智能閥門(mén)在BA系統(tǒng)工程中的應(yīng)用

作者：沈曄，同濟(jì)大學(xué)；王枬，瑞士搏力謀執(zhí)行器有限公司

摘要：隨著暖通空調(diào)末端對(duì)控制穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性及節(jié)能運(yùn)行的要求在不斷提高，普通閥門(mén)在BA系統(tǒng)工程中越來(lái)越難以滿(mǎn)足控制性能的需求。在電子化、信息化高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)中，出現(xiàn)了電子式的智能化控制閥門(mén)。在壓力無(wú)關(guān)型流量控制的基礎(chǔ)上，對(duì)暖通末端設(shè)備，如表冷器的控制，提出了新的解決方案。尤其是在控制的穩(wěn)定性和節(jié)能方面。電子式的智能化控制閥門(mén)的目的是將暖通末端變?yōu)閿?shù)字化末端。

關(guān)鍵詞：智能閥門(mén)；樓宇自控；節(jié)能運(yùn)行；表冷器；壓力無(wú)關(guān)型流量控制；電子式壓力無(wú)關(guān)型調(diào)節(jié)閥；

1.     傳統(tǒng)閥門(mén)在暖通工程中的缺陷

在通常的樓宇自控工程中，對(duì)于表冷器的控制，一直是自控專(zhuān)業(yè)的短板，不能夠像控制其它設(shè)備一樣游刃有余地、穩(wěn)定準(zhǔn)確地對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行操控。究其原因，首先便是自控專(zhuān)業(yè)對(duì)表冷器工作特性理解的不足，其次是普通閥門(mén)對(duì)表冷器運(yùn)行進(jìn)行完全掌控的能力十分有限。我們?cè)噲D通過(guò)智能型的表冷器控制閥門(mén)，在表冷器的水量-熱交換量問(wèn)題上形成一個(gè)局部的閉環(huán)控制，給出自控控制信號(hào)-表冷器熱交換量之間這一局部問(wèn)題的解決方案，從而搭建起自控控制信號(hào)與表冷器熱交換量、設(shè)計(jì)參數(shù)之間的橋梁，使得自控專(zhuān)業(yè)可以十分容易地對(duì)表冷器的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行穩(wěn)定的、準(zhǔn)確的控制，并能在此基礎(chǔ)上，將表冷器的運(yùn)行控制提升到量化控制的層級(jí)。我們的目標(biāo)是將水利工況對(duì)暖通自控效果的影響根除。自控可以使用暖通設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)，以量化的程度，穩(wěn)定地根據(jù)部分負(fù)荷的需求變化，穩(wěn)定、準(zhǔn)確地控制表冷器的熱交換量及水量，杜絕大流量小溫差，提高能效比。

通常來(lái)講，自控工程師在控制表冷器運(yùn)行的時(shí)候，受限于專(zhuān)業(yè)視角的差異，并不深入探究表冷器自身的工作狀況，只是把實(shí)際溫度采樣值（或溫濕度）與設(shè)定值做比較，以偏差作為控制邏輯的輸入去控制閥門(mén)的開(kāi)度。只在極少情況下，如工業(yè)高精度要求的工藝空調(diào)控制，自控工程師可能會(huì)考慮在表冷器后部加裝溫度傳感器，以增加參考參數(shù)，提高控制精度、改善控制的穩(wěn)定程度，這種方式依然沒(méi)有從本質(zhì)上涉及到表冷器的熱交換量的量化控制。在表冷器進(jìn)出水口加裝水溫度傳感器、水流量傳感器屬于十分罕見(jiàn)，且其目的多是解決溫差問(wèn)題及能耗管理，依然并不以了解、控制表冷器工作狀況為主要目的。如果考慮到溫度代表著分子的熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，表冷器即是在暖通工藝上控制分子平動(dòng)動(dòng)能增加減少的直接設(shè)備（參見(jiàn)圖1），量化表冷器的熱交換量對(duì)于從根本上準(zhǔn)確穩(wěn)定地控制溫度有著十分重要的意義。

