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空调末端主动变流量的水力平衡分析

发布时间:2021-05-07 17:09

一、热源主动变流量与末端主动变流量

供热与空调系统循环水作为热媒介质,其流量的变化是因应负荷的变化。一般的说如果负荷的变化是随时一致等比的,流量的变化应随时一致等比。为节约循环泵电耗而采取热源主动变流量措施:

多泵、少泵、大泵的配置变化、变速措施等。但其变流量为随室外温度参数连续变化或按日期争阶段改变流量。

另一种变流量工况是今天主要讨论的问题。当末端负荷不成比例、随机变化,这时系统必须采用末端的流量调控措施。居住者对室内参数的要求通过控制手段(供热的温控阀、手控阀,空调的室内参数控制的电动调节阀)产生流量要求,末端流量需求的总和形成热源流量。这种变流量工况即为末端主变流量。

末端主动变流量在技术上有如下层次概念:

1、流量变化取决于末端需求,热源循环泵控制设施不能预测流量的变化,但能感知流量的变化。

2、某一时段末端负荷不发生明显变化,这一时段内循环的变速措施为定流量变扬程。即每一瞬时流量可能是变化的,但这种变化决定于末端要求。循环泵变速措施是在末端决定的流量基础上,在最小可行的扬程点动行实现节能的目的。

二、末端主动变流量的工程意义

供热工程在过去按建筑面积收取热费时,热用户没有主动改变负荷和流量的需求,有些大型供热一程为实现节能目的采取热源的流量调控措施,具有典型的热源主动流量特征。在计热量收费的情况下,水系统具备了末端主动变流量特征。而对计量收费提高供热品质,节能运行的论说很多, 达里不再赘述。而对于计量收费时,最大热负荷不同时发生,如果采取了有效的末端主动变流量措施可以有效地调度流量需求,提高热源的供热能力。这也是计量收费对供热企业的最大利益所在。

空调工程中每一空间的冷负荷不可能的一致等比的。但空调末端的输出负荷更大的取决于风量。而不是水量有很多要求不高的一程以风量调节冷负荷,热源采取单泵,多泵运行,冬夏两套循环泵等热源主动变流量措施。在这里从效果、节能、冷源规模来阐述末端的动流的工程应用意义:

1、空调效果

对于医院制药厂等净化空调一程,为保证净化效果风量几乎是不可变的,只能采用末端主动变流量措施来改变末端负荷。

对于一般舒适性空调,低负荷期单纯降低风量造成表冷器表面温度过低引起过量析湿,室内环境过于干燥,降低舒适性。第二点,风量的减少同时导致出口风温低,射流受浮力降低, 而风量减小和浮力降低,都会导致射流提前降落于居住者活动空间,造成低温高流速引起不舒适的感觉。而末端主动变流量能很好的解决这一问题。过去在高档次一程中采用三通调节方式,尽管解决了舒适性问题,但却放弃了节能和减小冷源规模利益。

2、节能

首先,过量析湿一方面降低舒适性,另一方面也造成不必要的冷负荷增量。

第二,冷机的自动卸载是在低水温工况实现的,实际未能实现冷机的最高效率。

第三,不论水泵是否采取变还措施,小流量运行总是节能的。如果采用了变速措施,其节能效果会非常显著。

3、冷源规模

只有采取了有效末端主动流量措施,才能实现负荷的有效调度。在此基础上才能充分考虑冷负荷同时发生几率有效降低冷源机规模,包括冷水机组和循环水泵。

三、末端主动变流量的动态水力工况平衡和压差控制阀的应用

末端主动变流量的主动控制手段当然是二通电动调节阀,但电动调节阀只能实现变流量的目的,不能依靠它实现远近不同的水力工况平衡。否则就意味着近端电动调节阀在设计流量下就处在非满开度状态,而小流量处于不可控状态。其次在开机时和冷负荷上升期出现室温实现的远近时序,这个时序过程也可能很长。第二,应极大的提高水力工况稳定性,避免一个末端的负荷调节影响临近末端的流量,从而引起负荷未发生变化的末端被动调节动作。第三,循环水泵的变速调节不改变末端流量,使变速过程单向完成。

要同时实现上述三个目的的平衡装置,只有自力式压差控制阀。远近不平衡问题属于静态平衡问题,其解决手段很多,如缩小管径,采用静态平衡阀。但这些纯静态平衡手段,会影响动态调节的性能:如降低阀权度,使电动调节阀的调节特性恶化;不能改善甚至降低水力一况稳定性;水泵调速和电动调节阀交互作用,不能使变速过程单向完成。

压差阀的平衡调节过程为:关闭某些分支线使循环泵流量满足被调分支线的设计流量总和。使 被调分支上的电动调节置于手操全开状态。测试末端流量,通过调节控制压差值使末端流量达到设计流量值。循环步骤逐分支完成平衡调节。

这种平衡调试结果意味着每一末端装置不论远近最多可实现设计流量。而末端的小流量需求由电动调节阀自动控制完成。这意味着自力式压差控制必需是压差可调的。每一个暧通工程师都清楚的知道我们无法告知末端装置设计流量的实际阻力的真确值。而压差可调范围最低应能从10kPa调节至100kPa。

另外需要附带说明的是在末端有自力式压差控制阀的前提下,可以合理的缩小近端支线的管径,以节约管材。在有压差控制阀的前提下,不必要在任何管线上刻意构造同程系统。

四、末端主动变流量时的水泵变速控制

末端主动变流量水泵的过程不是变流量而是变扬程过程。其变速信号取值只能是远端压差信号,如果系统没有绝对的最不利回路时可取用一些次不利回路的远湍压差作为变速 信号。其控制逻辑为所有远端压差大于设定值水泵降速,任一压差小于设定值水泵增速。在北欧的供热技术文献中表述3-8个远端压差信号,在《小红学校》对空调循环泵变速控制也有详尽阐述。

采用远端压差信号的原因有两个,一是近端压差变化率低。二是远于压差控制点的支线流量降低时,控制点的实际需要压差小于控制点的控制点的设定压差。也不是这种情况水泵有进一步降还可能性。而最远点压差控制变速使水泵降速节能的可能达到最大化。

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