利用雙溫度控制閥降低冷水系統(tǒng)能1

1、利用雙溫度控制閥降低冷水系統(tǒng)能耗來(lái)源：原創(chuàng) 作者：無(wú)錫科萊恩流體控制設(shè)備有限公司 日期：15-09-050.引言“大流量、小溫差”是集中空調(diào)冷水系統(tǒng)中常見(jiàn)問(wèn)題，特別是對(duì)于空調(diào)末端以風(fēng)機(jī)盤(pán)管為主的系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行中，其總供回水溫差往往明顯低于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致輸配能耗顯著增加。如何采用有效的技術(shù)手段，提高水系統(tǒng)的運(yùn)行溫差，降低輸配系統(tǒng)的能耗，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，一直是業(yè)界關(guān)注的問(wèn)題。與空氣處理單元、新風(fēng)機(jī)組等末端相比，風(fēng)機(jī)盤(pán)管水側(cè)控制的特點(diǎn)在于采用通斷型電動(dòng)兩通閥，其控制策略為：當(dāng)室溫超過(guò)上限時(shí)，通斷型電動(dòng)兩通閥開(kāi)啟；當(dāng)室溫低于下限時(shí)，通斷型電動(dòng)兩通閥關(guān)閉。朱偉峰等人指出，在這樣的

2、系統(tǒng)中，無(wú)論是否進(jìn)行水力平衡，由于末端之間的水力影響，系統(tǒng)的總供回水溫差必然會(huì)在部分負(fù)荷工況下減?。欢捎谙到y(tǒng)在全年絕大部分時(shí)間內(nèi)運(yùn)行于部分負(fù)荷工況，所以實(shí)際測(cè)試的結(jié)果總是“大流量、小溫差”。蔡宏武歸納了實(shí)際系統(tǒng)的逐時(shí)冷量、溫差數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了朱偉峰等人的結(jié)論。Chang等人給出了定量評(píng)價(jià)末端之間水力耦合程度的指標(biāo)，以及根據(jù)該指標(biāo)估算風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)整體性能的方法。因此，為了解決風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)“大流量、小溫差”的問(wèn)題，必須從風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥的控制入手，改變控制方式，提高控制水平，使各末端都工作在合適的流量和溫差下，這是“治本”的方法；而其他措施，例如水泵變頻控制等，并不能單獨(dú)解決小溫差問(wèn)題，而是應(yīng)該配合

3、末端的控制方式進(jìn)行調(diào)整。本文從冷水系統(tǒng)節(jié)能的角度出發(fā)，對(duì)風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥控制的若干問(wèn)題進(jìn)行探討，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合通斷調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)優(yōu)點(diǎn)的控制方法，并將此方法集成于雙溫度控制閥中。最后，通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種控制方法的控制效果和節(jié)能收益。1.風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥通斷控制必然產(chǎn)生“大流量、小溫差”風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)之所以會(huì)出現(xiàn)小溫差，核心的原因在于末端之間的水力耦合。在系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，所有末端水閥全開(kāi)的工況極少出現(xiàn)，在絕大部分工況下，都會(huì)有一部分末端關(guān)閉水閥，由于末端之間的水力耦合作用，這些水閥關(guān)閉的末端會(huì)將冷水“擠向”其余末端，導(dǎo)致其余末端流量上升，超過(guò)設(shè)計(jì)值。水閥關(guān)閉的末端僅維持很小的流量，

4、對(duì)水系統(tǒng)的總溫差沒(méi)有影響；系統(tǒng)總溫差由水閥開(kāi)啟的末端決定，而這部分末端由于水流量超過(guò)設(shè)計(jì)值，所以供回水溫差低于設(shè)計(jì)值。系統(tǒng)總負(fù)荷率越低，關(guān)閉的風(fēng)機(jī)盤(pán)管越多，這種末端之間的“擠水”現(xiàn)象就越明顯，系統(tǒng)總溫差就越低。因此，當(dāng)以系統(tǒng)總供回水溫差為觀察對(duì)象時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它總是低于設(shè)計(jì)值，特別是在部分負(fù)荷工況下。下面以一個(gè)算例來(lái)說(shuō)明上述問(wèn)題。如圖1所示，一個(gè)簡(jiǎn)單的水系統(tǒng)包含6臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管末端，每個(gè)末端的額定流量為1L/s，高擋風(fēng)速下的額定供回水溫差為5。各支路的阻力系數(shù)如表1所示。圖1 系統(tǒng)示意圖表1 各支路阻力系數(shù)在所有末端閥門(mén)全開(kāi)的工況下，16號(hào)末端的相對(duì)流量（實(shí)際流量與額定流量之比）分別為1.3，1.2