自控工程師在控制思維上普遍以閥門(mén)為目標(biāo)設(shè)備，以條件參數(shù)控制閥門(mén)的開(kāi)度，很少關(guān)心閥門(mén)開(kāi)度改變之后，流量跟隨響應(yīng)程度、表冷器熱交換量跟隨響應(yīng)程度、以及水力狀況上的參數(shù)如閥門(mén)兩端壓差、表冷器進(jìn)出口水溫度對(duì)整個(gè)控制的影響情況。普遍上自控工程師都是以閥門(mén)的開(kāi)度為控制目的，而不是把閥門(mén)作為一個(gè)工具去控制表冷器的熱交換量。某些少數(shù)情況下，盡管自控工程師能夠表述出這個(gè)控制過(guò)程是以閥門(mén)為控制工具去控制表冷器的熱交換量，也無(wú)法確切給出解釋出這一控制過(guò)程的是如何進(jìn)行的，更無(wú)法給出確定的、量化的表冷器熱交換量控制方式，也無(wú)法將表冷器的熱交換量控制數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

圖1. 理想的BA控制對(duì)象

以閥門(mén)開(kāi)度為最終控制目標(biāo)設(shè)備的情況下，實(shí)際上是理想化了其它參數(shù)（如閥門(mén)兩端壓力差、表冷器進(jìn)出口水溫）對(duì)表冷器熱交換量的影響。沒(méi)有從根本上掌控住表冷器熱的交換量，尤其是在動(dòng)態(tài)運(yùn)行的工況下，影響表冷器熱交換量的直接因素不是控制閥門(mén)的開(kāi)度而是水量及進(jìn)出口的水溫差。暖通末端在動(dòng)態(tài)運(yùn)行的環(huán)境下，表冷器的熱交換量受迎風(fēng)面空氣參數(shù)、流經(jīng)表冷器的水流量（質(zhì)量流量）、表冷器進(jìn)出口水溫差影響，其中水的流量變化又對(duì)某一時(shí)刻的熱交換量存在著很大的影響。因此，如果希望穩(wěn)定控制住表冷器的熱交換量，則閥門(mén)至少要能穩(wěn)定地控制住通過(guò)表冷器的水流量，而自控系統(tǒng)對(duì)于閥門(mén)開(kāi)度的穩(wěn)定控制，顯然是沒(méi)有可靠地達(dá)到這一要求的（圖2）。如何把閥門(mén)的控制延伸到流量的控制，已經(jīng)有很多的理論及手段，其目的無(wú)外乎希望能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地控制住這個(gè)流量。其中比較直接的是壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥，隨著對(duì)運(yùn)行效果希望的提高，此類(lèi)閥門(mén)也一直有所發(fā)展。

