论文部分内容阅读
【摘要】 本文通过对一个实例的分析，简单介绍了变风量空调控制的原理、方法和策略。
【关键词】 变风量空调；控制；实例
【中图分类号】 TU831.39 【文献标识码】 C【文章编号】 1727-5123（2011）02-140-02
１引言
变风量系统（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｉｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ， ＶＡＶ系统）２０世纪６０年代诞生在美国，它根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行，所以，风量的减少带来了风机能耗的降低。变风量空调系统中风量的调节等主要依赖于控制系统，在很大程度上变风量空调系统的成败取决于控制系统的正常运转。下面将结合一个工程实例对变风量空调系统的控制进行分析。
２工程概况
江苏昆山市某项目，总建筑面积５９８９０ｍ２，地下一层，地上１９层，其中１～３层为裙楼，４～１９层为办公区域。４～１９层采用变风量空调系统，１～３层采用定风量空调系统和风机盘管加新风系统。空调水系统采用四管制，空调冷热水分开。该项目变风量空调系统为单风道变风量系统，外区采用电加热型变风量末端，内区采用单风道变风量末端装置，所有变风量末端装置均为压力无关型末端装置。变风量空调机组（ＡＨＵ）送风机、回风机分别配置了变频器来调节风机送风量和回风量。同时变风量空调机组还采用了热回收转轮。考虑到空气品质问题，变风量空调机组内配置了纳米光子设备，主要用来净化室内空气。
３变风量空调系统控制
该项目变风量空调系统控制主要包括，系统风量控制、变风量末端（）控制、送风温度控制、新风量控制、送回风匹配及排风控制、过渡季节控制、热回收转轮控制等。
３．１系统风量控制。系统风量控制目前主要有三种方法，定静压控制、变静压控制、总风量控制。该项目采取静定压的控制方式，所谓定静压控制，就是在风管中设置静压传感器，测量该点的静压，进而调节风机的转速，使该点的静压值恒定不变。定静压控制的难点是确定静压传感器的位置，根据ＡＳＨＲＡＥ标准９０．１～２００１提出：“设计工况下变风量系统静压传感器所在位置的设定静压不应大于风机总设计静压的”［２］。本项目根据此建议，将静压传感器设置在ＡＨＵ出风口后风管的处。如图１所示。因该项目主风管在ＡＨＵ出风口一段距离后分成两个主干管。故在两个主干管上均设置了静压传感器，取它们中的最小值作为静压控制点，静压值初步设定在２００－３００ｐａ之间，最后通过调试来确定合理的静压值。
３．２变风量末端控制。变风量末端装置是变风量空调系统的关键设备之一。空调系统通过末端装置调节一次送风量，根据负荷变化，维持室温。变风量末端装置的控制在变风量控制中至关重要，控制不当将影响室内温度和气流组织。该项目变风量末端装置均采用单风道压力无关型变风量末端（VAVBOX），外区采用电加热型VAVBOX。压力无关型VAVBOX控制原理为：房间或区域温度传感器将温度信号传给VAVBOX控制器，控制器将温度信号和温度设定值进行对比，计算出需求的风量，同时VAVBOX入口处风量传感器将实际测得的风量值传送给控制器，控制器将实际风量和所需风量进行对比，根据风量对比差值，控制器执行机构对VAVBOX风阀进行调节，从而达到所需风量。其控制原理如图２所示。该项目所有VAVBOX均配置了ＤＤＣ控制器，并且在出厂前均进行了风量整定，漏风量、噪声测试等。该项目变风量末端安装完成后，在现场又进行了二次风量整定，此次整定与ＡＨＵ的送风量调节控制同时进行，确保在实际静压下，风阀调节达到所需的风量。
