变流量系统全面水力平衡的核心——关键点定压差技术

图１
定压差技术的基本原理
量区间，调节能力的提高更明显。 ２用于变流量水系统实现全面水力平衡的关键点
定压差技术
２．１
当温控仪表的测量温度与设定温度一致，即目 标区域已经达到稳定状态时，要避免由于系统中其 他区域的流量调节而产生的相互干扰，很显然，只 要保证图１中Ａ，Ｃ两点间的压差△户不变就可以
变流量水系统实现全面水力平衡的要求 暖通空调变流量系统要实现全面水力平衡，必
万方数据
・ｊ２２・技术交流 须满足两个条件。
暖通空调ＨＶ＆ＡＣ
２００７年第３７卷第７期 １）系统间定压 系统间定压是指对于一个含有多个系统的大 型变流量水系统，在设计时为避免各分系统的相互 影响，应对每个分系统分别采用定压差技术定压， 从而保证各个分系统各自独立、互不干扰。 图２所示为带有两个独立分系统的变流量系 统，在每个分系统分集水器处应用了定压差技术。
４结语
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图１０压差秀通定压
综上所述，关键点定压差技术是暖通空调水系 统实现全面水力平衡的核心技术。关键点定压差技 术的应用为暖通空调系统更舒适、更经济、更节能的 运行提供了一种有效的途径。但是在实际的工程实 践中，应根据投资和系统精度要求合理地选择关键 点定压差方案，既应满足工程设计和技术规范要求， 又要考虑多方面的实际情况，为甲方节约资金。
压。
主机
闻静态水力平衡阀露固定式动态流量平衡阀
’Ｆ电动压差旁通控制系统
图２大型变流量系统的系统间定压
２）系统内分级定压 对于独立的变流量水系统，应根据系统投资和 精度要求合理地选择定压方案。通常应该按照从 主机到末端的步骤逐级对系统进行定压，对于精度 要求较高的系统，可以采用二级甚至多级定压的方 式以保证系统各末端设备各自独立、互不干扰。 图３为变流量水系统常用的系统内分级定压 方式。该系统采用二级定压方式。
图８风机盘管设备定压的另一种等效方式
开关阀，该组合阀在功能上等效于动态平衡电动开 关阀。 ３．２系统关键点定压差技术的几种应用形式
３．２．１
系统间定压形式（见图２）
３。２。２系统内分级定压形式
万方数据
・Ｉ驭・技术交流 １）分集水器一级系统定压
暖通空调ＨＶ＆ＡＣ
２００７年第３７卷第７期
①调频泵定压：如图９所示，通过调频器调节 调频泵的转速以调节进入分集水器的流量，从而保 证分集水器压差为设定压差，保证变流量系统的流 量随外界环境负荷的变化而变化。这种调节方式 由于调节了水泵转速，减少了系统运行过程中水泵 的能量消耗，较其他的调节方式能节省系统的运行 费用，但是由于它使用的调频器对电网冲击较大， 会造成一定的电磁污染，需要采用一定的电路隔离 设备，因此初投资较高。 ２）风机盘管二级定压 图１２是一种兼顾精度和经济性的风机盘管系 统定压方式，电动开关阀安装在每个风机盘管的供 水管上，压差调节阀安装在风机盘管各层水平回水 支管上，其另一个取压点接在水平供水管上，通过 压差调节阀的定压差作用以保证风机盘管水平供 回水管的压差不变，即Ａ，Ｂ两点的压差不变。
闻静态水力平衡阀囝压差调节阀 国电动调节阀 晶风机盘管电动两通阀 图３变流量水系统的系统内分级定压
万方数据
暖通空调ＨＶ＆ＡＣ ①在机房主管路分集水器处采用压差变送器 和调频泵一级定压，通过调节调频泵水流量来实现
定压；
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技术交流・】２３・
￡
②在末端风机盘管处采用在每层水平分支管 道回水管上安装压差调节阀来二级定压，由各风机 盘管支路上的电动两通阀脉冲式调节风机盘管的
参考文献： ［１］陈沛霖，岳孝芳．空调与制冷技术手册［Ｍ］．上海：同
济大学出版社，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ９９０
③自力式压差调节阀定压：如图１１所示，通 过调节自力式压差调节阀的开度调节分集水器旁 通管的旁通水流量，从而保证分集水器的压差为设 定压差。这种调节方式和压差旁通定压调节方式 一样，在运行过程中水泵的功率消耗较大，运行费 用较高，同时定压精度也较差，但是它也具有初投 资低且对外部环境没有污染的优点。