圖2. 實(shí)際中BA的控制對(duì)象

2.       電子式壓力無(wú)關(guān)型調(diào)節(jié)閥

目前壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥主要是機(jī)械式，很小一部分采用電子式。機(jī)械式的壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥也被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)流量平衡閥，其概念十分明確，即：為空調(diào)末端（一般是表冷器）提供一種流量與閥門(mén)兩端壓力變化無(wú)關(guān)的、只和閥門(mén)開(kāi)度相關(guān)聯(lián)的控制閥門(mén)。機(jī)械式動(dòng)態(tài)流量平衡閥在理論層面是理想的，但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，受限于機(jī)械結(jié)構(gòu)，是很難達(dá)令人滿(mǎn)意地到這一目標(biāo)的。相對(duì)于普通的控制閥門(mén)，只能說(shuō)在動(dòng)態(tài)運(yùn)行中流量控制的效果上有所改善，但此類(lèi)閥門(mén)對(duì)使用環(huán)境、條件、水質(zhì)，都有較為嚴(yán)格的要求。體現(xiàn)在其正常工作時(shí)對(duì)閥門(mén)前后的壓力要求、水質(zhì)和水的流態(tài)上，尤其是對(duì)閥門(mén)前后的壓力有所要求。做為其關(guān)鍵部件壓力穩(wěn)定裝置，因?yàn)槭亲粤κ降臋C(jī)械部件，一定壓力差是其工作的動(dòng)力來(lái)源，閥門(mén)前后必須要達(dá)到一定的壓力差，機(jī)械補(bǔ)償裝置才能正常工作，如果壓力達(dá)不到，機(jī)械穩(wěn)壓裝置則不能正常工作甚至完全失去作用。這意味著這個(gè)動(dòng)力來(lái)自水泵，暖通設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮到為其提供足夠的壓頭。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，電子式的壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥，其“測(cè)流量-控流量“的原理，不再需要自力式機(jī)械穩(wěn)定裝置，逐漸體現(xiàn)出了在末端流量控制上的優(yōu)勢(shì)，在穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性上已經(jīng)出現(xiàn)了性能優(yōu)于機(jī)械式的產(chǎn)品。同時(shí)，電子式壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥借助于其本身的控制器，可以搭載機(jī)械式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的局部問(wèn)題解決方案，就末端設(shè)備控制的特點(diǎn)給予針對(duì)性的優(yōu)化控制，趨向于表冷器控制的完美解決方案。

電子式的壓力無(wú)關(guān)型控制閥，采取的是“先測(cè)流量，在測(cè)量的基礎(chǔ)上控流量”方式，這與機(jī)械式“維持控制閥兩端壓力恒定，以閥門(mén)開(kāi)度決定流量”方式有根本的不同，更為直接及簡(jiǎn)單。在從控制信號(hào)到結(jié)果這一過(guò)程中，機(jī)械式以控制信號(hào)決定開(kāi)度，用壓力穩(wěn)定裝置穩(wěn)定控制閥門(mén)兩端的壓力很定，藉此希望流量與開(kāi)度呈相對(duì)應(yīng)的關(guān)系；而電子式則是直接以控制信號(hào)決定流量，流量與閥門(mén)兩端壓差及閥門(mén)的機(jī)械開(kāi)度完全沒(méi)有機(jī)械式的那種對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于省略了機(jī)械穩(wěn)壓裝置，由機(jī)械穩(wěn)壓裝置帶來(lái)的所有短處一并消除，降低了對(duì)使用環(huán)境的要求，不再要求必須提供足夠的壓力差，同時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求降低，并在全部產(chǎn)品口徑范圍、全量程范圍提供幾乎一致的精度。機(jī)械式與電子式的比較請(qǐng)見(jiàn)表1

在末端基本的控制需求上，電子式的壓力無(wú)關(guān)型控制閥能更好的滿(mǎn)足控制需要，性能也更加的穩(wěn)定，對(duì)設(shè)計(jì)、安裝及現(xiàn)場(chǎng)工況的要求也更少，從穩(wěn)定、易用、效果好的層面來(lái)講，電子式的壓力無(wú)關(guān)型控制閥是真正的實(shí)現(xiàn)了前文所表述的“為空調(diào)末端（一般是表冷器）提供一種流量與閥門(mén)兩端壓力變化無(wú)關(guān)的控制閥門(mén)”。

電子式的壓力無(wú)關(guān)型控制閥，雖然基本原理都是“測(cè)流量、控流量”，但在過(guò)閥流量的測(cè)量方式上，也有不同的方式，分為估算和測(cè)量?jī)煞N，其中采用流量計(jì)實(shí)際測(cè)量的方式更為嚴(yán)謹(jǐn)和適用范圍寬。在采取估算方式的產(chǎn)品上，優(yōu)點(diǎn)是成本比較低，口徑可以做得比較大，但精度是不能全程被保證的。這是因?yàn)樵诠浪阈问降漠a(chǎn)品上，事先預(yù)置了閥門(mén)開(kāi)度-壓差和流量的對(duì)應(yīng)數(shù)值，但這個(gè)預(yù)置數(shù)值是在實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)量得出，而閥門(mén)安裝后的工作條件，很難和實(shí)驗(yàn)條件匹配，現(xiàn)場(chǎng)流態(tài)會(huì)給數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)帶來(lái)不利的困擾。另外一種估算則是通過(guò)內(nèi)置經(jīng)驗(yàn)公式，以當(dāng)時(shí)的壓力值配合開(kāi)度值進(jìn)行計(jì)算，但這種方式得出的流量數(shù)值更為粗疏，原因是作為流量測(cè)量元件，其對(duì)流道形式、流態(tài)要求十分嚴(yán)格（參見(jiàn)孔板流量計(jì)原理），作為閥門(mén)，是完全達(dá)不到測(cè)量用節(jié)流元件的要求的，所以是一種更為粗疏的估算。直接采用流量計(jì)測(cè)量形式的產(chǎn)品，在準(zhǔn)確程度上是壓倒估算方式的，目前的缺點(diǎn)是口徑不能做到很大，只有到DN150的產(chǎn)品。

