CN115325679A - 双工况自调适平衡阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种双工况自调适平衡阀及其控制方法，所述平衡阀包括阀体、电动操作机构、控制器、压差传感器、温度传感器，压差传感器和温度传感器分别用于两管制检测暖通空调水系统支路的供回水管中的压力和温度；控制器根据当前所在的月份以及温度传感器所反馈的温度选择启用供冷模式或供热模式。本发明根据传热介质温度对层内的两管制暖通空调系统进行水力平衡调整，使得两管制暖通空调系统能够满足全年冷热需求，避免同层出现冷热不均现象，提高了用户的舒适度，降低为了满足最不利供冷（供热）条件而导致的用能浪费。

Description

双工况自调适平衡阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及暖通空调技术领域，尤其涉及一种双工况自调适平衡阀及其控 制方法。

背景技术

中央空调系统相较于普通分体式空调因其高能效便于集中监控，被广泛应 用与公共建筑及高档民用住宅。中央空调系统根据管制形式可以分为两管制和 四管制，两管制中冷媒和热媒管道在冬季和夏季运行时，均采用同一管道系统， 即冬季为热水和回水，而夏季利用同管道输送冷冻水(和回水)，其冷热源的切换 是在冷冻水泵房和热交换站内进行。四管制则采用单独的冷热水供水管和回水 管系统，进出水管安装转换控制阀，主要是供全年使用的空调系统，即随时都 有冷源和热源使用，通过温度调节阀控制转换阀调节冷、热水量。两管制因为 投资成本低，维护量少，是暖通空调中应用最广泛的管制方式。

暖通空调系统常用两管制系统来满足建筑夏季供冷、冬季供热的需求。夏 季水管中供冷水，冬季水管中供热水，满足末端空调设备的冷热需求。然而， 建筑的冷热需求呈现出不同的特点，夏季冷需求最大的区域在西南方向，而冬 季热需求最大的区域在北向。这就产生了一个矛盾：当两管制水系统按照夏季 的需求进行水力平衡时，同样的设置在冬季会造成西向南向区域过热，北向房 间过冷；如果按照冬季的需求进行平衡，则会出现夏季西向南向房间过热。目前， 这一问题还没有一个很好的解决方法。

两管制空调系统冷热介质共用一套管道系统，而冷热需求在层间存在区域 性差异，例如冷需求最大的区域在西南方向而冬季热需求最大的区域在北向， 对于某一工况(供热或制冷)进行了水力平衡后另一工况出现水力失调现象， 导致了两管制空调系统不能满足全年性空调系统需求，这也是两管制最大的弊 端。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种双工况自调适平衡阀及 其控制方法，以满足全年冷热需求，避免同层出现冷热不均现象。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种双工况自调适平衡阀， 应用于两管制暖通空调系统中，包括阀体、电动操作机构、控制器、压差传感 器，还包括与控制器连接的温度传感器，压差传感器和温度传感器分别用于两 管制检测暖通空调水系统支路的供回水管中的压力和温度；

控制器根据当前所在的月份以及温度传感器所反馈的温度选择启用供冷模 式或供热模式，其中，供冷模式下，根据预设的初始供冷阀位设定值V_cold调整 开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体， 使两管制暖通空调系统的水力平衡；供热模式下，根据预设的初始供热设定值 V_hot调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调 节阀体，使两管制暖通空调系统支路的水力平衡。

进一步地，根据下式计算支路流量设定值和压差设定值：

P_set＝S*Q_set ²；

其中，M_set为支路质量流量设定值，Q_t为支路所负责区域设计负荷，C_p为 水的定压比热容，Δt为供回水温差，Q_set为支路体积流量设定值，ρ为水的密度， P_set为支路压差设定值，S为支路综合阻力系数。

进一步地，控制器只在预设的供暖月份启用供热模式，当反馈的温度T≥30℃ 时启用供热模式，反馈的温度T＜30℃时启用供冷模式。

相应地，本发明实施例还提供了一种双工况自调适平衡阀的控制方法，包 括：

步骤1：判断当前时间是否处于预设的供暖月份，若否则选择启用供冷模式， 若是则进入步骤2；

步骤2：判断当前温度传感器所反馈的温度是否小于30℃，若是则启用供 冷模式，若否，则启用供热模式。

进一步地，供冷模式下，根据预设的初始供冷阀位设定值V_cold调整开度， 再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，使两 管制暖通空调系统的水力平衡；供热模式下，根据预设的初始供热设定值V_hot调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节 阀体，使两管制暖通空调系统支路的水力平衡。

