隨著人們生活品質(zhì)要求、節(jié)能意識(shí)的不斷提高以及空調(diào)系統(tǒng)的大型化，變流量水力系統(tǒng)在暖通空調(diào)工程中占據(jù)越來越重要的位置。變流量系統(tǒng)在運(yùn)行過程中各分支環(huán)路的流量是隨著外界環(huán)境負(fù)荷的變化而變化的，因此對(duì)系統(tǒng)的水力平衡和調(diào)節(jié)提出了很高的要求。目前為了解決暖通空調(diào)變流量水力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力平衡和調(diào)節(jié)問題，定壓差技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)為什么以及如何使用定壓差技術(shù)也成為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)界的一個(gè)熱點(diǎn)。
一、為什么在變流量系統(tǒng)中必須使用定壓差技術(shù)
暖通空調(diào)系統(tǒng)的目的是保持目標(biāo)區(qū)域適宜的溫度。由于空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備的負(fù)荷是隨著季節(jié)以及晝夜轉(zhuǎn)換的變化而變化的，因此各末端空調(diào)設(shè)備的流量也要求隨之變化。
為保證空調(diào)系統(tǒng)的舒適節(jié)能性，即保證空調(diào)系統(tǒng)目標(biāo)區(qū)域的適宜溫度（過高或過低都會(huì)導(dǎo)致不舒適及不節(jié)能），最根本的途徑就是選擇的方法來根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的溫度來調(diào)節(jié)流量，同時(shí)避免在調(diào)節(jié)過程中的相互干擾。
1、流量調(diào)節(jié)的主要方式
圖1為變流量系統(tǒng)常用的調(diào)節(jié)方式，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的比較、通過電動(dòng)閥來調(diào)節(jié)流過末端設(shè)備的水流量。
電動(dòng)閥調(diào)節(jié)水流量的方式有二種：
（1）脈沖式調(diào)節(jié)
采用開關(guān)型電動(dòng)閥，通過控制開關(guān)時(shí)間比來調(diào)節(jié)流經(jīng)末端設(shè)備的平均流量，如圖2所示的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)房間溫度調(diào)節(jié)即為脈沖式調(diào)節(jié)，其平均流量為：Q平均= Q設(shè)計(jì)（t1+t2+t3+t4+t5）/t0；這種調(diào)節(jié)方法適用于小流量，調(diào)節(jié)精度較低的末端設(shè)備；
（2）連續(xù)調(diào)節(jié)
采用調(diào)節(jié)型電動(dòng)閥，通過對(duì)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)來滿足末端設(shè)備負(fù)荷變化的要求。如圖3所示的空調(diào)箱系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)即為連續(xù)調(diào)節(jié)，其平均流量為：Q平均=∫t1t2Q(x)dx/(t2-t1)。這種調(diào)節(jié)方式適用于調(diào)節(jié)精度要求較高的系統(tǒng)。
2、避免流量調(diào)節(jié)相互干擾的方式
實(shí)際上，變流量系統(tǒng)末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)的相互干擾是不可避免的，我們所能做的是消弱和屏蔽這種干擾，在空調(diào)系統(tǒng)中，常用的消弱和屏蔽干擾的方式主要有以下二種：
（1）PID參數(shù)方式
PID是樓宇自控DDC及工控儀表調(diào)節(jié)計(jì)等控制儀表調(diào)節(jié)流量的主要計(jì)算方法（P-比例常數(shù)、I-積分時(shí)間常數(shù)、D-微分時(shí)間常數(shù)）。對(duì)于用調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)流量的空調(diào)系統(tǒng)來說，PID參數(shù)是由調(diào)節(jié)閥所在空調(diào)系統(tǒng)的整體狀態(tài)決定的，不同的空調(diào)系統(tǒng)PID參數(shù)的取值不一樣。由于調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)不同的系統(tǒng)要求設(shè)定不同的積分時(shí)間常數(shù)I和微分時(shí)間常數(shù)D從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的超調(diào)和預(yù)調(diào)，在消弱系統(tǒng)的惰性和慣性的影響從而提高調(diào)節(jié)精度的同時(shí)，當(dāng)發(fā)生流量調(diào)節(jié)的相互干擾引起目標(biāo)區(qū)域溫度偏離時(shí)，也能實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以消弱這種相互干擾。