歐洲廠(chǎng)家采用的是直接測(cè)量方式，如瑞士搏力謀執(zhí)行器有限公司的電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥ePIV系列及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的能量閥Energy Valve^TM系列，在DN15~DN150的所有口徑產(chǎn)品上，均采用了穩(wěn)定性好、精度較高的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)來(lái)測(cè)量過(guò)閥流量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性好，對(duì)環(huán)境條件幾乎沒(méi)有要求。而同期有此類(lèi)電子式產(chǎn)品的亞洲廠(chǎng)家及美國(guó)廠(chǎng)家，卻沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)方式，因此對(duì)安裝和使用環(huán)境，有著較為嚴(yán)格的要求，以保證測(cè)量精度。

在直接測(cè)量的方式下，由流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)得當(dāng)前實(shí)際的過(guò)閥流量，此流量數(shù)值與控制要求相比較，得出的偏差信號(hào)去控制閥門(mén)改變流量，整個(gè)過(guò)程穩(wěn)定、平順、準(zhǔn)確。這是因?yàn)殡娮邮綁毫o(wú)關(guān)型控制閥具有自己的控制器及控制邏輯，對(duì)于過(guò)閥流量“測(cè)-控-測(cè)”這一閉環(huán)控制環(huán)路，有針對(duì)性的優(yōu)化控制邏輯及程序。

圖3. BA采用壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥時(shí)的控制對(duì)象

由圖3可以看到，在流量計(jì)測(cè)量實(shí)際過(guò)閥流量并指揮控制球閥達(dá)到需求流量的這個(gè)過(guò)程，基本上已經(jīng)十分穩(wěn)定可靠且干脆利落地實(shí)現(xiàn)了控制意圖，即溫度偏差信號(hào)直接決定流經(jīng)表冷器的水流量。相對(duì)于通常的“動(dòng)態(tài)流量平衡閥”（或“機(jī)械式壓力無(wú)關(guān)型控制閥”），減少了穩(wěn)定壓力這一中間環(huán)節(jié)，提高了穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，降低了對(duì)使用條件的要求。

3.     智能閥門(mén)的功能特點(diǎn)

