CN109237753A - 动态双温度平衡电动调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过在中央空调变流量系统换热盘管的进水或出水管处安装动态双温度平衡电动调节阀来实现系统水力平衡的新方法，以及实现该方法的双温度平衡电动调节阀。双温度平衡电动调节阀由水流量调节阀阀体、调节阀电动驱动器、控制器以及设备进水、出水温度传感器组成。当楼宇BA系统控制器感知设备供应区域使用负荷变化而输出改变换热强度的0‑10v或4‑20mA等标准信号给动态双温度平衡电动调节阀时，动态双温度平衡电动调节阀通过改变换热盘管水侧的平均温度来改变换热末端的气水温差、从而达到在实时非过流状态下的改变换热强度，间接改变通过换热末端的流量，实现使用侧热量输出随动变化和供给侧水量在实时达到设计指标的前提下根据负荷变流量供应，达到使用/供给两侧均平衡。

Description

动态双温度平衡电动调节阀

技术领域

本发明涉及一种变流量中央空调系统水力平衡的新方法，以及实现该方法的动态双温度平衡电动调节阀。

技术背景

中央空调变流量水系统中，为保证使用侧换热的可控性和供给侧的水力平衡，通常使用动态压差平衡电动调节阀，动态压差平衡电动调节阀利用自带的弹簧、膜片以及引压管，在阀门两端创造一个定压差的小环境，使阀门改变开度变流量时其前后压差始终一致，达到阀门开度和换热强度呈线性，便于施控。其工作方式是，楼宇BA系统控制器实时监测换热末端使用侧的回风温度，根据其与设定值的差，输出0-10v或4-20mA等标准信号给动态压差平衡电动调节阀，动态压差平衡电动调节阀据此按比例调整阀芯的行程，直接调整阀门的开度，改变供给侧水的流量，也就是改变换热末端的换热强度，改变热量输出。

动态压差平衡电动调节阀的控制策略是偏向使用侧的，也就是说直接调流量，倾向于使用侧变热量输出，供给侧的水力平衡问题是没有得到解决的。因为变流量系统的定义就是末端换热设备根据负荷变化实时改变介质流量，按需供应。这里所指的介质-水是指达到设计温差的水，也就是说设备的供回水温差不能小于设计值，因为根据W＝Q×ΔT，如果直接施控调流量Q，会导致供回水温差ΔT飘忽不定，当ΔT小于设计值时，会直接造成通过这一换热末端的水流量Q过流，因为系统总流量是不可能变大的，只能由大向小变化，而随着过流末端的产生，势必会造成欠流末端的产生，也就是说破坏了水力平衡，特别是负荷使用高峰期间，全部末端设备的大开度会造成以近冷远热(供冷时)为代表的流量失衡，所以单纯地倾向于使用侧变热量输出而不保证供给侧水的品质，是给全面水力平衡造成很大隐患的。

另外由于末端换热设备的换热盘管随着使用时间的增加，其空气侧和水侧的污垢系数也在增加，这势必会影响到换热效果，单纯改变阀门开度也并不能真实反应换热能力，而且还会造成换热不平稳、震荡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有中央空调变流量系统中动态压差平衡阀变流量调节只重使用侧，不关心供给侧，从而造成以供给侧介质-水温差变化忽大忽小为表征的水力失调。提供一种能达到使用侧换热量按需供应，供给侧水力按设计指标运行，风、水两侧均平衡的方法。此外本发明另一个要解决的技术问题是提供一种能解决使用侧和供给侧同时平衡的动态双温度平衡电动调节阀来实现以上方法。

为了解决以上技术问题，本发明通过在中央空调变流量系统末端换热盘管的供水或出水管处安装动态双温度平衡电动调节阀，并将其自带的两个温度传感器分别安装在设备的进/出水管，来实现当换热末端所供区域负荷变化，楼宇 BA系统控制器输出改变换热强度的0-10v或4-20mA等标准信号给动态双温度平衡电动调节阀时，动态双温度平衡电动调节阀通过改变换热末端供回水温差来间接调节通过换热末端的流量，实现使用侧热量输出随动变化和供给侧水量在实时达到设计指标的前提下根据负荷变流量供应，达到实时非过流的变流量换热状态，从而达到使用/供给两侧均平衡。

