智慧阀门如何在楼层实现水力平衡控制？

智 慧 阀 门

工业4.0时代，流体行业数智化、网络化逐步深入，融合应用纵深拓展。作为流体输配系统的重要控制部件—“阀门”在产业在高质量发展过程中所起的作用日益凸显。当下，智慧阀门的智能水力平衡控制不仅能提升输配能效20~50%，而且可以保障大系统的安全可靠与稳定顺行，实现能源系统再节能3%~15%。

我们在前一篇分析中介绍了楼层压差平衡与温差平衡的不同特性，针对风机盘管的水系统支路，压差平衡控制相对比较稳定，且调试简捷，而温差平衡控制则必须考虑到温度变化的滞后性、盘管性能的下降影响以及停机后开机过程温差不能有效传递的问题。

如果楼层支路除了风机盘管房间还带有一台较大的空调机组/新风机组的话，楼层压差和温差控制特性会发生什么变化吗？现针对该末端形式，对压差控制和温差控制再做一个特性分析。

风机盘管+空调机组/新风机组楼层支路

我们首先分析下空调箱的水力和热力特性。

盘管输出冷量Q与水-空气对数温差△Tm的传热关系式如下：

电动调节阀受空调箱温控器控制，带回风的空调机组控制回风或者房间温度，新风机组控制送风温度。当热负荷变化时，电动调节阀开度流量跟随温度控制目标进行PID连续调节，供回水的温差也会随着调节过程连续变化。

如果风机是变频调节的，同样的热负荷，风量大时，需求水量小温差大；风量小时，需求水量大温差小。当盘管结垢、结灰尘后，需求水量将增大温差将缩小，调节阀开度更大。

从空调箱电动调节阀温控特性可以看出，热负荷和空调箱风量决定了所需的水流量，温差是流量调节后的结果，不可预先给定。

风机盘管+空调机组/新风机组楼层支路

然后再分析多个盘管+空调箱组成的楼层支路在楼层平衡阀不同控制方式和不同工况时的水力和热力变化。

上一篇我们已经介绍了风机盘管水系统变压差和变温差特性。

增加空调箱末端后，水系统会发生一些变化。

如果空调箱电动调节阀的水量占支路总水量的比重较小，那么支路整体水力热力工况可以参考纯风机盘管特性。但是不管是压差控制还是温差控制，都需要保证空调箱末端支路压差充足。

但是，风机盘管运行总是有可能关闭的数量较多，空调箱的用水量比重上升。例如房间使用较少，但是楼层公共区域新风机组或者大会议室空调机组还需要保证开启。或者空调箱电动调节阀的水量占支路总水量的比重本身就较大，那么楼层支路压差控制和温差控制就出现明显差别：

在这种情况下：

01    采用压差平衡控制时

V1~V3电动二通阀开、V4电动调节阀全开的情况，则压差控制目标△P（P1-P2）应该按照最不利末端所需压差进行设置，确保所有风机盘管以及空调箱温控的水量均可满足。随着盘管换热性能逐步下降，风机盘管阀门占空比逐渐延长，空调箱电动调节阀开度逐渐变大，但全部盘管开启时的流量均可保持稳定，或者部分盘管关闭的情况下，水量有所提高，但系统均可稳定运行，舒适性要求均可保证。

02    采用温差平衡控制时

V1~V3电动二通阀的流量权重较小，V4电动调节阀的流量权重较大，则支路温差特性要按照空调箱的水系统温差特性。但是，空调箱的温差是所需流量调节后的结果，如果温差控制目标△T（T2-T1）给定了，假设给定温差偏小，实际空调箱调节后的水温差较大，则按照温差控制要求，温差阀将开大，空调箱电动调节阀则继续关小，直到温差阀全开；假设给定温差偏大，实际空调箱调节后的水温差较小，则按照温差控制要求，温差阀将关小，空调箱电动调节阀则继续开大，直到电动调节阀全开，但是温差阀检测温差依旧偏小于设定值，则温差阀继续关小，直到空调箱的水温差拉大到设定值，此时，空调箱的水量已不足。

从上述静态分析看出，支路温差控制模式可能引起较大问题。实际上，水系统在动态变化过程中，温差变化特性非常复杂，加上温度变化的滞后性，温差控制基本上不可行。

风机盘管+空调机组/新风机组楼层支路

最后，我们总结一下：

01    楼层的水力平衡须优先考虑低阻力型智能压差平衡阀，压差设定值适当留有余量，可以确保不同负荷时输配流量的稳定，实现系统安全运行。

02    如果楼层的水力平衡采用温差平衡阀（温差控制），当支路有较大空调箱末端设备时，温差控制可能会失去稳定性，严重时将影响空调箱的安全运行，并极大浪费能源。

03    利用智能压差平衡阀测量的楼层流量和供回水温差数据，作为楼层平衡压差设定值的重要依据，通过自适应优化，持续提高输配能效，实现输配节能。