进一步地，根据下式计算支路流量设定值和压差设定值：

P_set＝S*Q_set ²；

其中，M_set为支路质量流量设定值，Q_t为支路所负责区域设计负荷，C_p为 水的定压比热容，Δt为供回水温差，Q_set为支路体积流量设定值，ρ为水的密度， P_set为支路压差设定值，S为支路综合阻力系数。

本发明的有益效果为：本发明根据传热介质温度对层内两管制暖通空调系 统进行水力平衡调整，使得两管制暖通空调系统能够满足全年冷热需求，避免 同层出现冷热不均现象，提高了用户的舒适度，降低为了满足最不利供冷(供 热)条件而导致的用能浪费。

附图说明

图1是两管制暖通空调系统的原理框图。

图2是本发明实施例的双工况自调适平衡阀的控制方法的流程示意图。

附图标号说明

1-供水母管，2-会水母管，3-电动阀，4-风机盘管，5-温度传感器，6-压差 平衡阀，7-静态平衡阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征 可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例的双工况自调适平衡阀包括阀体、电动操作机构、控制器、 压差传感器以及与控制器连接的温度传感器。压差传感器和温度传感器分别用 于两管制检测暖通空调水系统支路的供回水管中的压力和温度。

本发明应用于两管制暖通空调系统中，请参照图1～图2，本发明的双工况 自调适平衡阀在现有的动态(流量或压差)平衡阀(动态流量平衡阀亦称自力 式流量控制阀、自力式平衡阀、定流量阀、自动平衡阀等，它是跟据系统工况 变动而自动变化阻力系数，在一定的压差范围内，可以有效地控制通过的流量 保持一个常值，即当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小的动作能够 保持流量不增大，反之，当压差减小时，阀门自动开大，流量仍照保持恒定。 这个阀可以通过人工或者电动执行器来调节流量的设定值，这个设定值一般是 体积流量。)产品基础上增加一个温度传感器。控制器增加两个设定，一个是供 冷模式设定值，一个是供热模式设定值。当温度传感器感应到支路的水管供应 冷水时，启用供冷模式，平衡阀自动按供冷阀位设定值运行；当感应到水管供 应热水时，启用供热模式，平衡阀自动按供热阀位设定值运行。

本发明的双工况自调适平衡阀安装位置与本领域常规的两管制暖通空调系 统的平衡阀相同。通过本发明可实现制冷供热双工况运行条件下的水系统平衡。

控制器根据当前所在的月份以及温度传感器所反馈的温度选择启用供冷模 式或供热模式。本发明的控制器中设置有2两种控制模式。其中，供冷模式下， 根据预设的初始供冷阀位设定值V_cold调整开度，再实时计算支路流量设定值和 压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，实现动态控流功能，使两管制暖通 空调系统的水力平衡；供热模式下，根据预设的初始供热设定值V_hot调整开度， 再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，实现 动态控流功能，使两管制暖通空调系统支路的水力平衡。本发明根据夏天供冷 情况下冷量需求与冬天供热情况下的热量需求分别计算两种工况下的压差或者 流量设定值，或者通过空调系统调适的手段确定两种工况下的压差或者流量设 定值。本发明的具体阀位会为了维持设定值不变而不断变化，例如当总管流量 变化时，支管上的动态平衡阀会自动进行开关来维持支管的流量或者压差不变。

V_coldV_hot是根据水平衡调计算或适确定的，与现有的单工况动态平衡阀的阀 位设定值确定过程一样，不同的项目有不同的值，例如项目A中支管1的动态 压差平衡阀的压差经过水平衡设计计算或者及空调系统调适得出设定值为 P_set＝200Pa，此处用V_coldV_hot代表双工况自调适平衡阀的设定值是因为该平衡阀 可以是压差平衡阀也可以是流量平衡阀，设定值可以是压差设定值(P_set)，也可 以是流量设定值(Q_set)。