PID方式的流量干擾糾正過程如下（如圖1）：流量調(diào)節(jié)干擾—末端設(shè)備流量變化—制冷（加熱）量變化—目標(biāo)區(qū)域溫度T偏離—目標(biāo)區(qū)域溫度T與設(shè)定溫度比較—溫控器輸出信號(hào)變化—電動(dòng)閥開度變化—流量干擾糾正，因此這種糾正是滯后式糾正。由于空調(diào)系統(tǒng)（特別是風(fēng)系統(tǒng)）的熱惰性非常大，調(diào)節(jié)過程的滯后時(shí)間較長(zhǎng)，還沒等到電動(dòng)閥改變開度來消弱原來的流量干擾，新的流量干擾又已產(chǎn)生。因此，通過這種方式來消弱流量干擾的效果是有限的，特別是對(duì)于一些帶多個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的大型空調(diào)系統(tǒng)，這種流量調(diào)節(jié)的相互干擾造成系統(tǒng)很難達(dá)到平衡狀態(tài)，即使達(dá)到平衡狀態(tài)，也很容易由于受到干擾而失去平衡。
（2）定壓差技術(shù)
如何采取更好的方法來避免流量調(diào)節(jié)的相互干擾呢？
根據(jù)流體力學(xué)的基本公式
Q=Kv × （△P）0.5 （Q：電動(dòng)閥流量； Kv：電動(dòng)閥流量系數(shù)； △P：電動(dòng)閥前后壓差）
如圖1所示，當(dāng)電動(dòng)閥接受溫度控制信號(hào)改變開度時(shí)，公式中的Kv值發(fā)生變化，調(diào)節(jié)流量Q以滿足目標(biāo)區(qū)域溫度控制的要求。那么如何避免流量調(diào)節(jié)的相互干擾呢？
很顯然，只要保證公式中的△P值不變（即圖1A、C二點(diǎn)間的壓差不變）就可以了，這樣電動(dòng)閥的流量Q只受目標(biāo)區(qū)域溫度控制信號(hào)的影響，而不受別的因素，如由于其它末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)而引起的系統(tǒng)壓力波動(dòng)（即圖1A、B二點(diǎn)間的壓力波動(dòng)）的影響。
保證△P值不變的技術(shù)就是定壓差技術(shù)。實(shí)際上，定壓差技術(shù)是暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)水力平衡的主要調(diào)節(jié)方式。實(shí)現(xiàn)了定壓差技術(shù)，系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡，就不存在末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)的相互干擾。
由于這種屏蔽干擾的實(shí)現(xiàn)過程是：流量調(diào)節(jié)干擾—系統(tǒng)壓力波動(dòng)—定壓差技術(shù)—流量干擾糾正。因此這種干擾實(shí)際上還沒有影響到電動(dòng)閥就在管道中被屏蔽掉了，因此通過這種方式來消除流量調(diào)節(jié)之間的相互干擾很迅速，效果較好。
綜上所述，在變流量系統(tǒng)中，選擇合理的流量調(diào)節(jié)方式，同時(shí)采用定壓差技術(shù)，可以避免系統(tǒng)不同部位流量調(diào)節(jié)的相互干擾，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。
實(shí)際上，在工程實(shí)踐中，除了圖1的定壓方式外，還有壓差旁通定壓方式、調(diào)頻泵定壓方式以及對(duì)多臺(tái)末端設(shè)備集中定壓等，會(huì)在以后的篇幅中分別論述。
一、為什么在變流量系統(tǒng)中必須使用定壓差技術(shù)
暖通空調(diào)系統(tǒng)的目的是保持目標(biāo)區(qū)域適宜的溫度。由于空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備的負(fù)荷是隨著季節(jié)以及晝夜轉(zhuǎn)換的變化而變化的，因此各末端空調(diào)設(shè)備的流量也要求隨之變化。
為保證空調(diào)系統(tǒng)的舒適節(jié)能性，即保證空調(diào)系統(tǒng)目標(biāo)區(qū)域的適宜溫度（過高或過低都會(huì)導(dǎo)致不舒適及不節(jié)能），最根本的途徑就是選擇的方法來根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的溫度來調(diào)節(jié)流量，同時(shí)避免在調(diào)節(jié)過程中的相互干擾。
1、流量調(diào)節(jié)的主要方式
圖1為變流量系統(tǒng)常用的調(diào)節(jié)方式，根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的比較、通過電動(dòng)閥來調(diào)節(jié)流過末端設(shè)備的水流量。
電動(dòng)閥調(diào)節(jié)水流量的方式有二種：
（1）脈沖式調(diào)節(jié)
采用開關(guān)型電動(dòng)閥，通過控制開關(guān)時(shí)間比來調(diào)節(jié)流經(jīng)末端設(shè)備的平均流量，如圖2所示的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)房間溫度調(diào)節(jié)即為脈沖式調(diào)節(jié)，其平均流量為：Q平均= Q設(shè)計(jì)（t1+t2+t3+t4+t5）/t0；這種調(diào)節(jié)方法適用于小流量，調(diào)節(jié)精度較低的末端設(shè)備；
（2）連續(xù)調(diào)節(jié)
采用調(diào)節(jié)型電動(dòng)閥，通過對(duì)流量的連續(xù)調(diào)節(jié)來滿足末端設(shè)備負(fù)荷變化的要求。如圖3所示的空調(diào)箱系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)即為連續(xù)調(diào)節(jié)，其平均流量為：Q平均=∫t1t2Q(x)dx/(t2-t1)。這種調(diào)節(jié)方式適用于調(diào)節(jié)精度要求較高的系統(tǒng)。
