變流量空調(diào)水系統(tǒng)熱力穩(wěn)定性動態(tài)分析

霍瑩 張佳旭

【摘要】本文筆者先對熱力穩(wěn)定性的定義進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，進(jìn)而進(jìn)行了仿真模型的實驗，以便對變流量空調(diào)水系統(tǒng)熱力穩(wěn)定性動態(tài)進(jìn)行更為詳細(xì)、直觀的分析，使分析結(jié)果更具有說服力。

【關(guān)鍵詞】變流量;空調(diào)水系統(tǒng);熱力穩(wěn)定性;動態(tài)分析

1.熱力穩(wěn)定性的定義

經(jīng)過多年的研究證明，方程（1）為空調(diào)水系統(tǒng)的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)方程式：

AG=0

ATP=I·S·G·|G|+△Z-△H ? ? ? ? ?（1）

在方程式（1）中，管網(wǎng)基本的關(guān)聯(lián)矩陣用A來表示，可以定義為以下三種情況：

aij=1，該試主要表示i節(jié)點(diǎn)的流體能夠直接流入j支路;

aij=-1，該試主要表示j支路的流體能夠流入i節(jié)點(diǎn);

aij=1，該試主要表示i節(jié)點(diǎn)和j支路這兩者之間是沒有連接的。

通過上述對熱力穩(wěn)定性定義的描述得知：管網(wǎng)的組成主要包括兩個方面：一是有n+1個節(jié)點(diǎn)，二是有x個支路，因此，是由這兩者共同組成的，那么那么x·n的矩陣就用A來表示;而支路上流量的x階列向量就用G來表示，即G（G1，G2，G3，…，Gx-1，Gx）T;那么n個節(jié)點(diǎn)的壓力的n階列向量就用P來表示，即P（P1，P2，P3，…，Pn-1，Pn）T;而x階的單位陣就用I來表示;支路上阻力的系數(shù)x階列向量就用S來表示，即S（S1，S2，S3，…，Sx-1，Sx）T;積就用·來表示，在支路方向上水頭在升高x階列向量就用△Z來表示，即△Z（△Z1，△Z2，△Z3，…，△Zx-1，△Zx）T;而含泵支路方向上的泵的揚(yáng)程x階列向量就用△H來表示，即△H（△H1，△H2，△H3，…，△Hx-1，△Hx）T。

由此可以得知，水網(wǎng)上的x個支路中需要進(jìn)行相應(yīng)考察的k個支路，就用矩陣U來表示k×x，即：來表示。

在矩陣U中，行表示支路，而且每一行跟每一行所代表的支路是不相同的，因此，每一行上非零原色的位置跟管網(wǎng)中該行所對應(yīng)的位置是相同的，現(xiàn)在，我們隨便選擇矩陣U中的一行，那么考察的支路就是C，也就是我們常說的主動調(diào)節(jié)支路，那么除去考察支路意外剩下的所有支路就用E來表示，也就是我們常說的被動支路，現(xiàn)我們假定對流量的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)主動支路的阻力系數(shù)的大小來實現(xiàn)，那么在阻力系數(shù)變化的大小差為△Sc時，這對主動支路的流量的影響的大小為△Gc=C（G/S）CT△Sc，另外，還對被動支路起著一定的影響，即：

△GE=E（G/S）CT△Sc ? ? ? ? ? ? （2）

由此可見，熱力穩(wěn)定性跟水力穩(wěn)定性的定義有一定的區(qū)別，前者的提出主要是針對在某一個具體的調(diào)節(jié)過程中某一段時間內(nèi)的TC定義的，在一般情況下被動支路E在這段考察的時間內(nèi)，會認(rèn)為其用戶一直保持符合不發(fā)生變化，因此，空調(diào)的機(jī)組表在冷器進(jìn)風(fēng)方面的溫度tA1，在進(jìn)風(fēng)方面的焓值保持hA1不變，在送風(fēng)量方面的VA一直保持在TC內(nèi)不發(fā)生變化。

2.仿真模型

下面我們以某一廠房內(nèi)變流量空調(diào)水系統(tǒng)為例來介紹說明，在優(yōu)化變壓差設(shè)定值控制策略中，可以應(yīng)用熱力穩(wěn)定性，該實驗的具體實驗情況為，在分、集水的兩側(cè)設(shè)置系統(tǒng)壓差控制點(diǎn)，這樣在對變頻器VFD進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)時就可以通過水泵轉(zhuǎn)速大小的改變而實現(xiàn)，在水泵轉(zhuǎn)速大小改變時一定要參照壓差設(shè)定值和壓差傳感器DPT的讀數(shù)這兩者之間的偏差，通過控制器來進(jìn)行相應(yīng)的比較，這樣將會非常有利于將壓差?p一直保持在設(shè)定值內(nèi)，另外還需要將二通調(diào)節(jié)水閥V1～V6配置在最后的6臺空調(diào)機(jī)組AHU上，這樣就可以通過控制器來對二通水閥的開度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，從而能夠使各個機(jī)組表冷器的冷水量發(fā)生改變，這將會在最大程度上有利于送風(fēng)溫度一直保持在設(shè)定值。根據(jù)實驗設(shè)計，再參考管網(wǎng)結(jié)構(gòu)方程（1）和考察主動支路矩陣C、被動支路矩陣E，可以得出13階行向量的定義DPm=（1 0 …0），在該仿真模型的試驗中出現(xiàn)了以下兩種在壓差方面的控制策略。

2.1 水泵不控

調(diào)節(jié)閥動作周期在正常的調(diào)節(jié)時段范圍內(nèi)一般是小于水泵控制周期，在這種情況下△p是一直保持在非控制狀態(tài)下，在該時段內(nèi)水泵一直保持轉(zhuǎn)速在相同的速度內(nèi)。因此，主動支路矩陣C的調(diào)節(jié)閥在開度方面的變化直接決定著被動支路E的流量變化即△GE的變化和△p的變化。

△（△p）=DPm（（P/S）CT△Sc，△GE=E（G/S） CT△Sc ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

2.2 水泵定壓差控制

調(diào)節(jié)閥動作周期在正常的調(diào)節(jié)時段范圍內(nèi)一般是大于水泵控制周期，在這種情況下△p的設(shè)定值是一直保持在初始狀態(tài)下，因此，主動支路矩陣C的調(diào)節(jié)閥在開度方面的變化和水泵轉(zhuǎn)速的變化直接決定著被動支路E的流量變化即△GE的變化和△p的變化。

DPm（（P/S）CT△S=-DPm（P/w）CT△w ?（4）

在式（4）中△p的設(shè)定值保持不變需要的調(diào)節(jié)的水泵轉(zhuǎn)速值可以用△w來表示，根據(jù)公式將△w的值求出，從而能夠知道△GE的原計算式為下式（5）：

△GE=E（G/S）CT△Sc+E（G/w）CT△w ?（5）

3.結(jié)論

變流量空調(diào)水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定組成具有一定的特點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行了仿真模型實驗，研究熱穩(wěn)定性在優(yōu)化變壓差設(shè)定值控制策略優(yōu)化中的應(yīng)用，進(jìn)而進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析。

參考文獻(xiàn)

[1]李彬.變流量空調(diào)水系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析及試驗研究[J].制冷與空調(diào)，2005（1）.

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