溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方法和裝置與流程

本發明涉及空調控制技術領域，尤其是涉及一種溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方法。本發明還涉及一種溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方裝置。

背景技術：

傳統的空調水系統使用的是定頻水泵。這種系統最大的不足是在用戶負荷變小時，水泵仍然在按照固定頻率運行，提供的水流量遠遠大于實際需要的流量。如果用戶側采用的是兩通閥調節系統，系統中必須設計壓差旁通系統，否則系統中的壓力會過高，甚至引起管路爆裂。

(1)

其中：為水泵實際揚程 （mH2O）

為水泵定壓揚程 （mH2O）

為水泵流量 (m3/h)

為系統阻力系數，與系統最不利回路阻力和調節閥門的開度相關，調節閥門開關度小，系統阻力系數增大，泵耗增加。

隨著變頻技術的出現，空調水系統變流量控制技術也隨之在系統設計中流行起來。當前常用的空調水系統二次泵變流量控制技術普遍采用的是在水泵的進出口設置壓力傳感器，檢測水泵進出口的壓差。在用戶負荷發生變化時，通過調整水泵的頻率維持水泵進出口壓差為一恒定值。在末端設備負荷較小時，末端設備可以通過電動兩通閥調整進入每個末端設備的水流量，但系統的阻力系數增大，使得水泵所提供的揚程仍然超過實際需要，運行的經濟性不好。

空調末端負荷跟水泵供給的流量和供回水溫度差相關，如下式所示：

(2)

其中：為空調末端負荷 （kW）

為水的比熱 （kJ/kg）

為水的密度 （kg/m3）

、為供回水溫度 ℃。

定壓差流量控制可能出現供回水傳熱溫差很小的情況。過小的傳熱溫差意味著承擔這些負荷的水流量過大，雖然可以稍微減小末端設備的傳熱溫差，但同時也意味著水流量的巨大富裕以及泵功耗的浪費。當溫差小到一定值，就會造成系統運行的不經濟。

顯然，如果能使得水泵提供的揚程在不增大系統阻力系數的情況下，剛好滿足負荷所需揚程，即可避免水泵提供不必要的揚程，實現系統更加節能。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用空調二次水供回水溫差修正的二次泵變流量控制方法，它具有能夠使空調系統更為節能的特點。本發明還公開了一種溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制裝置。

本發明所采用的第一個技術方案是：

溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方法，包括以下步驟：

1）進行內環回路控制，包括：設定水泵進出口壓差設定值，檢測水泵進出口壓差實際值，比較前述壓差設定值和壓差實際值得出壓差偏差值，根據當前時刻和前一時刻壓差偏差值通過PID計算出輸出水泵運行頻率變化量，計算式為：

，

水泵的當前運行頻率為：，

其中，

表示水泵頻率變化值

表示水泵供回水壓差設定值

表示當前水泵供回水壓差

表示前一時刻水泵供回水壓差

、-為PID系數；

2）進行外環回路控制，包括：設定水泵供回水溫差設定值，檢測水泵供回水溫差實際值，比較前述溫差設定值和溫差實際值得出溫差偏差值，根據當前和前一時刻溫差偏差值計算水泵供回水壓差設定值變化量，計算式為：

，

其中，

為水泵供回水壓差變化值

為水泵供回水溫差設定值

為當前水泵供回水溫差

為前一時刻水泵供回水壓差

、為PID系數；

3）將供回水溫差與水泵供回水壓差關聯，基于供回水溫差控制供回水壓差，計算式為：

。

所述內環回路根據外環回路給定的供回水壓差設定值進行水泵頻率的調整。

本發明所采用的第二個技術方案是：

溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制裝置，

所述裝置包括空調水一次側、板式換熱器和若干個并聯的末端設備，且該空調水一次側的進水口和出水口分別連接至該板式換熱器的一次側的出水接口和進水接口上，該些末端設備的進水口和出水口分別連接至該板式換熱器的二次側的出水接口和進水接口上；

同時：

該板式換熱器的二次側的出水接口和該些末端設備的進水口的連接管路上設有水溫傳感器，該板式換熱器的進水接口和該些末端設備的出水口的連接管上設有變頻水泵和回水溫度傳感器，

以及：

該些末端設備的進水口和出水口之間連接有壓差傳感器和旁通電動調節閥，且該壓差傳感器和旁通電動調節閥并聯。

所述變頻水泵配有變頻器。

所述末端設備的進水口均通過一末端電動調節閥連接至該板式換熱器的出水接口，同時，當投入使用的末端設備數量發生變化時，變頻水泵供回水壓差發生變化，控制器根據壓差的變化調整變頻水泵的運行頻率，使得系統壓差維持恒定，當末端設備的負荷發生變化時，控制器根據供回水溫差的變化，調整變頻水泵供回水壓差設定值。

本發明和現有技術相比所具有的優點是：能夠使空調系統更為節能。本發明的溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方法和裝置將當前常用的控制壓差變流量跟末端設備實際使用負荷關聯起來，既利用了當前常用二次泵變流量壓差控制的優點，又可以根據實際負荷需求（供回水溫差）進行流量調節，實現了變流量的最優控制。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的實施例1的溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方法的流程框圖；

