يمكن أن تساعد صمامات التحكم المستقلة في الضغط (PICV) في تقليل تكاليف الطاقة وزيادة راحة الركاب في تطبيقات ملفات التدفئة والتبريد في المباني. أفضل وصف للقناة PICV هو وجود صمامين في صمام واحد: معيار صمام تحكم ثنائي الاتجاه و صمام موازنة.

مقدمة عن صمامات PICV

صمامات التحكم المستقلة في الضغط عبارة عن صمام أوتوماتيكي للتحكم في درجة الحرارة وصمام أوتوماتيكي لتنظيم التدفق معبأ في جسم صمام واحد. يعمل الصمام الكروي المزود بإدخال مميز كصمام تحكم في درجة الحرارة يتم تشغيله بشكل منتظم ، وتوفر خرطوشة التحكم في الضغط تنظيمًا تلقائيًا للتدفق للحفاظ على التدفق المستمر للمياه الساخنة أو المبردة بغض النظر عن تغيرات ضغط النظام.

يتم استخدامها في العديد من تطبيقات HVAC ذات الحلقة المغلقة. لا تحتاج الأنظمة ذات صمامات التحكم المستقلة للضغط إلى الموازنة وإعادة التوازن أثناء التشغيل. إنها تنظم وتحافظ على التدفق المستمر للملف حيث يختلف ضغط الماء في النظام باختلاف الأحمال المتغيرة.

يوفر هذا راحة أفضل ويزيد من كفاءة الطاقة ويقلل من تشغيل المشغل ويقلل من عمليات معاودة الاتصال المكلفة. تسمح الصمامات المستقلة عن الضغط للنظام بأداء أفضل. مع التدفق الصحيح لكل ملف ، تكون الغلايات والمبردات أكثر كفاءة

مبدأ التشغيل

تحصل PICV على أفضل النتائج لأن الكمية الضرورية فقط من الماء الساخن (في GPM) والماء المبرد (في GPM) يتم توصيلها إلى ملفات التدفئة والتبريد. تسمح صمامات التحكم القياسية ثنائية الاتجاه بالفيضان والتدفق السفلي خاصةً إذا كانت السيرة الذاتية كبيرة الحجم أو صغيرة الحجم. وهذا يولد كمية زائدة من الماء للمضخة لتعويض عدم دقتها مما يزيد من تكلفة الضخ.

المشغلات الموجودة في صمامات PICV لا تدور كثيرًا مثل الصمامات ثنائية الاتجاه القياسية للتعويض عن تغيرات الضغط في النظام التي تؤثر على التدفق ، مما يؤدي إلى توفير الطاقة.

فيما يلي شرح مبسط لعملية القسطرة عن طريق الحقن (PICV) باستخدام نظام ثنائي الصمامات. ينظم الصمام الثاني (V2 في الرسم أدناه) فرق الضغط عبر الصمام الأول (V1) باستخدام عنصر غشاء متدحرج يعمل بشكل معاكس بواسطة زنبرك. الصمام الأول عبارة عن جهاز ذو فتحة متغيرة معايرة يتم ضبطه بواسطة المشغل (على غرار صمام التحكم القياسي المعدل).

يتفاعل الحجاب الحاجز مع النظام وينظم فرق الضغط عبر فتحة صمام التحكم المشغلة للحفاظ على معدل التدفق.

على PICV (انظر الرسم أدناه) ، عند الضبط المسبق لمعدل التدفق الأقصى ، يتغير حجم فتحة المدخل ، مما لا يتعارض مع طول الحد. عند التعديل ، تتأثر مناطق الفتحة بالمشغل باستخدام السكتة الدماغية الكاملة. ينتج عن هذا تغيير حجم منطقة الفتحة بحركة عمودية.

أهمية النظام المتوازن

الغرض من صمام تنظيم التدفق التلقائي هو التأكد من أن كل ملف لديه التدفق الصحيح في جميع الأوقات وتحت جميع ظروف التحميل. يكون نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في حالة توازن عندما يكون تدفق السوائل عبر الملف ضمن موجب أو ناقص 10٪ من تدفق التصميم. إذا كان النظام غير متوازن ، فإن التوزيع غير المتكافئ للتدفق سيخلق الكثير من التدفق في بعض الملفات ، وتدفق قليل جدًا في البعض الآخر. لن تتكيف الملفات ذات معدلات التدفق غير الكافية بشكل كافٍ. لن تعمل الملفات ذات التدفق الفائض بكفاءة. سوف يهدرون الطاقة لأن التدفق سيكون مرتفعًا جدًا لتعظيم كمية الطاقة المنقولة بين الماء والهواء المتدفق عبر الملف ، مما يزيد من طاقة الضخ وسيشتكي الركاب من البقع الساخنة والباردة في المبنى.

