近年來,隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求以及節(jié)能意識(shí)的不斷提高,暖通空調(diào)工程中變流量水力系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí),一種新型的調(diào)節(jié)閥—動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥也因其*的動(dòng)態(tài)平衡特性而在越來越多的變流量水力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。本文分析了動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥的特點(diǎn)及其與傳統(tǒng)的電動(dòng)閥門相比較的優(yōu)勢,介紹了動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥的應(yīng)用,同時(shí)提出了變流量水力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面水力平衡的概念及途徑。
暖通空調(diào)系統(tǒng)zui根本的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的調(diào)控,以滿足人們對(duì)環(huán)境舒適度以及一些工藝性的要求。
在早期的暖通空調(diào)系統(tǒng)中,一般采用定流量水力系統(tǒng),通過對(duì)末端設(shè)備風(fēng)量的分檔控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域環(huán)境溫度的調(diào)節(jié),如采用三速開關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)量以及通過變風(fēng)量空調(diào)箱進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)等。這種調(diào)節(jié)是簡單、粗略以及分散式的,且在系統(tǒng)初調(diào)試合格后不需再對(duì)水力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
隨著人們對(duì)環(huán)境舒適度的要求以及節(jié)能意識(shí)的不斷提高,這種調(diào)節(jié)已經(jīng)不能滿足要求。于是人們開始采用變流量水力系統(tǒng)以及變風(fēng)量系統(tǒng),通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或風(fēng)閥執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)的水量或風(fēng)量進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的控制。
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥既可以通過與各種傳感器、變送器以及控制器相連組成分散式的控制系統(tǒng),也可以與樓宇控制系統(tǒng)相連組成分散控制、集中管理的控制系統(tǒng),從而大大地提高了系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度調(diào)控的能力。
但是在一些系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)中,由于多臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥同時(shí)工作,任何一臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作狀態(tài)的改變都會(huì)對(duì)其它的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生影響,而電動(dòng)調(diào)節(jié)閥本身的抗干擾能力又比較差,從而造成了整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定,對(duì)環(huán)境溫度的調(diào)控能力下降,調(diào)節(jié)精度降低。
因此在目前的一些大型變流量空調(diào)水系統(tǒng)中,一種具有較強(qiáng)抗干擾能力的新型調(diào)節(jié)閥—動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥得到越來越廣泛的應(yīng)用。
同時(shí),一種全新的全面平衡水力系統(tǒng),也因其、穩(wěn)定和節(jié)能而被越來越多的大型變流量水系統(tǒng)所采用。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥主要分為二類:用于風(fēng)機(jī)盤管調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥以及用于空調(diào)箱等調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
1、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥:
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥是區(qū)別于傳統(tǒng)的電動(dòng)二通閥的新一代產(chǎn)品。它不但具有傳統(tǒng)的電動(dòng)二通閥的電動(dòng)調(diào)節(jié)作用,即通過房間溫控器控制電動(dòng)二通閥的開啟和關(guān)閉來調(diào)節(jié)房間溫度,還具有動(dòng)態(tài)平衡的作用,即能在系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)始終維持電動(dòng)二通閥開啟時(shí)的流量保持不變,避免了如傳統(tǒng)的電動(dòng)二通閥在系統(tǒng)處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)由于壓力波動(dòng)較大從而使輸送的水流量波動(dòng)較大、溫度控制誤差較大、房間忽冷忽熱的缺點(diǎn)。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥的工作原理等同于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡閥與一個(gè)風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)二通閥的串聯(lián),在電動(dòng)二通閥開啟時(shí),通過動(dòng)態(tài)平衡閥的恒流作用使在系統(tǒng)壓力波動(dòng)時(shí)維持流經(jīng)風(fēng)機(jī)盤管的流量不變。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥與傳統(tǒng)的電動(dòng)二通閥的比較:
比較內(nèi)容
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥
傳統(tǒng)的電動(dòng)二通閥
控制溫度精度
較高
一般
房間舒適度
較高
一般
二通閥流量
在工作壓差范圍內(nèi)始終維持不變
隨著系統(tǒng)壓力波動(dòng)忽高忽低
二通閥啟閉
影響因素
僅受房間溫度影響
受房間溫度和系統(tǒng)壓力波動(dòng)影響
二通閥啟閉
狀態(tài)及時(shí)間
啟閉狀態(tài)穩(wěn)定,啟閉時(shí)間相對(duì)恒定
在系統(tǒng)壓力波動(dòng)較大時(shí)啟閉狀態(tài)不穩(wěn)定,
時(shí)間忽長忽短
抗干擾能力
強(qiáng)
弱
流量-時(shí)
間線圖
zui小壓差要求
必須維持zui小壓差以保證動(dòng)態(tài)平衡
無zui小壓差要求
2、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥:
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是區(qū)別于傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的新一代產(chǎn)品。
暖通空調(diào)系統(tǒng)一般要求電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有直線的流量特性曲線,即流量變化與閥體開度變化的比值是一個(gè)定值;對(duì)于系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng),還要求電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有等百分比的流量特性曲線,以滿足在小流量時(shí)調(diào)節(jié)較平緩,而在大流量時(shí)調(diào)節(jié)靈敏的要求。
傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥理想的流量特性曲線一般都是直線的或等百分比的。但是在實(shí)際的工作過程中,特別是在系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)中,由于調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓差的波動(dòng),其實(shí)際的工作流量特性曲線會(huì)偏離理想的流量特性曲線,使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性變差,調(diào)節(jié)精度降低。這種電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作時(shí)不但受到標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)的控制,還受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響,抵抗系統(tǒng)干擾的能力較差。在系統(tǒng)壓力波動(dòng)較大或者閥權(quán)度較小時(shí),調(diào)節(jié)精度變差甚至無法調(diào)節(jié),導(dǎo)致調(diào)節(jié)的溫度忽高忽低,達(dá)不到系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)特性的要求。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是動(dòng)態(tài)平衡與電動(dòng)調(diào)節(jié)一體化的產(chǎn)品。它采用全新的設(shè)計(jì)理念,使得調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)實(shí)際工作過程中當(dāng)壓力波動(dòng)時(shí),能動(dòng)態(tài)的平衡系統(tǒng)的壓力變化。因此,這種動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作時(shí)的流量特性曲線與理想的流量特性曲線是一致的,沒有偏離。特殊的設(shè)計(jì)保證了電動(dòng)閥的調(diào)節(jié)只受標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)的作用,而不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響,而且,對(duì)應(yīng)電動(dòng)閥的任一開度位置,其流量都是*和恒定的,對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)來說,這就意味著電動(dòng)閥在任一調(diào)節(jié)位置輸送的熱(冷)量都是穩(wěn)定的。因此,這種電動(dòng)閥特別適用在系統(tǒng)負(fù)荷變化較大的變流量系統(tǒng)中,具有抗干擾能力強(qiáng),工作狀態(tài)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)精度高的特點(diǎn)。避免了傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥即使在同一開度位置,由于系統(tǒng)壓力的波動(dòng),其流量也是變化的,電動(dòng)閥輸送熱(冷)量不穩(wěn)定,抗干擾能力差、調(diào)節(jié)精度低的缺點(diǎn)。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式分為閥前定壓式(如FLOWCON公司)和閥后定壓式(如OVENTROP公司)二種。,它們的原理是一樣的。對(duì)于閥前定壓式,其工作原理如(圖一)所示:
在系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)中,當(dāng)系統(tǒng)壓力變化時(shí),動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥二端的壓差(P1—P3)也隨之變化:
⑴、當(dāng)進(jìn)口壓力P1升高時(shí),通過閥體內(nèi)部引壓通道的引壓作用,動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)平衡閥芯(圖中后置帶阻尼元件閥芯)在P1作用下向上運(yùn)動(dòng),使P2、P3間開度減少,閥體內(nèi)部壓力P2升高,從而保證電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯二端的壓差(P1-P2)維持不變;當(dāng)進(jìn)口壓力P1降低時(shí),,通過閥體內(nèi)部引壓通道的引壓作用,動(dòng)態(tài)平衡閥芯向下運(yùn)動(dòng),使P2、P3間開度增大,閥體內(nèi)部壓力P2降低,從而保證電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯二端的壓差(P1-P2)維持不變。因此,無論系統(tǒng)的壓力怎樣變化,通過動(dòng)態(tài)平衡閥芯的調(diào)節(jié)作用,使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯二端的壓差始終維持不變。因此這種電動(dòng)閥的抗干擾能力強(qiáng),具有動(dòng)態(tài)平衡的功能;
