171一次泵变流量系统中平衡用户侧和冷热源侧温差的措施.doc

一次泵变流量系统中平衡用户侧和冷热源侧的温差的措施 武汉市建筑设计院 张再鹏 陈焰华 武汉科技大学 符永正 摘 要： 分析了一次泵变流量系统中用户侧和冷热源侧温差不一致性的原因，指出用户侧温差的变化情况与热交换器静特性、通断控制型调节阀使用情况和变风速调节法使用情况有关，其温差变化较复杂，存在一个温差带。给出了压差旁通法和温差旁通法两种平衡用户侧和冷热源侧温差的技术措施，并指出了两种旁通法的适用条件。 关键词： 一次泵变流量系统 热交换器静特性 温差带 温差旁通 1 概述 一次泵变流量系统是指系统用户侧和冷热源侧的流量都可以随负荷变化而变化的一次泵空调冷冻水系统。由于用户侧和冷热源侧构成了一个循环回路，如图1所示，因此人们普遍认为两侧的流量是一致变化的，即用户侧需要多少流量，冷热源侧就提供多少流量。此外两侧的温差也是一致变化的。 但是应该注意：两侧之间的本质联系是换热量之间的联系，即任意时刻冷热源都要保证所提供的冷（热）量正好等于用户侧所需要的冷（热）量，流量和温差联系只是一种表象。而用户侧的冷（热）量消费情况因系统而异，例如风机盘管系统中，二通阀通时，盘管换热，二通阀关时，盘管不换热；柜式空调器中，常采用流量可调型阀门，盘管一直在换热，只是换热量与开度有关。因此首先要弄清楚用户侧的换热量——流量之间的关系，才能合理确定一次泵变流量系统的管网形式和控制方式。本文将从用户侧和冷热源侧的换热量——流量关系入手，分析一次泵变流量系统应用中可能遇到的问题，并提出相应的解决措施。 图1 一次泵变流量系统 2 用户侧换热量——流量关系 用户侧的末端设备较多，包括风机盘管、柜式空调器、变风量末端装置等等。他们的换热量——流量关系有所不同，主要受三个因素的影响，下面分别讲述这三个影响因素。 2.1 热交换器静特性 这里的热交换器是指末端设备中的加热器和表冷器，不包括冷热源侧的蒸发器和冷凝器。热交换器静特性就是热交换器的换热量与流量之间的关系。当末端设备采用流量可调型阀门时，用户侧的换热量——流量关系可以用热交换器静特性表示。 热水加热器和干式表冷器的热交换器静特性如图2表示，或者用文献[1]给出的公式进行粗略计算： （1） （2） 式中 ——热水加热器和干式表冷器的相对换热量，即热交换器的换热量与设计工况换热量的比值； ——热水加热器和干式表冷器的静特性计算参数； ——热水加热器和干式表冷器的相对流量，即热交换器的流量与设计工况流量的比值； ——设计工况供水温度； ——设计工况回水温度； ——设计工况回风温度。 图2 热水加热器和干式表冷器的静特性 图3 湿式表冷器的静特性 例如，对于一个干式表冷器，当设计供回水温度为7℃/12℃，回风温度为27℃时，计算得： ，所以当负荷为设计负荷的50％时，实际流过表冷器的流量为设计流量的13.0％。因此干式表冷器的热交换器静特性较接近图2中的曲线。 对于湿式表冷器，其热交换器静特性如图3所示[2]，其中曲线1表示全热与流量之间的关系，曲线2表示显热与流量之间的关系。 由此可见，热交换器的换热量与流量成非线性关系。当供水温度一定时，相对换热量比相对流量减小得慢些。根据热量平衡得，部分负荷时，用户侧的供回水温差将增大。 2.2 通断控制型调节阀使用情况 在风机盘管系统中，常用通断控制型调节阀控制流过盘管的流量，此时单个风机盘管的流量状态只有设计流量和0流量两种状态。通时，流过盘管的流量为设计流量，供回水温差为设计温差，关时，流过盘管的流量为0，供回水温差不变，因此部分负荷时，其供回水温差保持不变。由于温差始终不变，所以风机盘管较多时，该系统的换热量与流量成正比。文献[3]也指出：风机盘管增多时，某一部分负荷下，单台风机盘管用调节阀的开启率（某一时间段内，阀门开启时间与时间段的比值）对瞬态调节阀的总开启率（所有调节阀开启率的平均值）的影响逐渐减弱，单台风机盘管的流量调节对总流量的影响逐渐减弱，因此可以认为系统的流量是连续变化的，换热量与流量成正比的关系基本成立。 2.3 变风速调节法使用情况 变风速调节法是指通过改变掠过盘管的风速达到改变换热量的调节方法。部分负荷时，通过减小风速，可以减小末端设备的换热量，此时冷冻水流量并没有跟着减小。根据热量平衡得，部分负荷时，供回水温差将减小。该调节法也有广泛应用，例如风机盘管就用到三速风机调节换热量。 2.4 用户侧温差带 以上三种因素对供回水温差的影响是不同的，部分负荷时，热交换器静特性使供回水温差增大，变风速调节法使供回水温差减小，而通断控制型调节阀保持供回水温差不变。因此在实际工程中，当受到这三种因素的共同影响时，其温差变化