３．３送风温度控制。该项目通过楼层ＤＤＣ控制器对送风温度进行控制，在送风管上（ＡＨＵ出口处）设置温度传感器，用于检测送风温度，温度信号送至ＤＤＣ控制器，ＤＤＣ控制器按ＰＩＤ调节规律调节冷热水调节阀，保持送风温度不变。当达到最小风量时，如果负荷继续变化，将采用变送风温度来调节，保证系统冷热量满足房间负荷。该项目在设备订货时要求冷热水调节阀门具有自动复位功能，当空调风机停止运转时，复位至常闭位置，以达到节能目的。
３．４新风量控制。新风量处理方式一般分为两种，分散处理方式、集中处理方式。该项目采用分散处理方式，即从幕墙百叶直接引新风到ＡＨＵ机组，中间设置新风阀，新风量控制主要是通过调节新风阀来实现的，新风量控制的重点是确定新风量，新风量过小，室内空气品质得不到保证，新风量过大，造成能源浪费。该项目采用ＣＯ２浓度作为室内空气质量的标准，尽管ＣＯ２浓度不能完全代表室内空气品质，由于ＡＨＵ中配置了纳米光子设备，该设备主要用于清除室内空气中的有机挥发物（ＶＯＣ）等，故该项目的新风量根据ＣＯ２浓度值来进行调节。ＣＯ２浓度传感器设置在主回风管上，当回风管中ＣＯ２过浓度超过设定值时（７００ｐｐｍ），新风阀根据比例开大，反之关小，但应保证一个最小新风量的阀位限制。
３．５送回风匹配及排风控制。由于该项目变风量空调机组（ＡＨＵ）分别单独设置了送风机和回风机，故涉及到送回风匹配的问题和排风控制问题，该项目中回风量随送风机送风量变化。当送风量增加时，回风量也同比例增加，当送风量减少时，回风量也同比例减少。排风系统控制主要参考新风量的控制，新风和回风之和为送风量，原则上新风量应该与排风量相同，但为了保持室内为正压，排风量应略小于新风量。对变风量系统，当新风量增加时，排风量也相应的增加，新风量减少时，排风量也相应的减少。该项目中排风量设置为新风量的８０～９０％。新风调节阀、排风调节阀与送风机、排风机连锁，若空调风机停止运行时，所有风阀应能自动关闭。
３．６过渡季节控制。考虑到节约能源，在过渡季节，应尽量采用室外新风作为冷源。判断过渡季节是否开启全新风模式的方式有：焓差法、固定焓值法、温差法、固定干球温度法。该项目采用的是焓差法，通过比较新风和回风的焓值，当新风焓值小于回风焓值时，启动全新风模式，停止冷水机组供冷。该项目在室外设置了５组温湿度传感器，传感器采集温湿度信号并传送给ＤＤＣ控制器，控制器将温湿度信号转换为室外焓值，取５组室外焓值的平均值，与室内回风管内平均焓值进行对比。当室外焓值小于回风管焓值时，ＤＤＣ控制器使新风阀和排风阀打到全开状态，送风机和回风机全部在工频工作，末端ＶＡＶＢＯＸ风阀全部打开，冷水机组和水泵等停止运行。变风量空调系统进入全新风模式。
３.７热回收转轮控制。为了增加节能效果，该项目ＡＨＵ配置了热回收转轮，热回收转轮的芯材由不燃吸湿性材料或带吸湿性涂层的材料构成，夏季时，低温低湿的排风通过芯材，使芯材冷却，热回收转轮旋转，使通过芯材的高温高湿的新风冷却。从而到达节能的效果。热回收转轮与送风机、回风机联动，通过ＤＤＣ控制器三者同时开启、同时关闭。在过渡季节时（全新风模式），热回收转轮停止运行，与送回风机的联动取消。
４结束语
变风量空调控制系统在变风量空调系统中占有非常重要的位置，很多变风量空调系统在实际运行中达不到设计要求。主要原因之一是变风量控制系统达不到要求，如：控制系统设计、实施存在问题，控制策略方案选择不当等。故加强对变风量控制系统研究和分析非常必要。
参考文献
１孙宁等.变风量空调系统浅谈［Ｊ］．暖通空调，１９９７.２７（５）：５３～５９
２叶大法等．变风量空调系统设计［Ｍ］．北京.中国建筑工业出版社，
２００７