電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥由于內(nèi)置控制器，有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，所以會(huì)帶給使用者一些更為便利的功能，極大的提高控制過(guò)程的質(zhì)量且十分簡(jiǎn)單，常常令人驚喜。最大流量值可重新設(shè)定就是其中一個(gè)例子。通常情況下，每一個(gè)閥門(mén)根據(jù)其口徑有不同的額定流量（指壓力無(wú)關(guān)型控制閥或動(dòng)態(tài)流量平衡閥），這個(gè)額定流量在閥門(mén)選型的時(shí)候，幾乎沒(méi)可能與設(shè)計(jì)參數(shù)中的流量設(shè)計(jì)值完全相等。這種情況下，控制閥需必須選用其額定流量能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的，帶來(lái)的問(wèn)題是如果閥門(mén)口徑比較大，設(shè)計(jì)流量是在兩個(gè)口徑之間且偏向口徑小的一方，那么在自控上其100%一端流量可能會(huì)超出當(dāng)前表冷器的設(shè)計(jì)流量。這對(duì)自控不是什么大問(wèn)題，但局部過(guò)流對(duì)暖通水的輸送總是不希望出現(xiàn)的。電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥有極為方便的解決方法：最大流量可重新設(shè)定。以瑞士搏力謀執(zhí)行器有限公司的產(chǎn)品為例，其電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥的最大流量，可以在額定流量的45%~100%區(qū)間內(nèi)設(shè)定。這意味著一件重要的事情，暖通自控有史以來(lái)第一次，依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)表冷器進(jìn)行控制。自控信號(hào)的0~100%，即是設(shè)計(jì)參數(shù)中的0到設(shè)計(jì)流量值，完美的全程等百分比曲線(xiàn)，且與其它因素?zé)o關(guān)。這依賴(lài)于電子式壓力無(wú)關(guān)型閥門(mén)強(qiáng)大的運(yùn)算能力。等百分比曲線(xiàn)是流量-開(kāi)度對(duì)數(shù)曲線(xiàn)，流量曲線(xiàn)的每一點(diǎn)都由計(jì)算得出，即在最大流量已知的條件下，根據(jù)確定的公式計(jì)算出每一開(kāi)度下的流量值。這里的開(kāi)度指的是控制信號(hào)值，直接以控制信號(hào)的幅值代替了閥門(mén)機(jī)械的開(kāi)度值。以往的機(jī)械式閥門(mén)，缺乏這種直接對(duì)應(yīng)的能力，必須增加中間環(huán)節(jié)，即：給出最大流量，依據(jù)公式計(jì)算出每一開(kāi)度點(diǎn)的流量值，以此流量值計(jì)算出閥門(mén)的開(kāi)度（開(kāi)度即閥門(mén)的過(guò)流截面積）。機(jī)械式動(dòng)態(tài)流量平衡閥，只是在普通機(jī)械閥門(mén)上加上壓力穩(wěn)定裝置，流量的調(diào)節(jié)及流量特性還是依靠閥門(mén)的開(kāi)度及流道形狀。

由機(jī)械式到電子式這一改變，導(dǎo)致了暖通末端控制閥門(mén)控制概念的一個(gè)飛躍。和以往完全不同的是：自控可以嚴(yán)格按設(shè)計(jì)流量來(lái)控制末端表冷器的運(yùn)行，即：把閥的最大流量直接設(shè)置成表冷器的設(shè)計(jì)流量，自控給出的0~100%信號(hào)即是完美的全程的等百分比曲線(xiàn)，0-設(shè)計(jì)流量，絕無(wú)過(guò)流，利好水力工況。更為重要的應(yīng)用是單表冷器冬夏季工況的轉(zhuǎn)換，按夏季工況選用的盤(pán)管，電子式壓力無(wú)關(guān)型閥門(mén)可以按設(shè)計(jì)流量設(shè)定其最大流量，在冬季運(yùn)行時(shí)，通過(guò)自控系統(tǒng)的冬夏季轉(zhuǎn)換過(guò)程，所有電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥瞬間可以把最大流量設(shè)置成冬季工況下的設(shè)計(jì)流量。這直接提升了設(shè)備性能，在這種情況下，已無(wú)必要采用雙表冷器，電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥，無(wú)論在控制的穩(wěn)定性上還是準(zhǔn)確程度上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)配用普通閥門(mén)或機(jī)械式動(dòng)態(tài)平衡閥的雙表冷器機(jī)組。這在建設(shè)成本上及控制效果上，都是飛躍性的進(jìn)步。