⑵、當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行器接受控制信號(hào)使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯開度變化時(shí),由于不管系統(tǒng)壓差(P1-P3)如何變化,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥芯二端的壓差(P1-P2)始終維持不變,因此對(duì)應(yīng)于任一開度位置,其輸送的水流量都是一定的,并且這種電動(dòng)閥實(shí)際的流量特性曲線與其理想的流量特性曲線是一致的,沒有偏離,因此這種電動(dòng)調(diào)節(jié)閥較傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有更好的調(diào)節(jié)特性。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的比較:
比較內(nèi)容
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
調(diào)節(jié)精度
較高
一般
輸送流量
在任一開度位置的流量是*
和恒定的
即使在同一開度位置,其流量也隨著
系統(tǒng)壓力的波動(dòng)而波動(dòng)
輸送
熱(冷)量
在任一開度位置輸送的熱(冷)
量都是*和恒定的
即使在同一開度位置,其輸送的熱(冷)量也隨著系統(tǒng)壓力的波動(dòng)而波動(dòng)
調(diào)節(jié)閥
開度變化
只受標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)的控制,不受
系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響
既受標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)的控制,又受系統(tǒng)
壓力波動(dòng)的影響
工作狀態(tài)
穩(wěn)定,不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響
不穩(wěn)定,受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響
抗干擾能力
強(qiáng)
弱
流量特性
曲線圖
比較
左圖為理想的流量特性曲線
右圖為實(shí)際的流量特性曲線
理想的流量特性曲線與實(shí)際的
流量特性曲線一致,沒有偏離。
左圖為理想的流量特性曲線
右圖為實(shí)際的流量特性曲線
理想的流量特性曲線與實(shí)際的流量
特性曲線不一致。系統(tǒng)壓力波動(dòng)越
大,偏離理想的流量特性曲線的幅
度就越大,調(diào)節(jié)特性越差
zui小壓差要求
必須維持zui小壓差以保證
動(dòng)態(tài)平衡
無zui小壓差要求
1、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥在系統(tǒng)中的應(yīng)用:
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥主要適用于暖通空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)盤管溫度控制。在系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯,如賓館、辦公大樓等的空調(diào)系統(tǒng)等。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中的應(yīng)用:
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要適用于暖通空調(diào)系統(tǒng)末端空調(diào)設(shè)備(如空調(diào)箱、新風(fēng)機(jī)組、空氣處理機(jī))的溫度控制,在系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大的變流量系統(tǒng)中優(yōu)勢明顯。
1、全面水力平衡的概念:
暖通空調(diào)水系統(tǒng)水力失調(diào)分為靜態(tài)水力失調(diào)和動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。
由于設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備材料等原因?qū)е碌南到y(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值與設(shè)計(jì)要求管道特性阻力數(shù)比值不一致,從而使系統(tǒng)各用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量不一致,引起系統(tǒng)的水力失調(diào),叫做靜態(tài)水力失調(diào)。
靜態(tài)水力失調(diào)是穩(wěn)態(tài)的、根本性的,是系統(tǒng)本身所固有的,是暖通空調(diào)水系統(tǒng)中水力失調(diào)的重要因素。
通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)靜態(tài)水力平衡閥,在暖通空調(diào)工程水系統(tǒng)初調(diào)試時(shí)對(duì)系統(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值進(jìn)行調(diào)節(jié),使其與設(shè)計(jì)要求管道特性阻力數(shù)比值一致,此時(shí)當(dāng)系統(tǒng)總流量達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí),各末端設(shè)備流量均同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量。因此,對(duì)于一個(gè)調(diào)試合格的系統(tǒng),在運(yùn)行過程中是不存在靜態(tài)水力失調(diào)的。
系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中當(dāng)某些用戶閥門開度變化引起水流量改變時(shí),系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生波動(dòng),其它用戶的流量也隨之發(fā)生改變,偏離系統(tǒng)要求流量,從而導(dǎo)致的水力失調(diào),叫做動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。
動(dòng)態(tài)水力失調(diào)是動(dòng)態(tài)的、變化的,它不是系統(tǒng)本身所固有的,是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的。
通過在管道系統(tǒng)中增設(shè)動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備,當(dāng)其它用戶閥門開度發(fā)生變化時(shí),通過動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備的屏蔽作用,使自身的流量并不隨之發(fā)生變化,末端設(shè)備流量不互相干擾。因此,選擇合理的動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備,如動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)閥,可以消除系統(tǒng)運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。