作为一种实施方式，根据下式计算支路流量设定值和压差设定值：

P_set＝S*Q_set ²；

其中，M_set为支路质量流量设定值(kg/s)，Q_t为支路所负责区域设计负荷 (W)，C_p为水的定压比热容(J/kg·℃)，Δt为供回水温差，一般为5℃(℃)， Q_set为支路体积流量设定值(m3/s)，ρ为水的密度(kg/m³)，P_set为支路压差设 定值(Pa)，S为支路综合阻力系数(kg/m⁷)。

作为一种实施方式，控制器中设置有计时装置，控制器只在预设的供暖月 份启用供热模式，当反馈的温度T≥30℃时启用供热模式，反馈的温度T＜30℃ 时启用供冷模式。为了避免夏天极端情况下供水管内水温高于30℃而导致压差 平衡阀误动，控制器中设置有计时装置，只有在供暖月份(例如11月、12月、 1月、2月、3月)供热模式才能使用。

请参照图2，本发明实施例的双工况自调适平衡阀的控制方法，包括：

步骤1：判断当前时间是否处于预设的供暖月份，若否则选择启用供冷模式， 若是则进入步骤2；

步骤2：判断当前温度传感器所反馈的温度是否小于30℃，若是则启用供 冷模式，若否，则启用供热模式。

作为一种实施方式，供冷模式下，根据预设的初始供冷阀位设定值V_cold调 整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀 体，使两管制暖通空调系统的水力平衡；供热模式下，根据预设的初始供热设 定值V_hot调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果 实时调节阀体，使两管制暖通空调系统支路的水力平衡。

作为一种实施方式，根据下式计算支路流量设定值和压差设定值：

P_set＝S*Q_set ²；

其中，M_set为支路质量流量设定值，Q_t为支路所负责区域设计负荷，C_p为 水的定压比热容，Δt为供回水温差，Q_set为支路体积流量设定值，ρ为水的密度， P_set为支路压差设定值，S为支路综合阻力系数。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (6)

1.一种双工况自调适平衡阀，应用于两管制暖通空调系统中，包括阀体、电动操作机构、控制器、压差传感器，其特征在于，还包括与控制器连接的温度传感器，压差传感器和温度传感器分别用于两管制检测暖通空调水系统支路的供回水管中的压力和温度；

控制器根据当前所在的月份以及温度传感器所反馈的温度选择启用供冷模式或供热模式，其中，供冷模式下，根据预设的初始供冷阀位设定值V_cold调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，使两管制暖通空调系统的水力平衡；供热模式下，根据预设的初始供热设定值V_hot调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，使两管制暖通空调系统支路的水力平衡。

2.如权利要求1所述的双工况自调适平衡阀，其特征在于，根据下式计算支路流量设定值和压差设定值：

P_set＝S*Q_set ²；

其中，M_set为支路质量流量设定值，Q_t为支路所负责区域设计负荷，C_p为水的定压比热容，Δt为供回水温差，Q_set为支路体积流量设定值，ρ为水的密度，P_set为支路压差设定值，S为支路综合阻力系数。

3.如权利要求1所述的双工况自调适平衡阀，其特征在于，控制器只在预设的供暖月份启用供热模式，当反馈的温度T≥30℃时启用供热模式，反馈的温度T＜30℃时启用供冷模式。

4.一种双工况自调适平衡阀的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1：判断当前时间是否处于预设的供暖月份，若否则选择启用供冷模式，若是则进入步骤2；

步骤2：判断当前温度传感器所反馈的温度是否小于30℃，若是则启用供冷模式，若否，则启用供热模式。

5.如权利要求4所述的双工况自调适平衡阀的控制方法，其特征在于，供冷模式下，根据预设的初始供冷阀位设定值V_cold调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，使两管制暖通空调系统的水力平衡；供热模式下，根据预设的初始供热设定值V_hot调整开度，再实时计算支路流量设定值和压差设定值，根据计算结果实时调节阀体，使两管制暖通空调系统支路的水力平衡。

6.如权利要求5所述的双工况自调适平衡阀的控制方法，其特征在于，根据下式计算支路流量设定值和压差设定值：

P_set＝S*Q_set ²；

其中，M_set为支路质量流量设定值，Q_t为支路所负责区域设计负荷，C_p为水的定压比热容，Δt为供回水温差，Q_set为支路体积流量设定值，ρ为水的密度，P_set为支路压差设定值，S为支路综合阻力系数。

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