5、，1.1，1.0，1.0，1.0，總供回水溫差為4.9。而如果有一半的末端關(guān)閉水閥，例如13號(hào)末端關(guān)閉水閥，則46號(hào)末端的相對(duì)流量分別上升為1.2，1.2，1.1，總供回水溫差為4.5。上述問(wèn)題的根源有以下兩點(diǎn)，一是末端之間的水力耦合是必然存在的；二是通斷調(diào)節(jié)閥沒(méi)有連續(xù)調(diào)節(jié)流量的能力，所以當(dāng)一個(gè)末端的冷水流量超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，該末端并不能自主地調(diào)低流量。因此，對(duì)于末端水閥通斷調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，無(wú)論系統(tǒng)在初始狀態(tài)下是否調(diào)至平衡狀態(tài)，都不能解決系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中的小溫差問(wèn)題。為了提高風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)的供回水溫差，常見(jiàn)的思路是在管網(wǎng)中安裝各類(lèi)水力平衡閥，消除各支路多余的資用壓差，避免各末端流量過(guò)大。然而這樣的做

6、法在實(shí)際工程中卻常常無(wú)法得到理想的效果，下面按照平衡閥的安裝位置分兩種情況分析。1）在各級(jí)輸配干管上安裝水力平衡閥。這樣的措施可以削弱輸配干管之間的不平衡性，但卻會(huì)增大末端之間的耦合程度，加重“擠水”作用。研究表明，在冷水輸配管網(wǎng)中，輸配干管阻力在管網(wǎng)總阻力中所占的比例越大，風(fēng)機(jī)盤(pán)管之間的水力影響就越嚴(yán)重，系統(tǒng)總供回水溫差就越低。例如，在上文所述的算例中，在主回水管上增加一定的阻力，使得主回水管的壓降上升2m，相應(yīng)增大水泵揚(yáng)程，使得所有末端閥門(mén)全開(kāi)工況下各末端流量不變，此時(shí)如果關(guān)閉13號(hào)末端的水閥，則46號(hào)末端的相對(duì)流量分別為1.3，1.3，1.2，總供回水溫差為4.2，與未增加主回水管阻力的

7、情況相比，總溫差下降了0.3。因此，在各級(jí)干管上安裝水力平衡閥，雖然能在極端情況（所有末端水閥全開(kāi)）下緩解水力不平衡狀況，卻會(huì)加劇部分末端開(kāi)啟時(shí)系統(tǒng)總溫差下降的程度。這就解釋了很多實(shí)際工程中雖然安裝了多級(jí)平衡閥并進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的調(diào)節(jié)，水系統(tǒng)總溫差卻依然偏低的現(xiàn)象。2）在空調(diào)末端支路上安裝平衡閥。這種方案有利于降低末端之間的耦合程度，減弱末端調(diào)節(jié)動(dòng)作之間的影響。但是，在實(shí)際運(yùn)行中各空調(diào)末端不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，各末端支路兩端的壓差始終變化，使用靜態(tài)平衡閥不僅不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，而且會(huì)在一些工況下加劇不平衡。而如果采用動(dòng)態(tài)平衡閥，例如在每個(gè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管前安裝動(dòng)態(tài)流量平衡閥，將其當(dāng)作限流器使用，則必須配給平衡閥足夠的

8、閥權(quán)度，否則難以實(shí)現(xiàn)良好的平衡效果。而且，除非每次換季都對(duì)動(dòng)態(tài)平衡閥逐個(gè)重新整定，否則無(wú)法保證在供冷供熱兩種工況下都能滿足將各末端流量維持在設(shè)計(jì)值的要求。為了解決風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)小溫差的問(wèn)題，必須改變末端水側(cè)的控制方式。如果能夠?qū)⒛┒怂y由通斷調(diào)節(jié)改為連續(xù)調(diào)節(jié)，則可以同時(shí)解決末端水力平衡和耦合影響的問(wèn)題。一方面，各個(gè)末端能夠自主動(dòng)態(tài)平衡，在輸配管網(wǎng)中不必再安裝平衡閥，在冬夏季交替時(shí)也不需重新進(jìn)行平衡工作。汪善國(guó)指出，在一般商業(yè)建筑中使用等百分比兩通閥，在自動(dòng)平衡各支路的流量之后，仍剩余足夠的閥桿行程供調(diào)節(jié)冷量。另一方面，當(dāng)一些末端降低流量時(shí)，另一部分末端可以自主關(guān)小閥門(mén)開(kāi)度，避免流量被動(dòng)地上升，