动态双温度平衡电动调节阀由电动调节阀和控制器组合构成，电动调节阀由阀体和电动驱动器构成，控制器由控制电路及自带的两套供/回水温度传感器构成，共同服务于换热末端；其从结构形式和作用机理两方面与传统动态压差平衡电动调节阀完全不一样。当楼宇BA系统控制器发出某换热末端换热量改变的标准信号后，其配套的动态双温度平衡电动调节阀的控制器首先接收到此标准信号，并与自带的温度传感器所感知的换热前/后的水温比对，根据其内部予置的温差值列表进行分析后，选定适合的出水温度值，并输出信号给阀门电动驱动器来调节阀门开度，改变通过换热末端的流量，改变换热盘管水侧的平均温度，使流经换热末端的载热介质-水与空气侧的热交换变化，直到末端出水温度达到选定值，保持稳态持续供应；周而复始。

适合的出水温度值是以换热末端进出水平均温度匹配换热强度综合计算得出，因为楼宇BA系统控制器发出的标准信号可以理解为换热强度指标，动态双温度平衡电动调节阀在接收到增强换热强度的信号后，即通过拉大气水温差来增强换热能力，因为换热盘管平均温度与空气侧的温差越大则会导致换热强度越激烈，反映到通过的水流，就是流量越大，当接收到最大的换热强度指标后，反应到末端的出水温度，就是设计的标准出水温度，而此时通过末端的流量也是设计允许的非过流最大流量；反之，动态双温度平衡电动调节阀在接收到减弱换热强度的信号后，即通过减小气水温差来减弱换热能力，因为换热盘管平均温度与空气侧的温差越小则会导致换热强度越弱，反映到通过的水流，就是流量越小，当接收到最小的换热强度指标后，反应到末端的出水温度，就是设计允许的最高(供冷时)出水温度，而此时通过末端的流量也是非过流的小流量；也就是说楼宇BA系统控制器发出的标准信号，由动态双温度平衡电动调节阀完全转化为设备换热后的出水温度来改变换热盘管水侧的平均温度，间接匹配流量、改变换热强度。

这就完全抛弃了传统动态压差平衡阀根据楼宇BA系统控制器发出的标准信号直接改变阀门开度来施控的思路，从换热后的结果-水温入手，既解决了使用侧按要求改变换热强度，又实现了供给侧的换热介质工况实时达到或优于设计指标，彻底避免系统水力失调的产生。同时还回避了由于换热盘管空气侧和水侧的污垢系数导致的换热效率变化，在直接调节水量、改变换热强度的传统动态平衡阀控制思路中存在的控制震荡等情况的发生。

附图说明

图1为由制冷/热主机、水泵、末端换热AHU机组(换热盘管及风机等构成) 等设备组成的中央空调变流量系统示意图；

图2是动态双温度平衡电动调节阀的第一个实施示意图。

图3是动态双温度平衡电动调节阀的第二个实施示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1为由制冷/热主机1、水泵2、末端换热AHU机组等设备组成的中央空调变流量系统示意图，通过水泵2的施压，水在系统中循环，首先经过制冷/热主机1换热携带冷/热量，当流经末端AHU机组时，经换热盘管3和风机4共同作用，完成气水换热，换热后的空气来满足室内负荷的需求，在换热盘管3的进水管或出水管处安装动态双温度平衡电动调节阀，保证AHU接收到楼宇BA系统控制器发出的改变换热指令能得以实施，维持AHU供应空间空气温度的舒适性以及供应换热水流的平衡。

图2是动态双温度平衡电动调节阀的的第一个实施示意图，动态双温度平衡电动调节阀阀体7被安装于AHU换热盘管3的出水管处，控制器5和电动驱动器6集成一体与阀体连接，控制器自带的供水温度传感器9和回水温度传感器8被分别安装在AHU换热盘管3的进水管和出水管上，控制器5出厂时内部灌注控制程序以及温度对照表。当楼宇BA系统控制器输出标准信号给控制器5 后，控制器5根据内部灌注的控制程序及温度对照表，参考供水温度传感器9 实时感应的供水温度选定合适的出水温度，并与回水温度传感器8实时感应的温度值比对，计算出电动驱动器6应实施的调节方向及幅度和步长，同步实施，由于电动驱动器6的作用，阀门阀体7通过的流量被改变，与其直通的AHU换热盘管3的流量同等改变，气水换热强度发生变化，换热盘管的出水温度发生变化，由于回水温度传感器8实时感应换热后的出水温度，当此温度值与控制器选定的合适的出水温度达到一致时，驱动器6停止继续实施，维持阀体7通过的流量，也就是维持楼宇BA系统控制器输出此标准信号的换热强度不变。

