【文章內容簡介】 頁 第 頁 9 ③ 閥門開度小于 85%，風量滿足但變風量末端入口靜壓過高。 (3)總風量控制方式 前面談到的控制方式都屬于靜壓控制方式，但由于壓力控制環(huán)節(jié)和末端流量控制環(huán)節(jié)存在一定的耦合特性，所以容易引起系統(tǒng)的壓力調節(jié)震蕩現象。如果擺脫壓力控制，而又能很好地實現對風機的變頻調節(jié)，則可克服振蕩現象。因此，便提出了基于總風量的控制方式。 所謂總風量控制就是根據各末端設定的風量之和調節(jié)送風機轉速，以滿足各房間所要求的風量。該控制方法與靜壓控制方法的主要區(qū)別就是總風量控 制方法不再監(jiān)測、調控靜壓點的壓力值，而是直接統(tǒng)計各末端要求的風量之和，根據此總風量而調節(jié)風機的轉速。該控制方法需借助于現代建筑 BAS 的 DCS 控制系統(tǒng)，它屬于前饋控制方式該方法簡單有效，并且節(jié)能效果處于定靜壓和變靜壓之間?？傦L量控制方法是由我國專家提出的在國外的文獻中未曾提到過。 除了這三 種控制方法外，有關文獻還有定靜壓變溫度法、變靜壓變溫度法等提法，其基本原理都可歸于上述方法中的一個。變風量（ VAV）空調系統(tǒng)的三種方法，各有自己的優(yōu)點和不足，但在實際工程中定靜壓控制仍是最常采用的控制方式。本系統(tǒng)采用的是定靜 壓控制方式。 各種方式由 DDC 控制 方 法 配合： 在變風量系統(tǒng)中用 DDC 控制器對各末端裝置的風量款待疊加計算，以此來調節(jié)風機的變頻裝置保證系統(tǒng)所需的必要風量。具體作法是，綜合考慮各個變風量末端的風量與入口靜壓，以此來描繪變風量空調系統(tǒng)的調節(jié)曲線，并將其寫入 DDC 的控制程序中。采用此法時為避免風量不足，常將調節(jié)曲線設定在較高位置；為此各個末端裝置的閥門多處在半開位 DDC 控制法常與整個大樓的 BAS ① 各個變風量末端的開停及冷熱變換均可由整個樓宇的中央計算機控制。 ② ③ 可由中央計算機監(jiān)測室溫和各個末端的送風量。 共 59 頁 第 頁 10 控制系統(tǒng)的要求 變風量系統(tǒng)的基本控制要求主要包括以下幾個方面： （ 1）房間溫度控制：房間溫度控制是通過 VAV 末端對風量的控制來實現的，通過對風量的控制使房間溫度保持在一定范圍內，滿足、人體舒適度。這是變風量系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié)。 VAV 控制裝置具體介紹見 VAV 基本 組成。 （ 2）系統(tǒng)的靜壓控制：這是變風量系統(tǒng)十分重要的環(huán)節(jié)。實現這一控制，才能使系統(tǒng)保持一個穩(wěn)定的運行壓力，從而保證整個系統(tǒng)的運行可靠。 （ 3）送風量的控制：送風量有送風機送出的總送風量和 VAV 末端送給房間的風量兩部分。在保證送風溫度符合設計要求下，使送風量緊隨著系統(tǒng)負荷的變化而變化。送風機流量的調節(jié)和控制常采用變頻器調節(jié)電機轉數的方法，也可以通過調節(jié)和控制風機入口的導向葉片或者是送風管路的特性來實現。而其具體的控制依據和有定靜壓方式和變靜壓方式兩種。對于采用了 DDC 控制的變風量空調系統(tǒng)，可以直接測取各個 VAV 末端裝置的送風流量。通過加權平均的方法進行疊加計算，再根據計算值去調整送風機的流量。 （ 4）新風量的控制：通過新風量的控制使房間的空氣的質量符合要求。這里要求采用二氧化碳濃度監(jiān)控法。通過對室內 C02 濃度的檢測，來控制新風量。 變風量系統(tǒng)的空氣處理裝置是在設計送風溫度已經確定的情況下，送出一定數量的空氣的。為了提供達到設計溫度的空氣，就需要對新風和回風的混合比以及表冷器盤管中的冷凍水流量進行控制?？傊?，實現這類控制，則可在運行最為經濟的情況下，既保證送風溫度符合設計要求，又節(jié)約能耗。 VAV 系 統(tǒng)的控制算法 VAV 系統(tǒng)控制相對復雜。