9、削弱了“擠水”現(xiàn)象的影響。而且，在部分負(fù)荷下，連續(xù)調(diào)節(jié)水閥可以將流量降低到設(shè)計(jì)值之下，將系統(tǒng)的供回水溫差提高到高于設(shè)計(jì)值的水平，大幅降低系統(tǒng)總流量，取得良好的節(jié)能效果。2.風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥連續(xù)調(diào)節(jié)存在的問(wèn)題如果將風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥改為連續(xù)調(diào)節(jié)，以下兩個(gè)問(wèn)題需要特別引起注意。1）冷負(fù)荷偏小、除濕負(fù)荷較高時(shí)的除濕問(wèn)題。通常舒適性空調(diào)在夏季利用冷水冷卻室內(nèi)空氣，同時(shí)還對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行除濕，當(dāng)室內(nèi)冷負(fù)荷較小而濕負(fù)荷不小，即熱濕比較小時(shí)，水閥開(kāi)度會(huì)關(guān)小，降低冷水流量以滿足室內(nèi)冷負(fù)荷的要求，此時(shí)表冷器的送風(fēng)溫度和含濕量較高，導(dǎo)致送風(fēng)的除濕性能惡化，造成室內(nèi)相對(duì)濕度偏高，影響室內(nèi)環(huán)境的舒適性。2）水閥開(kāi)度較小、冷水流量

10、較低時(shí)的控制問(wèn)題。根據(jù)盤(pán)管冷量冷水流量曲線，當(dāng)水閥開(kāi)度較小、冷水流量偏低時(shí)，水量的微小改變會(huì)導(dǎo)致冷量的大幅變化。圖2顯示了一個(gè)典型盤(pán)管的相對(duì)冷量相對(duì)流量曲線，其中相對(duì)冷量（流量）指實(shí)際冷量（流量）與其額定工作值之比，對(duì)于該盤(pán)管，如果相對(duì)流量低于0.2，冷量對(duì)流量的變化就會(huì)很敏感，例如相對(duì)流量由0.04增長(zhǎng)為0.08，相對(duì)冷量即由0.15增長(zhǎng)為0.30。這使得末端在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的調(diào)節(jié)特性很差，控制過(guò)程很難保持穩(wěn)定。圖2 典型盤(pán)管曲線綜上，風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥連續(xù)調(diào)節(jié)的主要問(wèn)題在于冷水流量較低時(shí)的除濕和控制調(diào)節(jié)。在這樣的工況下，采用通斷調(diào)節(jié)反而具有一定的優(yōu)勢(shì)。首先，在通斷調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟時(shí)，盤(pán)管的流量較高，除濕性

11、能有一定保證；其次，通斷調(diào)節(jié)閥非開(kāi)即關(guān)，控制簡(jiǎn)單，不存在閥門(mén)開(kāi)度較小時(shí)調(diào)節(jié)困難的問(wèn)題。3.風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥連續(xù)通斷控制策略3.1 制冷除濕工況1）控制策略介紹本文提出的風(fēng)機(jī)盤(pán)管水閥控制策略結(jié)合了連續(xù)調(diào)節(jié)和通斷調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。該策略既包含連續(xù)調(diào)節(jié)方式，又包含通斷調(diào)節(jié)方式?；厮疁囟缺挥脕?lái)判斷是采用連續(xù)調(diào)節(jié)還是通斷調(diào)節(jié)。在夏季降溫同時(shí)要求除濕時(shí)，給出回水溫度的最高限值tw，max，在常規(guī)的供水溫度、送回風(fēng)溫度下，tw，max應(yīng)當(dāng)使風(fēng)機(jī)盤(pán)管表冷器的表面平均溫度低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，從而具有一定的除濕能力。當(dāng)回水溫度低于tw，max時(shí)，采用連續(xù)調(diào)節(jié)方式，由于盤(pán)管的表面溫度不會(huì)過(guò)高，所以送風(fēng)的含濕量不會(huì)太高，即送風(fēng)具