图６一种风机盘管设备定压方式
这种设备定压方式调节精度较高，但设备初投 资很高，一般很少采用。 ２）图７为风机盘管设备定压的一种等效方 式，在风机盘管进水管安装动态平衡电动开关阀 （一体阀），保证在电动阀芯开启时流量维持恒定， 通过电动阀芯的脉冲式调节来控制房间温度。
风机盘管 风机盘管
风机盘管
鸯６
图７风机盘管设备定压的一种等效方式
万方数据
暖通空调ＨＶ＆ＡＣ 来削弱或屏蔽这种干扰，常用的处理方式主要有两 种：传统的ＰＩＤ调节方式和定压差技术。 １．２传统ＰＩＤ调节方式 ＰＩＤ调节是电动调节阀根据设定温度与测量 温度的差别调节流量，其比例常数、积分时间常数 和微分时间常数是由调节阀所在空调系统的整体 状态决定的，不同空调系统ＰＩＤ参数的设定值不 一样。由于调节阀可以通过ＰＩＤ对系统进行超调 和预调，因此当流量调节的相互干扰引起目标区域 温度偏离设定温度时，它能实时地对系统进行调节 以削弱这种相互干扰。 但是，由于这种削弱干扰的方式是通过动态水 力失调引起系统压力变化一实际流量偏离一进入 末端设备流量变化一制冷（加热）量变化一目标区 域温度偏离一目标区域温度与设定温度比较一调 节仪表输出信号变化电动阀开度变化一流量干 扰纠正这些过程来实现的，而空调风系统的热惰性 非常大，因此整个调控反馈过程时间很长，还没等 电动调节阀接收反馈信号改变开度来削弱流量干 扰，又有新的流量干扰因素出现。 因此，通过这种方式来削弱流量干扰的效果是 有限的，特别是对于一些带多个电动调节阀的大型 空调系统，这种流量调节的相互干扰造成系统很难 达到平衡状态，即使达到平衡状态，也很容易受干 扰而失去平衡。 １．３定压差技术的工作原理和作用 １．３．１定压差技术的工作原理 如图１所示，当温控仪表的测量温度与设定温 度不一致时，温控仪表的输出控制信号发生变化， 电动阀的开度随之变化，从而调节流量以满足目标 区域负荷变化的要求。
图１１
主机
自力式压差调节阀定压
图９调频泵定压
②压差旁通定压：如图１０所示，通过旁通管 上的电动调节阀调节旁通水量来调节进入分集水 器的流量，保证分集水器的压差为设定压差，从而 保证变流量系统的流量随外界环境负荷变化而变 化。这种调节方式由于在系统运行过程中水泵的 转速并没有降低，功率变化不大，因此水泵的功率 消耗较大，运行费用较高，但是它具有初投资较低 且对外部环境没有污染的优点。
流量。
３
关键点定压差技术在变流量全面平衡水系统中 设备关键点定压差技术的几种应用形式
图５具有自定压功能的一体式动态平衡电动调节阀
的几种应用形式
３．１
电动阀开启时流量维持恒定。通过电动开关阀的 脉冲式调节来控制房间温度。
３．１．１空调箱（空气处理机组、新风机组、变风量 机组等）设备定压 １）图４是空调箱常用的一种设备定压方式， 压差调节阀及电动调节阀安装在空调箱（空气处理 机组、新风机组、变风量机组等）的供水管上，压差 调节阀的取压点位于电动调节阀的进出口，通过压 差调节阀的定压差作用保持电动调节阀进出口压 差恒定为设计压差。如前所述，这时电动调节阀的 流量只受由于末端设备负荷变化而导致的温度控 制信号变化的影响，而不受由于其他设备流量调节 而导致系统压力波动的影响，系统实现动态平衡， 同时由于定压差作用，电动调节阀的实际调节特性 曲线与其理想调节特性曲线一致，调节性能好。
这种方式安装方便，在风机盘管空调区域精度
图４空调箱常用的设备定压方式
要求较高的系统中应用较广泛。 ３）图８为风机盘管设备定压的另一种等效方 式，在风机盘管进水管安装动态流量平衡阀和电动
２）图５是空调箱（空气处理机组、新风机组、 变风量机组等）的另一种设备定压方式，它采用自 身具有定压功能的一体式动态平衡电动调节阀来 替代图４的压差调节阀和电动调节阀。这种阀的 功能基本等同于图４的组合阀，即一方面能避免各 并联空调箱流量调节的相互干扰，同时它的实际流 量特性与理想的流量调节特性一致，调节性能好。 ３．１．２风机盘管设备定压 １）图６为一种风机盘管设备定压方式，电动 开关阀安装在风机盘管进水管上，压差调节阀安装 在风机盘管出水管上，通过毛细管连接到电动开关 阀的进出口，保持阀门进出口压差恒定，从而保证
