一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法与流程

本发明涉及中央空调冷冻水系统技术领域，尤其涉及一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法。

背景技术：

当前大型公共建筑的中央空调的冷冻水系统通常规模庞大，管路复杂，由于在设计施工阶段及后期运行阶段产生的一系列问题，系统普遍存在水力失调的现象。冷冻水系统水力失调会造成系统各环路及末端设备流量分布不能达到设计值，直接导致各空调区域产生冷热不均的现象。为了解决这个问题，通常会盲目提高水泵扬程以满足最不利环路的流量，但是这种做法造成了更大的输送能耗。

冷冻水系统是一个复杂的管网系统，各个环路之间存在耦合性，某一环路流量的变化往往会导致各环路之间的流量互相影响，因此调节工作需要考虑众多因素；同时由于现场的未知因素太多，水泵、阀门等元件的特性与管网的水力特性也有着一定的相关性，所以实施起来非常困难。目前常使用的水力平衡调节方法有比例调节法、补偿法、温度调节法，这些方法通常耗时较长，操作过程繁琐，同时对设备的要求也较高。也有物业人员凭借经验对系统进行粗调节，但是如果管网的环路很多时，各环路之间的耦合情况非常复杂，不经过理论计算很难达到调节的目的。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法，解决中央空调冷冻水管网水力失调导致的室内冷热不均及能源浪费的问题。

一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法，包括以下步骤：

步骤1、对于具有b个供水环路的冷冻水系统，利用超声波流量计采集冷冻水系统在实际工况运行时，分水器上各供水环路的初始流量G＝[G1，G2，…，Gb]^T，其中，Gi为第i个供水环路在实际工况运行时的初始流量，i＝1、2…、b；冷冻水系统设计工况运行时各供水环路的流量为其中，为第i个供水环路在设计工况运行时的流量，则各供水环路的失调量为ΔG＝[ΔG1，ΔG2，…，ΔGb]^T，其中，为第i个供水环路的失调量；

步骤2、调节第一个供水环路的流量至设计工况运行时的流量待系统稳定后监测并记录各供水环路在此工况下的流量G′11、G′12、…、G′1b，则各供水环路流量受到第一供水环路影响产生的流量变化量为ΔG11、ΔG12、…、ΔG1b，其中，ΔG1i＝G′1i-Gi为第i个供水环路受第一个供水环路影响产生的流量变化量；记录各供水环路流量变化量后，将第一个供水环路的流量恢复至G1；

步骤3、根据步骤2的方法，依次调节其他供水环路的流量至设计工况运行时的流量，待系统稳定后监测并记录各供水环路在此工况下的流量，得到各供水环路流量变化对其他供水环路产生的流量变化量，进而得到分水器上各供水环路之间的流量影响耦合矩阵，如下式所示：

步骤4、根据分水器上各供水环路之间的流量影响耦合矩阵及各供水环路的失调量，计算得到各供水环路达到设计流量时需要调节的流量，如下式所示：

其中，为第i个供水环路达到设计流量时需要调节的流量；

步骤5、根据步骤4计算得到的各供水环路达到设计流量时需要调节的流量，通过超声波流量计监测，依次调节各环路的流量至过渡流量其中，为第i个供水环路的过渡流量；当冷冻水系统的分水器的各供水环路均完成调节后，冷冻水系统达到设计所需的平衡，完成调试。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法，在冷冻水系统各供水环路的失调量相对较小的情况下，整个调节过程仅需要使用一台超声波流量计，通过监测流量的方式进行调节各供水环路的流量使冷冻水系统达到水力平衡，而无需识别各供水环路的阻抗及阀门特性，操作容易。同时，过渡流量可以使调节过程无需考虑系统的耦合特性，对各供水环路进行一轮调节即可平衡系统，大大提高冷冻水管网水力平衡调节的效率，解决了中央空调冷冻水管网水力失调导致的室内冷热不均及能源浪费的问题，同时改善了现有调节方法耗时耗力的缺陷。

附图说明

图1为本发明实施例提供的中央空调冷冻水系统环路分布结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法的流程图。

其中：1、供水环路；2、用户；3、调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例以如图1所示的某办公楼的中央空调冷冻水系统为例，使用本发明提供的中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法调解该中央空调冷冻水系统各环路的流量，解决中央空调冷冻水管网水力失调导致的室内冷热不均及能源浪费的问题。

图1所示的中央空调冷冻水系统的分水器上共有b个供水环路1，每个供水环路包括可对流量进行调节的调节阀3和多个末端用户。将每个供水环路所包含的多个末端用户等效成一个用户2，则各供水环路的设计流量为环路内所有用户设计流量之和。

一种中央空调冷冻水管网水力平衡的快速调节方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1、对于具有b个供水环路的冷冻水系统，利用超声波流量计采集冷冻水系统在实际工况运行时，分水器上各供水环路的初始流量G＝[G1，G2，…，Gb]^T，其中，Gi为第i个供水环路在实际工况运行时的初始流量，i＝1、2…、b；冷冻水系统设计工况运行时各供水环路的流量为其中，为第i个供水环路在设计工况运行时的流量，则各供水环路的失调量为ΔG＝[ΔG1，ΔG2，…，ΔGb]^T，其中，为第i个供水环路的失调量；

本实施例中，该办公楼的中央空调冷冻水系统具有5个供水环路，每个供水环路的设计流量均为40t/h，通过分水器上的阀门对冷冻水系统各供水环路中的流量进行调节，并利用超声波流量计对各供水环路在实际工况运行时的初始流量进行数据采集，如表1所示。

表1各供水环路的初始流量

步骤2、调节第一个供水环路的流量至设计工况运行时的流量G^*1，待系统稳定后监测并记录各供水环路在此工况下的流量G′11、G′12、…、G′1b，则各供水环路流量受到第一供水环路影响产生的流量变化量为ΔG11、ΔG12、…、ΔG1b，其中，ΔG1i＝G′1i-Gi为第i个供水环路受第一个供水环路影响产生的流量变化量；记录各供水环路流量变化量后，将第一个供水环路的流量恢复至G1；

步骤3、根据步骤2的方法，依次调节其他供水环路的流量至设计工况运行时的流量，待系统稳定后监测并记录各供水环路在此工况下的流量，得到各供水环路流量变化对其他供水环路产生的流量变化量，进而得到分水器上各供水环路之间的流量影响耦合矩阵，如下式所示：

步骤4、根据分水器上各供水环路之间的流量影响耦合矩阵及各供水环路的失调量，计算得到各供水环路达到设计流量时需要调节的流量，如下式所示：

其中，为第i个供水环路达到设计流量时需要调节的流量；

步骤5、根据步骤4计算得到的各供水环路达到设计流量时需要调节的流量，通过超声波流量计监测，依次调节各环路的流量至过渡流量G″＝[G″1、G″2、…、G″b]^T，其中，为第i个供水环路的过渡流量；当冷冻水系统的分水器的各供水环路均完成调节后，冷冻水系统达到设计所需的平衡，完成调试。

本实施例中，经过一轮调试后各供水环路的流量及失调率如表2所示。从中可以看出，各供水环路的水力失调现象都得到了有效的改善，尽管流量不能完全达到设计值，但是都能够满足工程领域所要求的精确度。

表2各供水环路调试后的流量

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。