對(duì)于按設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定表冷器的最大流量，還有一個(gè)好處是避免在部分負(fù)荷運(yùn)行階段的調(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)流?？刂破骺刂菩盘?hào)的100%對(duì)應(yīng)的是設(shè)計(jì)參數(shù)中針對(duì)區(qū)域負(fù)荷需求所給出的流量。如閥門(mén)的最大流量（或額定流量）超出這個(gè)流量設(shè)計(jì)值，所帶來(lái)的問(wèn)題不是自控上的麻煩，而是在自控給出比較大的開(kāi)度信號(hào)情況下，流量可能超過(guò)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)此區(qū)域的設(shè)計(jì)流量，造成過(guò)流，從而導(dǎo)致其它部位欠流。這種情況在控制上是高幾率事件，因?yàn)樵诳刂粕先绻休^大的溫度偏離或，擾動(dòng)信號(hào)，即是是在實(shí)際負(fù)荷較輕的情況下，為盡快達(dá)到目標(biāo)參數(shù)，被控局部也可能以大開(kāi)度進(jìn)行糾正。電子式的閥門(mén)可以十分可靠地以設(shè)計(jì)參數(shù)為最大可調(diào)節(jié)量，從而避免過(guò)流。

4.     數(shù)字化表冷器的實(shí)現(xiàn)

由機(jī)械式到電子式這一改變所導(dǎo)致的表冷器控制的飛躍式進(jìn)步還遠(yuǎn)不止于此。電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥的控制器功能之強(qiáng)大，對(duì)流量的穩(wěn)定準(zhǔn)確控制只是其最為基本、可以輕松實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)功能，遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出控制器的全部能力，控制器的基本能力還有溫度測(cè)量能力及通訊能力。

加入了溫度測(cè)量功能，電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥即成為了“能量控制閥”，亦即在電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥的基礎(chǔ)上具有了表冷器的換熱量測(cè)量、計(jì)量功能及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通訊功能。這事實(shí)上將表冷器轉(zhuǎn)化成為了“數(shù)字化表冷器”。在表冷器的設(shè)計(jì)能力范圍內(nèi)，能量閥可以將表冷器的換熱能力穩(wěn)定、準(zhǔn)確的線(xiàn)性化，即表冷器的熱交換量與控制信號(hào)呈線(xiàn)性關(guān)系。

圖4. 流量與閥權(quán)度及BA控制信號(hào)的關(guān)系

在傳統(tǒng)的閥門(mén)控制方式下，采用等百分比特性閥門(mén)的用意之一是補(bǔ)償表冷器的特性，希望表冷器的熱交換特性能適合控制，如圖4。

不過(guò)在閥門(mén)的流量特性曲線(xiàn)固定的情況下，無(wú)在實(shí)際工況下流量是否符合理論曲線(xiàn)，表冷器的熱交換量特性曲線(xiàn)都是無(wú)法成為直線(xiàn)的，重要的原因之一是表冷器的工作參數(shù)在變化而閥門(mén)特性曲線(xiàn)是固定的，綜合結(jié)果就是表冷器特性曲線(xiàn)只是從上方向直線(xiàn)趨近，但趨近程度受諸多因素影響。尤其是當(dāng)閥門(mén)選得比較大的時(shí)候，通過(guò)普通閥門(mén)控制表冷器，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)震蕩的情況。壓力無(wú)關(guān)型流量控制閥對(duì)流量控制的穩(wěn)定性、流量的準(zhǔn)確性有所改善（其中電子式的表現(xiàn)更為優(yōu)秀），但對(duì)表冷器的細(xì)致控制，還有進(jìn)步空間，需要引入表冷器進(jìn)出水的溫差參數(shù)，能量閥在這方面，針對(duì)表冷器的運(yùn)行控制上給出了一個(gè)可靠的方案，見(jiàn)圖5。

圖5. BA對(duì)表冷器完整的控制過(guò)程

溫差數(shù)據(jù)的加入，使得表冷器的運(yùn)行狀況容易以量化的方式表現(xiàn)出來(lái)，即在表冷器運(yùn)行時(shí)，表冷器熱交換的實(shí)際功率可以用水側(cè)參數(shù)計(jì)算得出（Q=c*m*ΔT），有了這個(gè)數(shù)據(jù)的意義在于可以參照這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)控制表冷器的水流量，使其功率趨近且最終等于控制需求。這就是自控控制的0~100%信號(hào)直接控制表冷器熱交換量。