2、避免流量調(diào)節(jié)相互干擾的方式
實(shí)際上，變流量系統(tǒng)末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)的相互干擾是不可避免的，我們所能做的是消弱和屏蔽這種干擾，在空調(diào)系統(tǒng)中，常用的消弱和屏蔽干擾的方式主要有以下二種：
（1）PID參數(shù)方式
PID是樓宇自控DDC及工控儀表調(diào)節(jié)計(jì)等控制儀表調(diào)節(jié)流量的主要計(jì)算方法（P-比例常數(shù)、I-積分時(shí)間常數(shù)、D-微分時(shí)間常數(shù)）。對(duì)于用調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)流量的空調(diào)系統(tǒng)來說，PID參數(shù)是由調(diào)節(jié)閥所在空調(diào)系統(tǒng)的整體狀態(tài)決定的，不同的空調(diào)系統(tǒng)PID參數(shù)的取值不一樣。由于調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)不同的系統(tǒng)要求設(shè)定不同的積分時(shí)間常數(shù)I和微分時(shí)間常數(shù)D從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的超調(diào)和預(yù)調(diào)，在消弱系統(tǒng)的惰性和慣性的影響從而提高調(diào)節(jié)精度的同時(shí)，當(dāng)發(fā)生流量調(diào)節(jié)的相互干擾引起目標(biāo)區(qū)域溫度偏離時(shí)，也能實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以消弱這種相互干擾。
PID方式的流量干擾糾正過程如下（如圖1）：流量調(diào)節(jié)干擾—末端設(shè)備流量變化—制冷（加熱）量變化—目標(biāo)區(qū)域溫度T偏離—目標(biāo)區(qū)域溫度T與設(shè)定溫度比較—溫控器輸出信號(hào)變化—電動(dòng)閥開度變化—流量干擾糾正，因此這種糾正是滯后式糾正。由于空調(diào)系統(tǒng)（特別是風(fēng)系統(tǒng)）的熱惰性非常大，調(diào)節(jié)過程的滯后時(shí)間較長(zhǎng)，還沒等到電動(dòng)閥改變開度來消弱原來的流量干擾，新的流量干擾又已產(chǎn)生。因此，通過這種方式來消弱流量干擾的效果是有限的，特別是對(duì)于一些帶多個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的大型空調(diào)系統(tǒng)，這種流量調(diào)節(jié)的相互干擾造成系統(tǒng)很難達(dá)到平衡狀態(tài)，即使達(dá)到平衡狀態(tài)，也很容易由于受到干擾而失去平衡。
（2）定壓差技術(shù)
如何采取更好的方法來避免流量調(diào)節(jié)的相互干擾呢？
根據(jù)流體力學(xué)的基本公式
Q=Kv × （△P）0.5 （Q：電動(dòng)閥流量； Kv：電動(dòng)閥流量系數(shù)； △P：電動(dòng)閥前后壓差）
如圖1所示，當(dāng)電動(dòng)閥接受溫度控制信號(hào)改變開度時(shí)，公式中的Kv值發(fā)生變化，調(diào)節(jié)流量Q以滿足目標(biāo)區(qū)域溫度控制的要求。那么如何避免流量調(diào)節(jié)的相互干擾呢？
很顯然，只要保證公式中的△P值不變（即圖1A、C二點(diǎn)間的壓差不變）就可以了，這樣電動(dòng)閥的流量Q只受目標(biāo)區(qū)域溫度控制信號(hào)的影響，而不受別的因素，如由于其它末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)而引起的系統(tǒng)壓力波動(dòng)（即圖1A、B二點(diǎn)間的壓力波動(dòng)）的影響。
保證△P值不變的技術(shù)就是定壓差技術(shù)。實(shí)際上，定壓差技術(shù)是暖通空調(diào)變流量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)水力平衡的主要調(diào)節(jié)方式。實(shí)現(xiàn)了定壓差技術(shù)，系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡，就不存在末端設(shè)備流量調(diào)節(jié)的相互干擾。
由于這種屏蔽干擾的實(shí)現(xiàn)過程是：流量調(diào)節(jié)干擾—系統(tǒng)壓力波動(dòng)—定壓差技術(shù)—流量干擾糾正。因此這種干擾實(shí)際上還沒有影響到電動(dòng)閥就在管道中被屏蔽掉了，因此通過這種方式來消除流量調(diào)節(jié)之間的相互干擾很迅速，效果較好。
綜上所述，在變流量系統(tǒng)中，選擇合理的流量調(diào)節(jié)方式，同時(shí)采用定壓差技術(shù)，可以避免系統(tǒng)不同部位流量調(diào)節(jié)的相互干擾，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力平衡。
實(shí)際上，在工程實(shí)踐中，除了圖1的定壓方式外，還有壓差旁通定壓方式、調(diào)頻泵定壓方式以及對(duì)多臺(tái)末端設(shè)備集中定壓等，會(huì)在以后的篇幅中分別論述。