图１２兼顾精度和经济性的风机盘管系统定压方式
这种定压方式能够屏蔽层与层之问风机盘管 系统流量调节的相互干扰。对于同层之间的风机 盘管，如果是同程式系统或者风机盘管的数量不 多，屏蔽同层之间风机盘管流量调节的相互影响的 效果也较好；如果是异程式系统并且风机盘管的数 量较多，由于水平管道沿程阻力的影响，则离压差 调节阀较近的风机盘管受流量调节的干扰就较小， 离压差调节阀较远的风机盘管受流量调节的干扰 就较大，精度稍差。
１）静态水力平衡：在系统初调试合格后各个 末端设备的流量同时达到设计流量。这可以通过 在水系统的合理部位安装静态平衡阀，并在初调试 时按照一定的方式进行调试来实现。 ２）动态水力平衡：在系统运行过程中各个末 端设备的流量同时达到系统瞬时要求流量，并且这 些流量调节不互相干扰。在工程实际中，主要通过 在水系统的合理部位采用定压差技术（或者一些等 效替代措施）来实现。 ２．２变流量全面水力平衡系统的关键点定压差技 术 在实际的变流量水系统中，要实现全面水力平 衡，主要是对系统的关键点采用定压差技术，关键 点定压差技术主要分为以下两类。 ２．２．１设备关键点定压差技术 设备关键点定压差技术（以下简称设备定压） 主要是指在暖通空调水系统的末端设备，如空气处 理机组、变风量空调箱、新风机组、风机盘管等处采 用定压差技术。 对于空气处理机组，根据需要可以分别对表冷 段、加热段和加湿段采用定压差技术。 图ｌ是末端设备定压的典型方式，设备定压不 是对末端设备本身进行定压，而是对调节该设备流 量的电动阀两端进行定压。 不建议使用对图１中Ａ，Ｂ两点进行定压的设 备定压方式，主要的原因是由于这种定压方式使电 动阀的阀权度小于１，一般只有ｏ．５左右，相对于 Ａ，Ｃ两点定压，电动阀的调节特性下降很多。 对于风机盘管，由于选用的电动阀一般为开关 型，采用定压差技术后当电动阀开启时其流量始终 是恒定的，因此可以通过串联一个定流量阀等效替 代。 ２．２．２系统关键点定压差技术 对于较复杂的暖通空调变流量水系统，仅仅采 用设备定压是不够的，还必须在合理的部位对系统 的关键点采用定压差技术。 系统关键点定压差技术（以下简称系统定压） 是指对系统的关键点，如分集水器、主供回水管、重 要分支管道的供回水管等采用定压差技术。 系统定压又分为系统间定压和系统内分级定
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技术交流・ｊ２Ｊ・
了，这样电动阀的流量就只受目标区域温度控制信 号的影响，而不受别的因素，如由于其他末端设备 流量调节而引起的系统压力波动（即图１中Ａ，Ｂ 两点间的压力波动）的影响；当温度控制信号恒定 时，不管系统压力如何变化，流过末端设备的流量 始终保持不变。 保证电动阀两端△ｐ值不变的技术就是定压 差技术。定压差技术屏蔽干扰的实现过程是：流量 调节干扰一系统压力波动一定压差技术一流量干 扰纠正。因此这种干扰还没有影响到电动阀就在 管道中被屏蔽掉了，所以这种方式能迅速消除流量 调节之间的相互干扰，效果较好。 实际上，定压差技术是变流量系统实现动态水 力平衡的核心技术。在空调水系统的合理部位采 用定压差技术能够使系统实现全面水力平衡，这样 末端设备的流量调节就不存在相互干扰。 １．３．２定压差技术的作用 这里需要先介绍一下阀权度。阀权度是反映 调节阀在水力系统中调节特性的一个重要指标，它 决定了调节阀实际的流量特性曲线与理想的流量 特性曲线的偏离程度。 １）当阀权度为１时，表示调节阀的实际流量 特性曲线与理想的流量特性曲线一致。 ２）当阀权度小于１时，调节阀的实际流量特 性偏离理想流量特性。阀权度的数值越小，其实际 流量特性偏离理想流量特性的程度越高。 ３）调节阀选型时为兼顾调节特性和压力损耗 两个参数，阀权度一般取ｏ．３～ｏ．５，这时调节阀实 际使用时的流量特性会偏离理想的流量特性，调节 特性变差。 ４）采用定压差技术的调节阀（如图１所示）由 于其两端的压差始终维持不变，阀权度始终为１， 所以其实际的流量特性与理想的流量特性一致，具 有很好的调节特性。 综上所述，采用定压差技术，由于使调节阀的 实际流量特性曲线与理想的流量特性曲线一致，从 而极大地提高了调节阀的调节能力，特别是在小流