圖2是本發明的實施例2的溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制裝置的連接示意圖。

圖中：

1、空調水一次側；

2、板式換熱器；

3、變頻水泵；

4、變頻器；

5、水溫傳感器；

6、回水溫度傳感器；

7、壓差傳感器；

8、末端電動調節閥；

9、末端設備；

10、旁通電動調節閥。

具體實施方式

實施例1

見圖1所示，溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制方法，包括以下步驟：

1）進行內環回路控制，包括：設定水泵進出口壓差設定值，檢測水泵進出口壓差實際值，比較前述壓差設定值和壓差實際值得出壓差偏差值，根據當前時刻和前一時刻壓差偏差值通過PID計算出輸出水泵運行頻率變化量，計算式為：

，

水泵的當前運行頻率為：；

其中，

表示水泵頻率變化值

表示水泵供回水壓差設定值

表示當前水泵供回水壓差

表示前一時刻水泵供回水壓差

、-為PID系數。

2）進行外環回路控制，包括：設定水泵供回水溫差設定值，檢測水泵供回水溫差實際值，比較前述溫差設定值和溫差實際值得出溫差偏差值，根據當前和前一時刻溫差偏差值計算水泵供回水壓差設定值變化量，計算式為：

其中，

為水泵供回水壓差變化值

為水泵供回水溫差設定值

為當前水泵供回水溫差

為前一時刻水泵供回水壓差

、為PID系數；

3）將供回水溫差與水泵供回水壓差關聯，基于供回水溫差控制供回水壓差，計算式為：

。

較優的，該內環回路根據外環回路給定的供回水壓差設定值進行水泵頻率的調整。

對于一個變流量空調水系統，當使用的末端用戶數量并沒有變化，如果僅采用傳統的定壓差變流量控制，流量不會發生變化，但由于使用冷負荷需求下降，供回水溫差從5℃下降到2℃時，需要供少量的水即可以達到同樣的空調效果，采用本發明的控制方案可以根據供回水溫差，使供回水保持的壓差目標值降低，減少供給用戶末端的供給水量，使供回水溫度差值保持在5℃，從而使水泵的功耗降低。

實施例2

見圖2所示，溫差修正的二次泵空調水系統變流量控制裝置，包括空調水一次側1、板式換熱器2和若干個并聯的末端設備9。該空調水一次側1的進水口和出水口分別連接至該板式換熱器2的一次側的出水接口和進水接口上，該些末端設備9的進水口和出水口分別連接至該板式換熱器2的二次側的出水接口和進水接口上。同時，該板式換熱器2的二次側的出水接口和該些末端設備9的進水口的連接管路上設有水溫傳感器5，該板式換熱器2的進水接口和該些末端設備9的出水口的連接管上設有變頻水泵3和回水溫度傳感器6。以及，該些末端設備9的進水口和出水口之間連接有壓差傳感器7和旁通電動調節閥10，且該壓差傳感器7和旁通電動調節閥10并聯。當然，該變頻水泵3最好配有變頻器4。換句話說，該空調水一次側1連接到板式換熱器2一次側接口上，變頻水泵3的出口連接到板式換熱器2的二次側進口上，變頻器4通過電纜與變頻水泵3連接，板式換熱器2的出口通過末端電動調節閥8連接到末端設備9的進水管上，供水溫度傳感器5安裝在板式換熱器2出口和末端電動調節閥8的總管路上，末端設備9的出水管匯集后連接到變頻水泵3的進口管上，回水溫度傳感器6安裝在變頻水泵3的總回水管上。壓差傳感器7的兩端接管分別連接到供水總管和回水總管上，旁通電動調節閥10也連接到供水總管和回水總管上。該旁通電動調節閥10的作用是在沒有任何末端設備9開啟時，調節供回水的壓差不至于過大，防止管道的爆裂或水泵的壅塞。即，該旁通電動調節閥10用于管路和水泵的保護，當沒有用戶側末端打開時，供回水壓差可能超過最大設定值，此時控制器打開供回水旁通調節閥10，以保護水泵和管路系統安全。

優化的，末端設備9的進水口均通過一末端電動調節閥8連接至該板式換熱器2的出水接口。當投入使用的末端設備9數量發生變化時，變頻水泵3供回水壓差發生變化，控制器根據壓差的變化調整變頻水泵3的運行頻率，使得系統壓差維持恒定，當末端設備9的負荷發生變化時影響供回水的溫差，為了維持空調二次水系統維持一個較經濟的溫差，控制器根據供回水溫差的變化，調整變頻水泵3供回水壓差設定值，從而保證系統的整體經濟性。

結合實施例1的控制方法，當末端設備9的數量減少，本發明的控制系統會根據供回水壓差控制目標，調整變頻水泵3的頻率，使得測量的供回水壓差保持在目標值。

當末端設備9的數量并未減少，而是空調負荷變化（比如變小），則會監測到供回水傳感器5和6的溫度差變化（減小），本發明的控制器可以根據供回水傳感器5和6的溫度差調整供回水的壓差目標值（調低），調整變頻水泵3的運行頻率（降低），使壓差傳感器7監測到的供回水壓差穩定在調整后的目標壓差值。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。