其中包括 VAV 箱控制， AHU 運行 控制，送風機控制，回風機控制，管道靜壓控制，建筑物靜壓控制，送風溫度設定值控制，供熱控制，供冷控制，新風控制，預熱控制，加濕控制系統(tǒng)運行時間和需求傳遞等。 （ 1） VAV BOX 控制 VAV BOX 控制由熱區(qū)控制，風機特性，輔助供熱，需求外送等部分組成，主要控制模塊包括：熱區(qū)溫度傳感器，熱區(qū)溫度設定，熱區(qū)控制器， VAV 流量控制 共 59 頁 第 頁 11 等。 （ 2）組合式空調機組 （ AHU）運行 控制。 變風量空調控制系統(tǒng)的控制原理 變風量空調系統(tǒng)分 析 變風量空調系統(tǒng)的基本原理為：固定送風溫度，通過改變送風量來滿足室內負荷的的變化。因空調大部分時間在部分負荷下運行，從而風量的減少帶來了能耗的降低。 向室內送冷： . . ( )nsQ c L t t??? 00[ /( . ) ]()nc K J k g CtC???? 空氣的比熱容 室內溫度 03()( / )stCkg m? ???? 送風溫度空氣密度 3( / )L m s??送風量 ( ) ( )Q KW?? 吸收 或放入 室內的熱流量 將送風溫度設為常數，改變 L，就可得到不同的 Q， 以維持室溫不變。這樣用能夠改變送風量的方法以適應不同的室內負荷，維持室溫恒定的空調系統(tǒng)稱為變風量系統(tǒng)。 變風量空調系統(tǒng)的控制原理 變風量空調系統(tǒng)在控制上有 3 個部分，變風量箱（ VAV BOX）控制、變風量空調機組控制和末端調節(jié)風量系統(tǒng)控制。 變風量箱的控制與所選擇的變風量箱的類型有關。目前大都采用的是單風道型，其無再熱型和帶熱水再熱盤管型兩種最為普遍。室內溫度控制器直接控制變風量箱上的電動風閥的開度。在夏季，室溫超過設定值時開大風閥，反之關小風閥；在冬季，動作過程和夏季相反。因此，室溫控制器設有冬 、夏轉換開關。當房間冷、熱設計負荷在數值上相差不大時，通常來說送熱風時所要求的最大風量小于送冷風量最大需要風量，因此在冬、夏轉換的同時，變風量箱也應自動對最大送風量進行調整。 系統(tǒng)的總體結構示意圖如圖 共 59 頁 第 頁 12 S C2由 S C 1 來T C 1MV C 1房 間 1T C 2M房 間 2V 2送 風 機T E 7TC7P EP C1到 送 風機M+C O 2A C1MV 8新 風回 風MV 9MV 1 0排 風回 風 機 圖 變風量總體結構示意圖 采用 DDC 控制，通過通訊網絡，末端控制器、空氣處理機組控制器均可互 共 59 頁 第 頁 13 相通訊的現狀，把系統(tǒng)分成機組部分和末端部分兩部分考慮，并把這兩部分通過中間橋梁 —— 風道進 行物質和能量的聯系，從而簡化分析的問題。 這是因為：（ 1）機組部分耦合嚴重，而壓力無關型的末端部分基本無耦合。可是風道壓力與風道阻力特性和送風量都有關系，當末端對風量進行調節(jié)時，各末端對風道壓力都會產生嚴重影響，同時風道壓力變化也會引起末端閥的開啟度的調節(jié)，所以末端與風道壓力之間耦合嚴重。 （ 2）基于 DDC 控制和網絡通訊的 DCS 控制系統(tǒng)，把控制任務分散，降低了集中控制中控制器的負擔，便于整個系統(tǒng)優(yōu)化和高級控制策略的實現。 圖 為單風道變風量空調系統(tǒng)控制結構方框圖 ?？刂苹芈酚衫渌?(送風溫度控制 )、風機 轉速 (靜壓點靜壓控制 )、送風量 (室內溫度控制 )及新風量 (二氧化碳濃度控制 )4 個回路組成。這里認為各控制回路獨立將系統(tǒng)作為一個 SISO系統(tǒng)整體考慮和控制 。 機組冷凝器 風機變送器調節(jié)器三通閥變送器調節(jié)器變頻器風閥溫控器VAV 控制器風量傳感器溫度傳感器回風閥新風閥調節(jié)器新風回風道CO 2 濃度傳感器排 風 圖 單風道變風量空調系統(tǒng)控制結構方框圖 共 59 頁 第 頁 14 系統(tǒng)的工作原理是，夏季，當某個房間的溫度低于設定值時，溫度控制器就會調節(jié)變風量末端裝置中的風閥開度減少送入該房間的風量，由于系統(tǒng)阻力增加，引起送風靜壓升高，當靜壓超過設定值時，靜壓控制器通過調節(jié)風機轉速減少系統(tǒng)的總送風量。