12、有降溫能力的同時(shí)還有較強(qiáng)的除濕能力，可避免由于回水溫度過(guò)高而引起除濕性能惡化導(dǎo)致室內(nèi)相對(duì)濕度偏高的現(xiàn)象。若回水溫度在tw，max之上，說(shuō)明盤(pán)管表面溫度較高，除濕能力很差，通常這種工況對(duì)應(yīng)的供冷量和冷水流量都較低。此時(shí)，根據(jù)回風(fēng)溫度作進(jìn)一步判斷：如果回風(fēng)溫度高于其設(shè)定值，說(shuō)明盤(pán)管供冷量不夠，需要繼續(xù)調(diào)大閥門(mén)開(kāi)度，因此延續(xù)連續(xù)調(diào)節(jié)方式；如果回風(fēng)溫度低于其設(shè)定值，說(shuō)明盤(pán)管供冷量已經(jīng)足夠，若繼續(xù)沿用連續(xù)調(diào)節(jié)方式，則會(huì)進(jìn)一步降低冷水流量，而惡化末端的除濕能力和調(diào)節(jié)特性，應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥〝嗾{(diào)節(jié)方式。在連續(xù)調(diào)節(jié)和通斷調(diào)節(jié)的切換過(guò)程中，要設(shè)置控制死區(qū)，以避免閥門(mén)在兩個(gè)狀態(tài)間頻繁切換。本文提出的控制策略如圖3所示，下

13、面分別介紹回水溫度低于和高于上限值兩種情況的控制策略。圖3 風(fēng)機(jī)盤(pán)管連續(xù)通斷控制策略2）回水溫度低于上限值當(dāng)回水溫度低于上限值時(shí)，采用連續(xù)調(diào)節(jié)策略。常見(jiàn)的連續(xù)調(diào)節(jié)策略是簡(jiǎn)單的單回路閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)，即根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定值的偏差控制水閥開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。然而，房間和盤(pán)管在熱慣性和調(diào)節(jié)特性上相差很大，房間溫度對(duì)供冷量變化的反應(yīng)速度慢、線性強(qiáng)，而盤(pán)管供冷量對(duì)水閥開(kāi)度變化的反應(yīng)速度快、非線性強(qiáng)，因此，將房間和盤(pán)管直接置于一個(gè)回路中的調(diào)節(jié)質(zhì)量不好，對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象和負(fù)荷變化的適應(yīng)性差，過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性不佳。這種調(diào)節(jié)過(guò)程包含特性相差較大的對(duì)象的系統(tǒng)，適宜采用串級(jí)控制回路。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用兩套傳感器和兩個(gè)調(diào)節(jié)

14、器，兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來(lái)工作，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定，后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出送往水閥；前一個(gè)調(diào)節(jié)器稱(chēng)為主調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和調(diào)節(jié)的變量稱(chēng)為主變量，即工藝控制指標(biāo)；后一個(gè)調(diào)節(jié)器稱(chēng)為副調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和調(diào)節(jié)的變量稱(chēng)為副變量，副變量是為了穩(wěn)定主變量而引入的。本文采用的風(fēng)機(jī)盤(pán)管串級(jí)控制策略中，主變量為房間溫度ta，副變量為回水溫度tw。控制策略描述如下：主回路策略比較元件1（指圖3中編號(hào)1，下同）通過(guò)比較室內(nèi)溫度傳感器7檢測(cè)的室內(nèi)溫度ta和室內(nèi)溫度給定值ta，set，得出室內(nèi)溫度偏差值e1，主調(diào)節(jié)器2根據(jù)室內(nèi)溫度偏差值e1，通過(guò)閉環(huán)反饋算法，得出回水溫度給定值tw，set，但回水溫度給定值t

15、w，set不得高于回水溫度的最高限值tw，max。副回路策略比較元件3通過(guò)比較回水溫度傳感器8檢測(cè)的回水溫度tw和主調(diào)節(jié)器2輸出的回水溫度給定值tw，set后，得出回水溫度偏差值e2，副調(diào)節(jié)器4根據(jù)e2，通過(guò)閉環(huán)反饋算法，得出水閥開(kāi)度命令值X，水閥開(kāi)度命令值X作用于閥門(mén)及表冷器5，產(chǎn)生不同的換熱量Q，Q作用于調(diào)節(jié)對(duì)象房間6，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度ta。當(dāng)諸如供水溫度、供水壓力變化所產(chǎn)生的二次擾動(dòng)f2發(fā)生并進(jìn)入副回路時(shí)，回水溫度tw很快受到影響，通過(guò)副回路的調(diào)節(jié)作用，快速抑制其影響，因此二次擾動(dòng)f2在引起室內(nèi)溫度ta波動(dòng)之前即已被抑制，所以在滯后和時(shí)間常數(shù)較大的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)中，采用上述串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可

