控制閥的特性

    在設(shè)計(jì)任何采暖與空調(diào)裝置系統(tǒng)時(shí)主要目的都是獲得舒適的室內(nèi)氣候，同時(shí)盡可能降低成本和減少運(yùn)行問題。

    在理論上，新的控制技術(shù)好像足以滿足zui苛刻的要求，能夠能夠提高舒適度并能切實(shí)節(jié)約能源。

    但在實(shí)踐中，即使zui精密的控制器也不能*實(shí)現(xiàn)其理論性能。原因很簡單：往往忽略了那些必須滿足的正確的運(yùn)行條件，而其對于舒適度和成本的重要意義是不容忽視的。

    如果我們系統(tǒng)地分析暖通空調(diào)系統(tǒng)的工作情況，往往會覺察到以下問題：   

    并非所有的房間內(nèi)都能達(dá)到所需的室溫，尤其是在發(fā)生高負(fù)荷變化之后。

    在可以達(dá)到所需的室溫時(shí)，盡管在末端裝置上使用了精密的控制器，它仍然會不斷地波動起伏。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在低負(fù)負(fù)荷和中等負(fù)荷的情況下。

    盡管生產(chǎn)裝置具有足夠的裝機(jī)容量，但卻不能在高負(fù)荷下輸送，特別是在啟動階段。

    即使用精密的控制器也不能糾正這些故障。其原因往往與循環(huán)系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)缺陷有關(guān)，主要是因?yàn)槿齻€(gè)基本條件沒有得到滿足。 

    系統(tǒng)接口處的流量必須相互兼容。

    所有末端處都必須達(dá)到設(shè)計(jì)流量。 

     控制閥兩端的壓差不能變化過大。 

     控制閥的特性 

     控制閥的特性是由水流量與閥門開度之間的關(guān)系決定的。在壓差恒定時(shí)，這兩個(gè)量用zui大值的百分比來表示。



    對于具有線性特性的閥門，水流量與閥門開度成比例關(guān)系。在低負(fù)荷和中等負(fù)荷下，由于末端裝置的非線性特性（圖1a），控制閥少許的開度就會明顯地增大通過閥門的流量。因此低負(fù)荷下控制回路就可能不穩(wěn)定。

    本文主要是有關(guān)第二個(gè)條件的一些信息，以及在末端裝置上使用二通控制閥一些啟示。

    通過選擇控制閥特性來補(bǔ)償非線性，可以解決這一問題，從而使末端裝置的輸出量與閥門開度成比例關(guān)系。

    在供水流量為其設(shè)計(jì)流量的20％時(shí)，如果末端裝置的輸出為其設(shè)計(jì)值的50％，則可以對閥門進(jìn)行設(shè)置，使它在開度達(dá)到50％時(shí)只允許有20％的設(shè)計(jì)流量。這樣，當(dāng)閥門達(dá)到50％的開度時(shí)，就可以獲得50％的熱量輸出（圖1c）。以此類推到所有流量上，我們所得到閥門的特性就可以補(bǔ)償?shù)湫湍┒藫Q熱裝置的非線性。這一特性（圖1b）稱為等百分比修正“EQM”。

    但是，要獲得這一補(bǔ)償，必須滿足兩個(gè)條件：

    如果  控制閥兩端的壓差不是恒定的，或者如果閥門尺寸過大，則控制閥特性發(fā)生偏移，就可能會影響到調(diào)節(jié)控制性能。 

      控制閥兩端的壓差必須是恒定的。

    當(dāng)  控制閥*打開時(shí)，必須能夠獲得設(shè)計(jì)流量。

    控制閥閥權(quán)度

    當(dāng)  控制閥關(guān)閉時(shí)，末端、管道和附件中的流量和壓降降低。導(dǎo)致控制閥上的壓差升高。壓差的增大會使控制閥的特性發(fā)生偏移。這種偏移可以通過控制閥閥權(quán)度表現(xiàn)出來。



    分子是恒定的，只取決于控制閥的選擇和設(shè)計(jì)流量值。

    分母對應(yīng)于回路上達(dá)到的ΔH。與所選擇的控制閥串聯(lián)安裝的平衡閥不會改變這兩個(gè)因素，因而對控制閥閥權(quán)度沒有影響。

所選擇的  控制閥應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到可能的*閥權(quán)度。根據(jù)市場供應(yīng)的產(chǎn)品范圍，一般都會尺寸偏大。平衡閥可以使控制閥*打開時(shí)獲得設(shè)計(jì)流量。使其特性更加接近理論特性，從而改善控制功能（圖3b）。 

    在一個(gè)異程分配（圖2a）中，遠(yuǎn)程回路會承受較高的ΔH變化。在低流量情況下，得到的控制閥閥權(quán)度zui差。也就是當(dāng)控制閥幾乎承受全部水泵揚(yáng)程時(shí)。



    用變速泵時(shí)，一般要使接近zui后一個(gè)回路的壓差保持恒定（圖2b）。在這種情況下，ΔH的變化將會轉(zhuǎn)移到*個(gè)回路上。

    Δp傳感器用于控制變速泵。如果它的位置接近zui后一個(gè)回路，在理論上可以將泵送成本降到zui低，但接近泵的回路也會產(chǎn)生問題。當(dāng)系統(tǒng)在平均小負(fù)荷的狀況下運(yùn)行時(shí)，這些回路可能發(fā)生流量不足；或者，如果控制閥是按照zui小Δp設(shè)計(jì)的，則在設(shè)計(jì)條件下的閥權(quán)度將會很差。為此，一個(gè)較好的折中方案就是將Δp傳感器設(shè)置在系統(tǒng)的中部與定速泵相比可以將Δp的變化減小50％以上。

    圖2c顯示了功率輸出與閥門開度之間的關(guān)系（為獲得正確全開流量而選擇的EQM控制閥，設(shè)計(jì)閥權(quán)度為0.25）。當(dāng)回路上獲得的ΔH增大時(shí)，控制閥特性可能會變差，從而使控制回路產(chǎn)生不規(guī)則振蕩。在這種情況下，采用一個(gè)局部壓差控制器可以穩(wěn)定控制閥兩端的Δp，使其閥權(quán)度接近一（圖4a）。

    調(diào)節(jié)控制閥的選擇

    在以下條件下，二通控制閥的尺寸正確：

    1- 在設(shè)計(jì)條件下*打開的控制閥可以達(dá)到設(shè)計(jì)流量。

    2- 保持足夠的控制閥閥權(quán)度，一般高于0.25。

    當(dāng)控制閥在較長時(shí)間內(nèi)保持全開時(shí)，需要滿足*個(gè)條件才能避免過流而在其他盤管中產(chǎn)生流量不足。在每天夜間停機(jī)回設(shè)后早晨啟動期間，盤管尺寸偏小時(shí)，溫控器設(shè)定在制冷工況zui低值時(shí)（這是一種常見的做法），以及控制回路不穩(wěn)定時(shí)，都會發(fā)生這種情況。