相對(duì)于單純的電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥，能量閥的功能更為強(qiáng)大。除了可以設(shè)定且控制表冷器的最大水流量、熱交換量，能量閥可以將表冷器數(shù)字化，成為數(shù)字式表冷器，這意味著表冷器幾乎所有的運(yùn)行參數(shù)，都可通過(guò)能量閥強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通訊功能接入BA/BMS系統(tǒng)。如表冷器的瞬時(shí)熱交換量（功率），瞬時(shí)水量，而且還具有冷表、熱表等計(jì)量功能。能量閥的強(qiáng)大之處還在于其本身即是一個(gè)表冷器控制上的局部問(wèn)題解決方案，自己形成了一個(gè)局部的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并搭載有“溫差控制功能”。溫差控制的功能指能量閥可以監(jiān)測(cè)表冷器的進(jìn)出口水溫，并在進(jìn)出口水溫低于設(shè)定值的時(shí)候減少過(guò)閥流量，把水溫差控制在要求值之上，這個(gè)值可以根據(jù)要求設(shè)定且可更改，這個(gè)功能可以通過(guò)BA系統(tǒng)或手操器打開(kāi)或關(guān)閉。

數(shù)字化表冷器（能量閥+表冷器），已經(jīng)是完全的智能化末端，受控程度高，亦具有物聯(lián)網(wǎng)功能。能量閥的通訊功能具有多種主流通訊協(xié)議，可以方便地連入樓宇自控系統(tǒng)，這些協(xié)議包括BACnet MS/TP（或Modbus RTU），BACnet IP，TCP IP等。以BACnet為例，能量閥可以提供的數(shù)據(jù)如下表：

表2. 能量閥對(duì)表冷器的測(cè)控參數(shù)

通過(guò)上面兩個(gè)表格可以看出，能量閥可以提供幾乎所有的表冷器運(yùn)行參數(shù)，供自控系統(tǒng)使用。

這些參數(shù)除了直接供自控系統(tǒng)調(diào)用、進(jìn)行控制之外，還同時(shí)在能量閥的內(nèi)部控制器內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，自動(dòng)生成各種數(shù)據(jù)的趨勢(shì)記錄，這些趨勢(shì)記錄亦可以方便的導(dǎo)出至Excel，供運(yùn)行管理者作為分析使用。其中的冷表、熱表功能，更是能耗管理的有力工具。

能量閥同時(shí)具有內(nèi)置WEB Server，自帶顯示、操作圖形界面。這個(gè)功能使得能量閥亦可以直接連接到網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需通過(guò)BA系統(tǒng)即可在遠(yuǎn)端查看及控制能量閥的各項(xiàng)參數(shù)，也可以無(wú)需通過(guò)BA系統(tǒng)直接地、十分方便的配合當(dāng)前的Iot、云計(jì)算概念。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電子式壓力無(wú)關(guān)型控制閥以及在其基礎(chǔ)上發(fā)展的能量閥，是當(dāng)前在表冷器運(yùn)行控制上的最為穩(wěn)定可靠的自控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是提升自控品質(zhì)的不二之選，可以大大的提高自控系統(tǒng)的性能，尤其是在能耗管理方面，更是獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品。這兩種產(chǎn)品作為局部問(wèn)題的解決方案，極好地、無(wú)縫的銜接了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)和控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，使得自控系統(tǒng)可以直接地、確定地、穩(wěn)定地直接以設(shè)計(jì)來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，且包容水力工況及參數(shù)偏離。對(duì)自控來(lái)說(shuō)是極容易地實(shí)現(xiàn)了表冷器的直接量化控制，且這種控制與水力工況及設(shè)備偏離無(wú)關(guān)。

相信在今后的暖通自控發(fā)展過(guò)程中，電子式智能型末端控制閥，會(huì)逐漸地占有更大的比重。尤其是在對(duì)能源管控有所要求的項(xiàng)目中，量化控制表冷器的運(yùn)行對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的能耗管理有著十分重要的實(shí)用意義，而智能末端閥門(mén)是相當(dāng)好的選擇。