在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計中,為方便控制,節(jié)約能量,常使用變流量控制。因為冷水機組為運行穩(wěn)定,防止結(jié)凍,一般要求冷凍水流量不變,為了協(xié)調(diào)這一對矛盾,工程上常使用冷凍水壓差旁通系統(tǒng)以保證在末端變流量的情況下,冷水機組側(cè)流量不變。系統(tǒng)圖如圖一。
圖一:變水量冷凍水系統(tǒng)圖
在這種系統(tǒng)設(shè)計中,壓差旁通系統(tǒng)的作用是通過控制壓通旁通閥的開度控制冷凍水的旁通流量,從而使供回水干管兩端的壓差恒定。根據(jù)水泵特性我們可得知,泵送壓力恒定時,流量亦保持恒定。
顯然旁通閥3的口徑要滿足最大旁通水量的要求。如一圖,當末端負荷減小時,電動二通閥5關(guān)小,供水量減小,而旁通水量增加。當旁通水量持繼增加,直到系統(tǒng)負荷減小到設(shè)計負荷的一半,則冷水機組1關(guān)閉一臺,冷凍水泵2同樣關(guān)閉一臺,供回水壓差減小,旁通閥3再度關(guān)上。因此旁通閥的最大旁通水量就是系統(tǒng)負荷減小到一臺冷水機組停機時所需的旁通水量。
表面上看,最大旁通水量就是一臺冷水機組的額定流量,其實不然,因為冷凍水量并不一定會與負荷同比例匹配,而應考慮末端設(shè)備的熱特性與控制方式,如下:
1、 采用比例或比例積分控制的空調(diào)器??刂破骶_控制二通閥的開度以調(diào)節(jié)盤管出力。根據(jù)盤管熱特性(如圖二),當負荷減小時,所需流量減小速率更快,當負荷為50%時,水流量僅需13%左右,即旁通水量需87%。
2、 風機盤管一般均采用二位控制,二通閥全開或全閉,即水流量在設(shè)計工況下?lián)Q熱。當負荷減小時,水流量同比率減小。甚而小負荷時,風機盤管可能轉(zhuǎn)至小檔運行,風量減小,水溫差減小,水流量增大,而旁通水量減小。
在一般系統(tǒng)中,這兩種情況均會出現(xiàn),此時就需綜合考慮空調(diào)器與風機盤管水量的比例,部分負荷時間,來選擇旁通閥旁通水量。在一些典型的場合如商場,旁通水量甚至會超過一臺冷水機組(共三臺機組時)額定水量的兩倍。旁通閥口徑的選擇計算,在許多文章均有論及,此處簡述如下:
G—流量。m3/h
Kv—流通能力,與所選擇的閥門有關(guān)。
△P—阻力損失。Bar
例:一臺制冷量500RT的冷水機組,額定冷凍水量302m3/h,接管口徑250mm。旁通水量取350m3/h,供回水計算壓差為2bar(約2×105Pa)。DN125旁通閥流通能力250,計算如下:
(m3/h)>350
所以采用DN125旁通閥即可滿足要求。旁通閥都具有高流通能力,所以一般其口徑可比冷水機組接管口徑小二個規(guī)格。
壓差控制系統(tǒng)的控制方式有比例控制(Honeywell),輸出比例變化的電阻信號,有三位控制(Johnson,Erie),輸出進、停、退信號。比例控制的精度較高,價格也高,需根據(jù)不同的精度要求選配。兩種方式所配套的執(zhí)行器也不同。
旁通閥執(zhí)行器與閥門需根據(jù)不同的系統(tǒng)壓差,配套不同系列的閥門,例如某品牌VBG閥門 VAT執(zhí)行器適用的最大工作壓差為2bar,而DSGA閥門 MVL執(zhí)行器的最大工作壓差則為8bar。若定貨時未指明,廠商一般均會按較高壓差配套。
總之,在壓差旁通系統(tǒng)的選型中,要認真考慮各種因素,閥門特性,壓差,流通能力,執(zhí)行器都需考量。在有的工程中,只是簡單地按冷水機組口徑選擇旁通閥徑,往往會造成浪費。
圖二 盤管負荷隨水流量變化圖