變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的幾種控制方法

摘要：本文介紹了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的三種控制方法的控制原理、特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：變靜壓控制法；直接數(shù)字控制法變風(fēng)量；風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法

一個(gè)好的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，除了精確的設(shè)計(jì)計(jì)算，合理的系統(tǒng)布置，到位的施工安裝外，選擇一個(gè)最佳的控制方法也很關(guān)鍵。在工程實(shí)際運(yùn)用中，采用較多的有：定靜壓控制法；變靜壓控制法；直接數(shù)字控制法（DDC）；風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法。以下將就這四種方法加以一一論證。

1 變靜壓控制法

1.1 變靜壓控制方法

所謂變靜壓控制，就是使用帶風(fēng)閥開(kāi)度傳感器，風(fēng)量傳感器和室內(nèi)溫控器的變風(fēng)量末端，根據(jù)風(fēng)閥開(kāi)度控制送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使任何時(shí)候系統(tǒng)中至少有一個(gè)變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥是全開(kāi)的。變靜壓控制法的控制原理圖如下所示：

從變靜壓控制法的控制原理圖中，我們可以推知其控制方法：

變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥是全部處于中間狀態(tài)→系統(tǒng)靜壓過(guò)高→調(diào)節(jié)并降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥是全部處于全開(kāi)狀態(tài)，且風(fēng)量傳感器檢測(cè)的實(shí)際風(fēng)量等于溫控器設(shè)定值→系統(tǒng)靜壓適合。變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥是全部處于全開(kāi)狀態(tài)，且風(fēng)量傳感器檢測(cè)的實(shí)際風(fēng)量低于溫控器設(shè)定值→系統(tǒng)靜壓偏低→調(diào)節(jié)并提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

1.2變靜壓控制方法的優(yōu)點(diǎn)

與定靜壓控制方法相比，節(jié)能效果明顯 我們知道，

其中，N為風(fēng)機(jī)的功率Q為風(fēng)機(jī)輸送的風(fēng)量 ，P為風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)壓，n為風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變小時(shí)，風(fēng)量Q從正常工況點(diǎn)Q1減少到Q2時(shí)，如圖所示：

很明顯，由于變靜壓控制法的n2小于定靜壓控制法的n1，風(fēng)機(jī)功率N與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n成3次方關(guān)系，故變靜壓控制法的節(jié)能效果比定靜壓控制法好。

控制精度高 ;房間的溫濕度效果更好

1.3變靜壓控制方法的缺點(diǎn)

增加了閥開(kāi)度控制，相應(yīng)增加了投資成本，使控制更加復(fù)雜，調(diào)試更加麻煩。風(fēng)閥開(kāi)度信號(hào)的反饋對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)有一個(gè)滯后的過(guò)程，房間負(fù)荷變化后要達(dá)到房間設(shè)定值有一段小幅波動(dòng)過(guò)程。

2直接數(shù)字控制法（DDC）

所謂直接數(shù)字控制法（DDC）就是計(jì)算機(jī)在參加閉環(huán)的控制過(guò)程中，不需要中間環(huán)節(jié)（調(diào)節(jié)器），而用計(jì)算機(jī)的輸出去直接控制調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。用數(shù)字式自動(dòng)控制器進(jìn)行最小靜壓控制時(shí)，如果知道了末端裝置的風(fēng)閥全開(kāi)時(shí)的開(kāi)度-壓差-流量特性，風(fēng)管的流量-阻力特性，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速-揚(yáng)程-流量特性，就可以根據(jù)風(fēng)量求的滿足最小靜壓控制的送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。其步驟如下： 給出各末端要求風(fēng)量;計(jì)算風(fēng)管的阻力; 選擇最不利環(huán)路和計(jì)算最小靜壓狀態(tài)的送風(fēng)機(jī)揚(yáng)程；計(jì)算送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;計(jì)算送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，送風(fēng)機(jī)風(fēng)量為各末端裝置要求風(fēng)量之和各末端;控制，根據(jù)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值控制送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化率加以限制，以免電機(jī)過(guò)載。

3風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法

3.1風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制方法

風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法的基本原理是根據(jù)風(fēng)機(jī)相似律，在空調(diào)系統(tǒng)阻力系數(shù)不發(fā)生變化時(shí)，總風(fēng)量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是一個(gè)正比關(guān)系：

（1）

要得到λ，先引出相對(duì)設(shè)定風(fēng)量Ri的概念：

（2）

式中，Gs，i為第i個(gè)末端的設(shè)定風(fēng)量，由房間溫度PID控制器輸出的控制信號(hào)設(shè)定；Gd，i為第i個(gè)末端的設(shè)計(jì)風(fēng)量。使用誤差理論中的均方差，來(lái)消除相對(duì)風(fēng)量Ri的不一致。

式中，Ns為運(yùn)行工況下風(fēng)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速；Nd為設(shè)計(jì)工況下風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，K為自適應(yīng)的整定參數(shù)，缺省值為1.0。

3.2 風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法的優(yōu)點(diǎn)

直接根據(jù)設(shè)定風(fēng)量計(jì)算出要求的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，具有某種程度上的前反饋控制，對(duì)房間負(fù)荷變化作出的反應(yīng)較快。避免使用壓力測(cè)量裝置，減少了風(fēng)機(jī)的一個(gè)閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。不需要變靜壓控制法中的閥位控制。

3.3 風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法的缺點(diǎn)

增加了末端之間的耦合程度。風(fēng)機(jī)和房間的末端閥位同時(shí)調(diào)節(jié)，極大的改變了系統(tǒng)阻力特性。

結(jié)束語(yǔ)

總之，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的各種控制方法，都有其各自的特點(diǎn)，在具體工程運(yùn)用中，不論是從節(jié)能的角度，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性角度，都要加以仔細(xì)考慮，從而找到一種適合自己的控制方法。

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