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】 变风量空调；控制；实例
【中图分类号】 TU831.39 【文献标识码】 C【文章编号】 1727-5123（2011）02-140-02
１引言
变风量系统（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｉｒ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ， ＶＡＶ系统）２０世纪６０年代诞生在美国，它根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行，所以，风量的减少带来了风机能耗的降低。变风量空调系统中风量的调节等主要依赖于控制系统，在很大程度上变风量空调系统的成败取决于控制系统的正常运转。下面将结合一个工程实例对变风量空调系统的控制进行分析。
２工程概况
江苏昆山市某项目，总建筑面积５９８９０ｍ２，地下一层，地上１９层，其中１～３层为裙楼，４～１９层为办公区域。４～１９层采用变风量空调系统，１～３层采用定风量空调系统和风机盘管加新风系统。空调水系统采用四管制，空调冷热水分开。该项目变风量空调系统为单风道变风量系统，外区采用电加热型变风量末端，内区采用单风道变风量末端装置，所有变风量末端装置均为压力无关型末端装置。变风量空调机组（ＡＨＵ）送风机、回风机分别配置了变频器来调节风机送风量和回风量。同时变风量空调机组还采用了热回收转轮。考虑到空气品质问题，变风量空调机组内配置了纳米光子设备，主要用来净化室内空气。
３变风量空调系统控制
该项目变风量空调系统控制主要包括，系统风量控制、变风量末端（）控制、送风温度控制、新风量控制、送回风匹配及排风控制、过渡季节控制、热回收转轮控制等。
３．１系统风量控制。系统风量控制目前主要有三种方法，定静压控制、变静压控制、总风量控制。该项目采取静定压的控制方式，所谓定静压控制，就是在风管中设置静压传感器，测量该点的静压，进而调节风机的转速，使该点的静压值恒定不变。定静压控制的难点是确定静压传感器的位置，根据ＡＳＨＲＡＥ标准９０．１～２００１提出：“设计工况下变风量系统静压传感器所在位置的设定静压不应大于风机总设计静压的”［２］。本项目根据此建议，将静压传感器设置在ＡＨＵ出风口后风管的处。如图１所示。因该项目主风管在ＡＨＵ出风口一段距离后分成两个主干管。故在两个主干管上均设置了静压传感器，取它们中的最小值作为静压控制点，静压值初步设定在２００－３００ｐａ之间，最后通过调试来确定合理的静压值。
３．２变风量末端控制。变风量末端装置是变风量空调系统的关键设备之一。空调系统通过末端装置调节一次送风量，根据负荷变化，维持室温。变风量末端装置的控制在变风量控制中至关重要，控制不当将影响室内温度和气流组织。该项目变风量末端装置均采用单风道压力无关型变风量末端（VAVBOX），外区采用电加热型VAVBOX。压力无关型VAVBOX控制原理为：房间或区域温度传感器将温度信号传给VAVBOX控制器，控制器将温度信号和温度设定值进行对比，计算出需求的风量，同时VAVBOX入口处风量传感器将实际测得的风量值传送给控制器，控制器将实际风量和所需风量进行对比，根据风量对比差值，控制器执行机构对VAVBOX风阀进行调节，从而达到所需风量。其控制原理如图２所示。该项目所有VAVBOX均配置了ＤＤＣ控制器，并且在出厂前均进行了风量整定，漏风量、噪声测试等。该项目变风量末端安装完成后，在现场又进行了二次风量整定，此次整定与ＡＨＵ的送风量调节控制同时进行，确保在实际静压下，风阀调节达到所需的风量。