当楼宇BA系统控制器输出下一个改变换热强度的标准信号后，控制器5按相同步骤实施，通过改变AHU供回水温差来改变气水换热强度，间接调节通过其换热的流量，实现使用侧热量输出随动变化和供给侧水量在实时达到设计指标的前提下根据负荷变流量(非过流)供应，从而控制使用/供给两侧的平衡。

图3是动态双温度平衡电动调节阀的的第二个实施示意图，动态双温度平衡电动调节阀阀体7被安装于AHU换热盘管3的进水管处，控制器5和电动驱动器6集成一体与阀体连接，控制器自带的供水温度传感器9和回水温度传感器8被分别安装在AHU换热盘管3的进水管和出水管上，控制器5出厂时内部灌注控制程序以及温度对照表。当楼宇BA系统控制器输出标准信号给控制器5 后，控制器5根据内部灌注的控制程序及温度对照表，参考供水温度传感器9 实时感应的供水温度选定合适的出水温度，并与回水温度传感器8实时感应的温度值比对，计算出电动驱动器6应实施的调节方向及幅度和步长，同步实施，由于电动驱动器6的作用，阀门阀体7通过的流量被改变，与其直通的AHU换热盘管3的流量同等改变，气水换热强度发生变化，换热盘管的出水温度发生变化，由于回水温度传感器8实时感应换热后的出水温度，当此温度值与控制器选定的合适的出水温度达到一致时，驱动器6停止继续实施，维持阀体7通过的流量，也就是维持楼宇BA系统控制器输出此标准信号的换热强度不变。

当楼宇BA系统控制器输出下一个改变换热强度的标准信号后，控制器5按相同步骤实施，通过改变AHU供回水温差来改变气水换热强度，间接调节通过其换热的流量，实现使用侧热量输出随动变化和供给侧水量在实时达到设计指标的前提下根据负荷变流量(非过流)供应，从而控制使用/供给两侧的平衡。

Claims (8)

1.一种变流量空调系统水力平衡的新方法，其特征在于：在换热盘管的供水或出水管处安装动态双温度平衡电动调节阀。

2.实现权利要求1所述平衡方法的动态双温度平衡电动调节阀，由电动调节阀和控制器组合构成，电动调节阀由阀体和电动驱动器构成，控制器由控制电路及自带的两套供/回水温度传感器构成，其特征在于：控制器、温度传感器和电动驱动器集成在一起与阀体相连。

3.根据权利要求2所述的动态双温度平衡电动调节阀，其特征在于：供/回水温度传感器为换热末端供回水的温度传感器。

4.根据权利要求2所述的动态双温度平衡电动调节阀，其特征在于：控制器内部预先灌注控制程序和温度对照表。

5.根据权利要求2所述的动态双温度平衡电动调节阀，其特征在于：控制器可以接受楼宇BA系统控制器给出的0-10v或4-20m A等标准信号。

6.实现权利要求5所述的动态双温度平衡电动调节阀，其特征在于：楼宇BA系统控制器给出的0-10v或4-20m A等标准信号不是被用来直接调整阀门开度。

7.实现权利要求5所述的动态双温度平衡电动调节阀，其特征在于：楼宇BA系统控制器给出的0-10v或4-20m A等标准信号被用来改变换热末端的供回水温差，根据气水温差的大小来改变换热强度，间接调整阀门开度，改变通过流量，实现变流量换热运行。

8.实现权利要求5所述的动态双温度平衡电动调节阀，其特征在于：根据气水温差的大小来改变换热强度，间接调整阀门开度，改变通过流量，不会出现某些换热末端过流、某些换热末端欠流的情况发生，水系统会达到真正的平衡。