يتم استخدام صمام موازنة يدوي لضبط تدفق السوائل الفعلي عبر كل ملف لتدفق التصميم ، مع فتح جميع صمامات التحكم الأوتوماتيكية إلى وضع التدفق الكامل. يتم ذلك عن طريق ضبط صمامات الموازنة يدويًا ، واحدًا تلو الآخر. تم ضبط أحد الصمامات ، ثم الصمام التالي وهكذا. في كل مرة يتم فيها تعديل النظام ، يتغير النظام ، وبالتالي فإن الصمامات التي كانت متوازنة سابقًا لم تعد متوازنة.

هذا هو السبب في أن ASHRAE توصي بضبط كل صمام على الأقل 3 مرات للحصول على التدفق الفعلي داخل زائد أو ناقص 10٪ من تدفق التصميم واعتباره "متوازنًا".

مشاكل في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء باستخدام صمامات التحكم التقليدية

حتى بعد موازنة النظام يدويًا ، يتم موازنته فقط في وضع التدفق الكامل. بمجرد أن يغير أي صمام في النظام وضعه ، فإنه يغير ضغط النظام ويؤدي إلى عدم توازن النظام ويقلل من الكفاءة. سيؤدي ذلك إلى حدوث مشكلات تتعلق بالراحة ، إلا أنه قد يتسبب أيضًا في حدوث مشكلة تُعرف باسم متلازمة انخفاض دلتا تي.

دلتا تي هو اختلاف درجة حرارة الماء على جانبي الملف. إذا كان تدفق الماء عبر الملف مرتفعًا جدًا ، فلن يستخرج الحرارة من الفضاء بكفاءة. في وضع التبريد ، ستكون درجة حرارة الماء العائد أبرد من التصميم لأن الماء لم يقض وقتًا كافيًا في الملف لنقل الحرارة بشكل كافٍ. تحتوي العديد من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الحديثة اليوم على مضخات تدفق متغيرة لتوفير الطاقة. تستخدم أنظمة السرعة المتغيرة طاقة أقل من أنظمة التدفق الثابت عندما يتم تشغيل محرك المضخة بسرعات أبطأ.

من الناحية النظرية ، يجب أن تعمل أنظمة التدفق المتغير مع صمامات التحكم التقليدية على تحسين دلتا T في الملف. ولكن مع تغير الضغط في هذه الأنظمة ، فإن التدفق عبر الصمام سيزداد أو ينقص. هذه الحقيقة واضحة في صيغة التدفق الأساسية (التدفق = CV√∆p). مع زيادة فرق الضغط (دلتا P) ، يجب زيادة التدفق إذا بقيت المنطقة المفتوحة كما هي. المرة الوحيدة التي نرغب فيها في تغيير التدفق في الملف هي عندما تتغير متطلبات الحمل ، ثم يجب أن يستجيب المشغل عن طريق تغيير المنطقة المفتوحة للصمام. عادة ما تؤدي هذه التغييرات في التدفق دون تغيير في موضع المشغل إلى تدفق مفرط ، خاصة عند المطالبة بمعدلات تدفق عالية للملف. سيؤدي ذلك إلى انخفاض دلتا T في التبريد والتدفئة. تجعل صمامات التحكم ذات القدرة المنخفضة النطاق التحكم في التدفق أكثر صعوبة في هذه الأنظمة.

تشير Coil delta T التي تكون أقل من تصميم delta T إلى وجود نقل حرارة غير فعال وأن الماء البارد الذي تم إرساله إلى الملف يظل باردًا عندما يعود إلى المبرد. يمكن أن يحدث هذا بسبب الملفات المتسخة ، ولكن غالبًا ما يحدث بسبب التدفق العالي جدًا الناتج عن تقلبات الضغط في النظام. يؤدي هذا التدفق المتزايد إلى ضعف التبريد في المساحة المشغولة ويؤدي إلى عمل المضخة بجهد لا داعي له. قد يتم تشغيل المبردات استجابةً للتدفق وليس التحميل. حتى أنه قد يتسبب في تجمد المبرد. إذا كان بإمكانك التحكم في التدفق إلى الملف عن طريق إبطائه ، فيمكنك زيادة دلتا T مع توفير طاقة المضخة.

يتسبب Low delta T أيضًا في حدوث مشكلات في أنظمة التدفئة ، خاصة عند استخدام غلايات التكثيف. إذا لم يتم نقل الطاقة بالكامل إلى ملفات التسخين ، فإن درجة حرارة الماء العائد إلى الغلاية لن تسمح للغلاية بالتكثف. عندما يحدث هذا ، يصبح المرجل غلاية تقليدية باهظة الثمن. ستزيد هذه العوامل من تكلفة التشغيل وتجعل المساحة أقل راحة.