送風量的減少導致送回風量 差值的減少，送回風量匹配控制器減少回風量以維持設定值。同時，為保證送風溫度，表冷器冷凍水流量 相應減少。風道壓力的變化將導致新風量的變化，控制器將調節(jié)新風、回風閥來保證新風量。當房間溫度高于設定值時，調節(jié)過程相反。可見，各房間的風量調節(jié)和系統(tǒng)總風量調節(jié)是變風量（ VAV）空調系統(tǒng)的控制關鍵，其他回路調節(jié)必須緊密配合才能使變風量（ VAV）空調系統(tǒng)正常工作。 各回路工作控制原理 (1)溫度控制回路 ① 送風溫度控制： 由于變風量空調系統(tǒng)采用固定送風溫度而改變送風量的方式，故 必須控制使其送風溫度維持一定值。對送風溫度的控制可通過溫度傳感器感知空調機的實際送風溫度與設定送風溫度的差值，來調節(jié)水閥的供冷水量來實現。 安裝在風管內的溫度傳感器測量出送風溫度，并將測量信號傳送到 DDC 控制器，在控制器內已有設定溫度點和其它調整參數。 DDC 控制器將傳來的風管溫度與設定點進行比較，計算出調節(jié)量并向閥門驅動器發(fā)出控制信號，閥門驅動器調節(jié)閥桿位置來改變通過閥門或水管的水量，以此來改變風管的溫度。 其控制框圖如下： 圖 變風量空調系統(tǒng)送風溫度控制回路框圖 其控制原理圖如下： 共 59 頁 第 頁 15 圖 溫度控制原理圖 ② 房間溫度 控制 圖 為 VAV 系統(tǒng)室溫控制框圖，由該框圖可以看出，在該控制回路中采用了一個串級控制回路，原因主要是因為房間的溫度通過調節(jié)風量保持恒定，如果管路壓力變化，風量改變又會干擾被調量（溫度）。當然，溫度檢測器一旦檢測出溫度的變化，便會把信息反饋到調節(jié)器。調節(jié)器立即產生相應的矯正動作，以促使溫度返回到其設定值上。在此期 間，壓力的擾動已經作用于過程并使被調量受到干擾。因此，可以利用串級控制來改善反饋控制回路的性能。 圖 VAV系統(tǒng)室溫控制框圖 該控制回路主回路為一定值控制系統(tǒng)（將室內溫度控制在一定植），副回路為一隨動系統(tǒng)。主調節(jié)器的輸出能按負荷和操作條件的變化而變化，從而不斷改變副調節(jié)器的給定植，使副調節(jié)器的給定值適應負荷并隨條件而變化，即該串級控制系統(tǒng)依靠其副回路，具有一定的自適應能力。 其中主控制量為室內溫度，副控制量為風量。溫控器為主控器，風量控制器（即 VAV 控制器）為副控器，構成串級控制回路。 VAV 控制器將房間溫控器檢測到的實際溫度和設定溫度，根據比較差值輸出信號作為所需風量的設定值， VAV 控制器根據設定值調節(jié)風 共 59 頁 第 頁 16 閥，改變送風量，使室內溫度保持在設定范圍內。 （ 2） 壓力（靜壓 ）控制回路 壓力控制回路的意義在于保持風管中最佳的靜壓。主要有以下兩個方面： —— 控制回路測定靜壓并將之與設定點相比較 —— 控制器將輸出信號發(fā)送給變頻器，影響風機速度及風管中的靜壓 （ 3） 正確選擇靜壓設定點 系統(tǒng)的最 佳設定點不能預先計算出，它必須在現場進行判斷。如果設定點太低，某些 VAV 箱就不能獲得足夠的空氣以保證舒適度。如果設定點選擇過高，就會導致：風機的能源就被浪費掉了。因靜壓的設定點越高，風機就越難于保持設定點 ； 系統(tǒng)的噪音會增大。因靜壓設定點高，所有的 VAV 箱調節(jié)風閥只需打開一點就能達到所需流量，而氣流從小開口流動就會產生許多噪音； VAV 箱的控制就會不穩(wěn)定。靜壓設定點高，就降低了調節(jié)風閥的風閥范圍（對調節(jié)風閥的位置進行少量的調節(jié)調校，就會歲風流量起到大的影響）流量控制回路對參數非常敏感，而且可能出現振蕩。 如何正 確選擇靜 壓設定點： ① 輸入一個低的設定點，使某些 VAV箱調節(jié)風閥開度達到 100%，此時這些VAV 箱就會處于“欠風”狀態(tài)。 ② 提高靜壓設定點直至所有的 VAV 箱均在控制范圍之內；調節(jié)風閥開度小于 100%。重設靜壓之節(jié)能策略： ③ 每五分鐘，核對所有 VAV 箱調節(jié)風閥的位置 ④ 如果絕大多數調節(jié)風