３．３送风温度控制。该项目通过楼层ＤＤＣ控制器对送风温度进行控制，在送风管上（ＡＨＵ出口处）设置温度传感器，用于检测送风温度，温度信号送至ＤＤＣ控制器，ＤＤＣ控制器按ＰＩＤ调节规律调节冷热水调节阀，保持送风温度不变。当达到最小风量时，如果负荷继续变化，将采用变送风温度来调节，保证系统冷热量满足房间负荷。该项目在设备订货时要求冷热水调节阀门具有自动复位功能，当空调风机停止运转时，复位至常闭位置，以达到节能目的。
３．４新风量控制。新风量处理方式一般分为两种，分散处理方式、集中处理方式。该项目采用分散处理方式，即从幕墙百叶直接引新风到ＡＨＵ机组，中间设置新风阀，新风量控制主要是通过调节新风阀来实现的，新风量控制的重点是确定新风量，新风量过小，室内空气品质得不到保证，新风量过大，造成能源浪费。该项目采用ＣＯ２浓度作为室内空气质量的标准，尽管ＣＯ２浓度不能完全代表室内空气品质，由于ＡＨＵ中配置了纳米光子设备，该设备主要用于清除室内空气中的有机挥发物（ＶＯＣ）等，故该项目的新风量根据ＣＯ２浓度值来进行调节。ＣＯ２浓度传感器设置在主回风管上，当回风管中ＣＯ２过浓度超过设定值时（７００ｐｐｍ），新风阀根据比例开大，反之关小，但应保证一个最小新风量的阀位限制。
３．５送回风匹配及排风控制。由于该项目变风量空调机组（ＡＨＵ）分别单独设置了送风机和回风机，故涉及到送回风匹配的问题和排风控制问题，该项目中回风量随送风机送风量变化。当送风量增加时，回风量也同比例增加，当送风量减少时，回风量也同比例减少。排风系统控制主要参考新风量的控制，新风和回风之和为送风量，原则上新风量应该与排风量相同，但为了保持室内为正压，排风量应略小于新风量。对变风量系统，当新风量增加时，排风量也相应的增加，新风量减少时，排风量也相应的减少。该项目中排风量设置为新风量的８０～９０％。新风调节阀、排风调节阀与送风机、排风机连锁，若空调风机停止运行时，所有风阀应能自动关闭。
３．６过渡季节控制。考虑到节约能源，在过渡季节，应尽量采用室外新风作为冷源。判断过渡季节是否开启全新风模式的方式有：焓差法、固定焓值法、温差法、固定干球温度法。该项目采用的是焓差法，通过比较新风和回风的焓值，当新风焓值小于回风焓值时，启动全新风模式，停止冷水机组供冷。该项目在室外设置了５组温湿度传感器，传感器采集温湿度信号并传送给ＤＤＣ控制器，控制器将温湿度信号转换为室外焓值，取５组室外焓值的平均值，与室内回风管内平均焓值进行对比。当室外焓值小于回风管焓值时，ＤＤＣ控制器使新风阀和排风阀打到全开状态，送风机和回风机全部在工频工作，末端ＶＡＶＢＯＸ风阀全部打开，冷水机组和水泵等停止运行。变风量空调系统进入全新风模式。
３.７热回收转轮控制。为了增加节能效果，该项目ＡＨＵ配置了热回收转轮，热回收转轮的芯材由不燃吸湿性材料或带吸湿性涂层的材料构成，夏季时，低温低湿的排风通过芯材，使芯材冷却，热回收转轮旋转，使通过芯材的高温高湿的新风冷却。从而到达节能的效果。热回收转轮与送风机、回风机联动，通过ＤＤＣ控制器三者同时开启、同时关闭。在过渡季节时（全新风模式），热回收转轮停止运行，与送回风机的联动取消。
４结束语
变风量空调控制系统在变风量空调系统中占有非常重要的位置，很多变风量空调系统在实际运行中达不到设计要求。主要原因之一是变风量控制系统达不到要求，如：控制系统设计、实施存在问题，控制策略方案选择不当等。故加强对变风量控制系统研究和分析非常必要。
参考文献
１孙宁等.变风量空调系统浅谈［Ｊ］．暖通空调，１９９７.２７（５）：５３～５９
２叶大法等．变风量空调系统设计［Ｍ］．北京.中国建筑工业出版社，
２００７
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文