≈0.155＜0.25！如此低的閥權度將意味著“振蕩控制”的問題將出現！我們付出昂貴代價所獲得的自控系統將無法實現其應有的控制效果！而且這種問題將可能在整個系統運行時間的50%-70%中出現！

結論：

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