暖通水系统的水力平衡与高效输配

能源分布及医药领域能耗

全球能源消耗的40%用于建筑，其中暖通空调系统消耗了建筑能源的50%。中国医药规模以上企业能耗占制造业能源消耗比重为0.46%，其中电力消耗为487.56亿千瓦时，占电力消费总量的0.57%（2021年）。

空调系统能耗分布

冷机能效

• 制冷系数COP表示冷机效率，当水和制冷剂之间的对数平均温差保持很高时，热传导（因此COP）会比较好。
• 蒸发器制冷剂温度保持不变，供水温度Ts通常保持不变，因此回水温度Tr必须保持“高”来保持高对数平均温差。
• 保持一个高Tr（因此高温差T = Ts-Tr）在部分负荷的时候提供更高的COP。
• 制冷剂饱和吸收温度。

泵耗

• 制冷7-17%，供热0.5-1.5%，占总能量消耗。
• 这是水力输配系统主要的能源消耗。
• 泵耗最小化：
  • 获得一个流量正确调节的变流量系统。
  • 通过设计降低所需水泵扬程，避免压差增长因素，找到变频泵的最佳设定点。
  • 利用最新的水泵技术（变频、异步电机）对水泵进行选型，使它们在最佳效率区域运转。

水力不平衡问题

• 为避免住户投诉，90%的系统中，实际输配流量大于设计流量的150%（来源：2002年4-5月发表于CFP日报的法国暖通空调研究与培训中心的一项调查）。

负荷变化

• 比例控制——终端设备特性vs控制阀特性
  • 为了使整个环路尽可能趋于线性特性，末端设备的非线性特性可以通过一个具有等百分比特性的控制阀所补偿。
• 变流量与压差变化
  • 一半负荷及以下占制冷/加热季节总时间的相当大的比例。
  • 无平衡措施，控制阀开度100%和20%。
  • 静态平衡措施，控制阀开度100%和20%。
  • 压差控制器，动态平衡措施，控制阀开度100%和20%。
• 变频泵的设定点
  • 如果使用系统的平衡方法的时候平衡自动揭示了优化的设定点。
  • 使用平衡方法保证了平衡阀上的最小压力降。

“失控”的代价

• 冬季室温提高1℃增加系统能耗6至11%。
• 夏季室温降低1℃增加系统能耗12至18%。

供热与制冷

• 供热：12至18%。
• 制冷：6至11%。

控制精度

• 𝛽=Δ𝑃控制阀全开并在设计流量下Δ𝑃控制阀全关。
• 阀权度定义了控制阀关闭时加在控制阀两端的压差变化了多少。
• 这个值揭示了当控制阀关闭时控制阀减少通过流量的有效性。

智能控制

• Bus comm
• BLE 5.0 (BLE 4)智能手机和平板（Android和iOS）无需电脑，无需线缆，无需dongle。
• 0-10 VDC (or 0-20 mA)从BMS (PLC) 0-10 VDC feedback到BMS (PLC)。