16、減小超調(diào)量，縮短過(guò)渡時(shí)間，提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，特別是能大大增強(qiáng)抗二次擾動(dòng)的能力，從而增強(qiáng)對(duì)水溫、水壓變化的適應(yīng)性、改善過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性、進(jìn)一步提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。3）回水溫度高于上限值根據(jù)上文的分析，當(dāng)回水溫度tw，set高于上限值tw，max時(shí)，需要分兩種情況討論。如果回風(fēng)溫度高于其設(shè)定值，則采用上文所述的串級(jí)調(diào)節(jié)策略，增大閥門(mén)開(kāi)度；如果回風(fēng)溫度低于其設(shè)定值，則切換為通斷控制；若室溫低于下限，則關(guān)閉水閥；反之，則開(kāi)啟水閥，但水閥并非全開(kāi)，而是恢復(fù)到連續(xù)調(diào)節(jié)切換到通斷調(diào)節(jié)時(shí)的開(kāi)度值。在這個(gè)開(kāi)度值上，回水溫度約等于上限值。在水閥開(kāi)啟的工況下，盤(pán)管具備一定的除濕能力，可以使得室內(nèi)相對(duì)濕度不至于過(guò)高，且回避

17、了小流量下冷量對(duì)流量變化非常敏感導(dǎo)致調(diào)節(jié)困難的問(wèn)題。3.2 供熱或供冷但沒(méi)有除濕需求的工況在冬季供熱或夏季供冷但沒(méi)有除濕需求的工況，對(duì)回水溫度可不作限制，在所有工況下都采用連續(xù)調(diào)節(jié)方式。這使得流量可以被進(jìn)一步降低，與夏季供冷除濕工況相比，可取得更顯著的節(jié)能效果。具體控制回路仍采用上文所述的串級(jí)控制系統(tǒng)。3.3 采用連續(xù)通斷控制策略的雙溫度控制閥將上述策略和硬件集成在一起，可組成兼具連續(xù)調(diào)節(jié)與通斷調(diào)節(jié)功能的控制閥。由于在該閥門(mén)的控制過(guò)程中需要測(cè)量和控制室內(nèi)空氣（回風(fēng)）溫度和回水溫度，因此稱(chēng)該閥門(mén)為雙溫度控制閥。雙溫度控制閥安裝在空調(diào)末端的回水管路上，采集副變量回水溫度的傳感器集成在閥體中，主調(diào)節(jié)

18、器、副調(diào)節(jié)器、室內(nèi)空氣（回風(fēng)）溫度傳感器等集成在閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器中；室內(nèi)控制器有一個(gè)人機(jī)界面，用于設(shè)定和顯示室內(nèi)溫度；風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置既可置于室內(nèi)控制器中，也可置于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器中。4.模擬分析4.1 冷水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái)基于冷水系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證雙溫度控制閥的控制效果和節(jié)能效果。該平臺(tái)可以在秒級(jí)時(shí)間尺度上聯(lián)合求解空調(diào)末端控制過(guò)程和水力管網(wǎng)，從而既可以檢驗(yàn)?zāi)┒碎]環(huán)控制效果，又可以計(jì)算水系統(tǒng)的整體流量、溫差和壓差。4.2 模擬對(duì)象模擬對(duì)象是一個(gè)包含50個(gè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管（FCU）的水系統(tǒng)。如圖4所示，該系統(tǒng)服務(wù)于5個(gè)樓層，每層有10臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管，每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管負(fù)責(zé)1個(gè)房間。圖4 風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)模擬設(shè)定如