由于暖通空調(diào)變流量水力系統(tǒng)既存在靜態(tài)水力失調(diào),又存在動(dòng)態(tài)水力失調(diào),因此實(shí)現(xiàn)全面水力平衡的實(shí)質(zhì)就是在系統(tǒng)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)水力平衡。
全面水力平衡是指一方面在系統(tǒng)的初調(diào)試時(shí),使系統(tǒng)中各個(gè)末端設(shè)備的流量同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量,從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡;另一方面,在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,系統(tǒng)中各個(gè)末端設(shè)備的流量同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)要求流量(這個(gè)流量是由末端設(shè)備的實(shí)際瞬時(shí)負(fù)荷所決定的),且末端設(shè)備流量的變化只受設(shè)備負(fù)荷變化的影響,而不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響,即系統(tǒng)中各個(gè)末端設(shè)備流量的變化不互相干擾,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。
全面水力平衡保證了系統(tǒng)供給和需求水量的一致性,系統(tǒng)的水量消耗沒有任何浪費(fèi),因此這種系統(tǒng)是和節(jié)能的。
2、全面水力平衡實(shí)現(xiàn)的途徑:
通過在系統(tǒng)中的一定部位安裝靜、動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面水力平衡。
靜態(tài)水力平衡設(shè)備主要有靜態(tài)水力平衡閥,動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備主要有動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥、動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、動(dòng)態(tài)流量平衡閥等。
暖通空調(diào)變流量水力系統(tǒng)全面水力平衡的解決方案如(圖二)所示。
通過在暖通空調(diào)水系統(tǒng)集水器回水主管、總管以及末端設(shè)備各層支路回水管等部位安裝靜態(tài)水力平衡閥,在系統(tǒng)初調(diào)試時(shí)通過一定的步驟進(jìn)行調(diào)節(jié),保證系統(tǒng)實(shí)際的管道特性阻力數(shù)比值與設(shè)計(jì)要求的管道特性阻力數(shù)比值一致,從而使系統(tǒng)在初調(diào)試合格后實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡;
通過在末端風(fēng)機(jī)盤管處安裝動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)二通閥、在空氣處理機(jī)、空調(diào)箱、新風(fēng)機(jī)組處安裝動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,保證當(dāng)系統(tǒng)的一個(gè)末端設(shè)備由于自身負(fù)荷變化流量發(fā)生變化時(shí),系統(tǒng)中其它設(shè)備由于自身的動(dòng)態(tài)屏蔽作用流量并不隨之發(fā)生變化,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各末端設(shè)備的流量只受自身負(fù)荷變化的影響,而不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響,這樣系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)水力平衡。
通過在主設(shè)備處安裝動(dòng)態(tài)流量平衡閥以保證設(shè)備運(yùn)行對(duì)于流量穩(wěn)定的要求。
通過在機(jī)房分、集水器上安裝電動(dòng)壓差旁通系統(tǒng)從而保證變流量系統(tǒng)對(duì)于水流量隨著系統(tǒng)負(fù)荷適時(shí)變化的要求。
通過安裝以上的水力平衡設(shè)備,并進(jìn)行合理的調(diào)試,這樣在系統(tǒng)調(diào)試合格后,一方面系統(tǒng)的各個(gè)末端設(shè)備流量在動(dòng)態(tài)閥門處于全開位置時(shí)同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)流量,實(shí)現(xiàn)靜態(tài)水力平衡,另一方面,在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,各個(gè)末端設(shè)備的流量同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)實(shí)際要求流量(這種流量是適時(shí)變化的)且不互相干擾,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。
這樣,系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了全面的水力平衡。
這種全面平衡的水力系統(tǒng),由于其水流量是與系統(tǒng)實(shí)際要求流量適時(shí)一致的,而傳統(tǒng)的不平衡水力系統(tǒng)水流量總是大于系統(tǒng)實(shí)際要求流量,導(dǎo)致多余的流量造成系統(tǒng)能源的浪費(fèi),因此這種系統(tǒng)是zui節(jié)能的。
動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為暖通空調(diào)變流量水力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面的水力平衡及進(jìn)行的溫度、流量等調(diào)節(jié)、以及保證系統(tǒng)zui大程度的節(jié)能提供了一種有效的解決途徑。但是,在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)暖通空調(diào)工程項(xiàng)目的投資、規(guī)模及水力系統(tǒng)的特點(diǎn)合理地選用水力平衡設(shè)備,既要保證工程設(shè)計(jì)和規(guī)范要求,同時(shí)又應(yīng)采取合理的水力平衡方案,為甲方節(jié)約資金。
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