يتطلب Low delta T أيضًا معدات إضافية لتسخين المياه أو تبريدها نظرًا لأن معدل التدفق مرتفع جدًا. يرتبط معدل التدفق ارتباطًا مباشرًا بـ delta T ونقل الحرارة في الجهاز. Delta T = BTUH / (500 gpm) لذلك إذا كان من الممكن تقليل معدل التدفق ، فإن دلتا T ستزداد بحيث يمكن استخدام معدات أقل لتسخين المياه أو تبريدها. إذا تم خفض معدل التدفق إلى النصف ، يتم مضاعفة دلتا T. يمكن أن يؤدي هذا إلى توفير النفقات الرأسمالية حيث يمكن تجنب شراء مبردات أو مضخات إضافية.

غالبًا ما تغير الصمامات في نظام غير فعال مثل هذا الوضع للتعويض عن تقلبات درجة الحرارة الناتجة عن التغيرات في التدفق. هذا يزيد من تآكل مشغلات الصمامات ، لذلك قد تتعطل قبل الأوان.

مزايا صمام التحكم المستقل للضغط (مزايا PICV)

تدمج صمامات التحكم المستقلة عن الضغط وظائف التوازن والتحكم الديناميكيين في منتج واحد. يستجيبون للتغيرات في الضغط من أجل الحفاظ على التدفق المطلوب. يشتمل جزء منظم الضغط التفاضلي للصمام على غشاء مطاطي يتحرك بفارق الضغط ونابض. يتعرض لضغط المدخل من جانب وضغط المخرج على الجانب الآخر. أثناء تحرك الحجاب الحاجز ، يقوم بتشغيل صمام يحافظ على انخفاض الضغط عبر الصمام الكروي ثابتًا بغض النظر عن تغيرات ضغط النظام. ثم يتم تعديل قسم الصمام الكروي للحفاظ على نقطة ضبط الغرفة بحيث يتنوع التدفق حسب طلب الغرفة ، وليس بالتغيرات في ضغط النظام.

ونظرًا لأن الصمام عبارة عن صمام تحكم وصمام موازنة أوتوماتيكي في نفس الوقت ، فإن التثبيت يكون أسهل. ليست هناك حاجة لشراء وتركيب صمام موازنة وصمام تحكم. هذا ، بالإضافة إلى عدم وجود نظام موازنة وإعادة التوازن ، يوفر تكاليف التثبيت.

تعمل صمامات التحكم المستقلة عن الضغط على تقليل التكلفة الأولى بتكلفة أقل ، وأصغر ، وسعة معدات ، وحجم أنابيب أصغر. كما أنها تلغي الحاجة إلى أنابيب العودة العكسية باهظة الثمن والمعقدة. إنها تقلل بشكل كبير من جهد الاختبار والتعديل والموازنة. هذا واضح بشكل خاص في المشاريع المرحلية حيث يجب موازنة النظام بأكمله مرة أخرى مع اكتمال كل مرحلة جديدة.

اختيار صمام PICV وتركيبه وصيانته

لتلبية التطبيقات المختلفة ، تأتي صمامات التحكم المستقلة بالضغط في مجموعة متنوعة من إعدادات التدفق الإضافي. حدد الصمام الصحيح للتطبيق الخاص بك عن طريق اختيار صمام يتوافق مع معدل تدفق تصميم الملف. حدد أصغر صمام قادر على توصيل معدل تدفق التصميم هذا ، ولكن قم بالتقريب إلى الحجم التالي عند الحاجة.

كما هو الحال مع أي تركيب ، من الأفضل استخدام صمامات العزل لتسهيل الصيانة.

تحتوي صمامات التحكم المستقلة عن الضغط على قنوات صغيرة في جسم الصمام على جانبي الحجاب الحاجز. هذا يجعل جودة المياه الجيدة مهمة. تكون المصافي المثبتة قبل كل صمام فعالة في إزالة الملوثات الكبيرة نسبيًا. ستعمل هذه المصافي أيضًا على حماية ملفات النظام ومعداته. ومع ذلك ، فإنها لن ترشح جزيئات صغيرة جدًا. لهذا من المهم ضمان جودة الوسائط مع معالجة المياه الجارية والترشيح باستخدام مرشح تيار جانبي (تجاوز). يشمل التشغيل المناسب تنظيف النظام.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم التحكم في سرعة المضخة باستخدام مستشعر ضغط تفاضلي بعيد ، فسيتم تحقيق أكبر قدر من التوفير عن طريق وضع المستشعر في صمام التحكم المستقل للضغط الموجود في أبعد مكان عن المضخة. بهذه الطريقة يتم تشغيل المضخة لتطوير الرأس المطلوب فقط لدعم الصمام والملف البعيد في النظام.

استنتاج

في الختام ، فإن صمامات التحكم المستقلة للضغط تجعل التركيب والتشغيل أبسط. إنها توفر تدفقًا ثابتًا حتى مع تغير الأحمال وفتح وإغلاق الصمامات في النظام. يقلل هذا من تشغيل المشغل ويوفر تحكمًا أفضل في المنطقة. كما أنها تقلل التكاليف وتجعل النظام بأكمله يعمل بشكل أفضل لأنه مع التدفق الصحيح لكل ملف ، تعمل المضخات والمبردات بكفاءة.