19、下：1）風(fēng)機(jī)盤(pán)管選型：風(fēng)機(jī)盤(pán)管的設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度為24，設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度為7，設(shè)計(jì)供回水溫差為5。2）冷水供水溫度始終保持在7，室溫設(shè)定值為24。3）風(fēng)機(jī)盤(pán)管的風(fēng)量分為高、中、低三擋，由用戶自主調(diào)節(jié)。本算例中50個(gè)房間的風(fēng)機(jī)擋位隨機(jī)分布在3個(gè)擋位上。4）各房間的得熱量和產(chǎn)濕量隨機(jī)給定，但最高值不超過(guò)盤(pán)管的制冷能力和除濕能力。5）為了模擬實(shí)際控制過(guò)程中的各種擾動(dòng)，在房間溫度傳感器的讀數(shù)上加入幅度不超過(guò)0.2的隨機(jī)誤差。以制冷工況為例，對(duì)比計(jì)算如下兩個(gè)案例。案例一：采用雙溫度控制閥，按照上述連續(xù)通斷控制策略進(jìn)行控制，其中回水溫度上限值為15。案例二：采用傳統(tǒng)的通斷型電動(dòng)兩通閥，當(dāng)室溫高于24.5時(shí)，開(kāi)啟水

20、閥；當(dāng)室溫低于23.5時(shí)，關(guān)閉水閥。在上述兩個(gè)案例中，都沒(méi)有安裝各類(lèi)水力平衡閥。案例二末端支路的設(shè)計(jì)資用壓頭為4m，案例一則設(shè)置閥權(quán)度為0.5，并相應(yīng)增加了4m的資用壓頭。管網(wǎng)各支路的選型均一致。4.3 模擬結(jié)果1）雙溫度控制閥的房間溫濕度控制效果圖5顯示了雙溫度控制閥的動(dòng)態(tài)控制過(guò)程。在250min之前，房間得熱量較多，負(fù)荷率（房間得熱量與盤(pán)管額定供冷量之比）在70%左右波動(dòng)；控制結(jié)果顯示，水閥開(kāi)度在45%左右，房間溫度被控制在設(shè)定值（24）附近，房間相對(duì)濕度在50%左右，回水溫度約為1213。在250min之后，房間內(nèi)部發(fā)熱量下降，負(fù)荷率在30%左右波動(dòng)；控制結(jié)果顯示，水閥開(kāi)度迅速下降，當(dāng)水

21、閥開(kāi)度下降到20%左右時(shí)，回水溫度達(dá)到15，此時(shí)切換為通斷調(diào)節(jié)模式，水閥在最小開(kāi)度和20%開(kāi)度之間調(diào)節(jié)。在轉(zhuǎn)換過(guò)程和通斷調(diào)節(jié)過(guò)程中，房間溫度始終能夠穩(wěn)定地維持在設(shè)定值附近，房間相對(duì)濕度雖然有所上升，但是由于盤(pán)管仍然具有一定的除濕能力，所以也維持在70%以下，回水溫度則在15左右。值得注意的是，在上述算例中，為了考察雙溫度控制閥處理房間得熱量突變的能力，給出了房間得熱量迅速下降的工況，而為了考察其在低負(fù)荷下的除濕能力，當(dāng)房間得熱量迅速下降時(shí)，產(chǎn)濕量并沒(méi)有隨之變化，因此相對(duì)濕度升高較明顯；而實(shí)際情況下房間得熱量迅速下降往往同時(shí)帶來(lái)產(chǎn)濕量的下降，例如人員離開(kāi)房間等情況，因此相對(duì)濕度的升高不會(huì)有上述算

22、例中那樣明顯。可見(jiàn)，雙溫度控制閥采用連續(xù)通斷控制策略并使用串級(jí)控制回路，可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)房間溫度的控制，并將濕度維持在合理的范圍內(nèi)。圖5 連續(xù)通斷控制策略的房間溫濕度控制效果2）能耗對(duì)比為了研究方便，將水系統(tǒng)在給定工況下的總冷量和總流量作為該工況下的系統(tǒng)工作點(diǎn)的參數(shù)，將全年各工況下的系統(tǒng)工作點(diǎn)繪制于一張圖上，如圖6所示，該圖可以完整地反映出水系統(tǒng)的整體性能。在圖6中，總冷量和總流量都采用了相對(duì)量，其值等于工作點(diǎn)總冷量（總流量）與設(shè)計(jì)最大冷量（設(shè)計(jì)最大流量）之比。圖6中每一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率正比于該工況下的供回水溫差，因此在圖6上可以做出等溫差線。圖6 水系統(tǒng)整體性能對(duì)比圖6a顯示，對(duì)于采用雙溫度控制閥的水系統(tǒng)，總供回水溫差在大部分工況下都能保持在57之間。采用傳統(tǒng)通斷控制策略的水系統(tǒng)的總供回水溫差