變風(fēng)量空調(diào)總風(fēng)量控制系統(tǒng)分析

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高。隨之對于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的使用也越來越多。但是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的耗能也逐漸增多，所以針對風(fēng)量控制系統(tǒng)研究進展采取相應(yīng)的控制手段，減少變風(fēng)量空調(diào)能耗等優(yōu)化手段具有重要意義。本文通過相關(guān)事例對變風(fēng)量空調(diào)的總風(fēng)量控制系統(tǒng)進行合理研究，對相關(guān)應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】邊鋒量空調(diào);總風(fēng)量;控制系統(tǒng)

前言

隨著生活要求的不斷提高，人們對生活質(zhì)量的不斷提高，空調(diào)系統(tǒng)受到了全國各地的人民青睞，并且應(yīng)用范圍越來越廣泛，應(yīng)用數(shù)量也急劇增加。隨著能源危機以及環(huán)境污染等問題的不斷突出，如何能夠降低空調(diào)能耗，有效優(yōu)化變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是人們研究的重要焦點。

變風(fēng)量空調(diào)的總風(fēng)量控制系統(tǒng)（VAV）系統(tǒng)，這是根據(jù)所要控制區(qū)域的參數(shù)和空調(diào)負荷的變化情況而實現(xiàn)送風(fēng)量的控制。通過控制變風(fēng)量，可以滿足人們生活等各個方面的要求，并且變風(fēng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡便、維修量小、壽命長、節(jié)能性好。

1.國內(nèi)外研究進展

自變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)問世后，共經(jīng)歷了三個時期：（1）是80年代的開發(fā)定靜壓定溫度法;（2）90年代開發(fā)出的定靜壓變溫法;（3）90年代后期的開發(fā)出的變靜壓變溫法[1]。

現(xiàn)階段，在國外的建筑中已經(jīng)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式，成功應(yīng)用到空調(diào)及能量管理系統(tǒng)中，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對空調(diào)系統(tǒng)實行全局控制。研究表明，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管理程序能在線運行，可以在保證環(huán)境舒適的前提下，比其他的管理程序更加節(jié)能。

VAV技術(shù)在國外已經(jīng)很成熟了，但是在國內(nèi)卻還處在發(fā)展階段。國內(nèi)的VAV還存在些許問題，例如新風(fēng)不足、氣流組織不好、房內(nèi)負壓和正壓過大、系統(tǒng)調(diào)控不穩(wěn)定、節(jié)能效果不明顯等?，F(xiàn)階段我國空調(diào)系統(tǒng)采用定靜壓控制方式。在清華大學(xué)，研究人員提出了總風(fēng)量控制法，認為總風(fēng)量控制法節(jié)能效果不如變靜壓控制法，但是由于少壓力控制環(huán)節(jié)，故穩(wěn)定性很好。

2.VAV系統(tǒng)控制環(huán)路

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)主要由送風(fēng)溫度控制、新排風(fēng)量控制、送回風(fēng)量匹配控制、室溫控制等反饋控制環(huán)路組成。送風(fēng)控制的主要目標就在于把室內(nèi)流動氣流保持最佳狀態(tài)，用來阻止室內(nèi)的氣流組織紊亂[2]。而新排風(fēng)量控制是可以使室內(nèi)空間壓力維持在適當水平，其中排風(fēng)閥的開度應(yīng)參考新風(fēng)閥的裁定。空調(diào)系統(tǒng)工作時送風(fēng)量改變會引起送回風(fēng)量最差值的改變。使風(fēng)量維持在平衡狀態(tài)下，可通過控制器進行調(diào)整。送風(fēng)壓控制常用方法是總風(fēng)量法、變靜壓法、定靜壓法、運用總風(fēng)量時必須要計算VAV系統(tǒng)末端的裝置總瞬時風(fēng)量，同時參考風(fēng)道阻力和風(fēng)機性能曲線特點，確定轉(zhuǎn)速和流量的關(guān)系，主控制器利用此關(guān)系對風(fēng)機控制風(fēng)量進行控制。定壓控制時需要將靜壓傳感器測定值和設(shè)定值進行對比，通過控制器調(diào)節(jié)風(fēng)管靜壓和風(fēng)機速度?？臻g溫度控制由主控制和副控制回路之分，主控制回路先對比設(shè)定溫度和室內(nèi)溫度的實際值，使用PID控制算法計算輸出風(fēng)量值，然后用于輸入副控制回路。這里副控制回路根據(jù)從主控制回路輸入值和末端裝置的實際風(fēng)量之間的差值，使用PID算法將結(jié)果傳輸?shù)斤L(fēng)閥執(zhí)行器，實現(xiàn)流量的控制。

3.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計實例分析

3.1 具體事例

山東青島某甲級寫字樓宇，建筑總面積22萬平方米，高度240m。其中樓上53層樓下3層，外部使用鋼結(jié)構(gòu)框架，內(nèi)部使用剪力墻核心筒。青島主要受到溫帶大陸性氣候影響[3]。

3.2 整體樓宇空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要求

由于建筑面積巨大，所帶來的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜。所要求的大空間周邊使用變風(fēng)量全空氣系統(tǒng)，會所區(qū)、車庫、存儲室等大空間區(qū)域，運用空氣定風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)，電梯，餐廳采用的空調(diào)系統(tǒng)是變風(fēng)量全空氣低速送風(fēng)系統(tǒng)。

寫字樓辦公區(qū)域主要分為內(nèi)區(qū)和外區(qū)，這里按要求都采用單風(fēng)道變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，并要求不同的標準層內(nèi)設(shè)置東西兩個方向上的送風(fēng)系統(tǒng)，每個送風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)都包含3個朝向的房間。在空間系統(tǒng)末端安裝單風(fēng)道變風(fēng)量裝置。此外，為了冬季工作要求，必須在外區(qū)安裝熱水加熱管，進行溫度提升。

辦公區(qū)域內(nèi)每層都要有兩個空調(diào)機房，空調(diào)機房安裝5太變風(fēng)量空調(diào)機組，實行雙風(fēng)機系統(tǒng)，并運用送回風(fēng)機變頻控制。樓層間的空氣使用百葉進行更新。此外，空調(diào)機組均安裝全熱交換器，以此提高排風(fēng)所帶余熱。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)控制的實行

該棟寫字樓的溫度控制是由VAV控制器組成，由主副環(huán)串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)。主環(huán)是定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用室內(nèi)溫度作為參考，副環(huán)是隨即調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可將風(fēng)道空氣流量作為副參數(shù)。工作時候VAV控制器先對比室內(nèi)和預(yù)訂的溫度間的差值，利用PID控制算法，將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)礁杯h(huán)。副環(huán)在VAV的控制器控制下，比較空氣流量和主環(huán)傳輸?shù)臄?shù)值，并在PID算法控制下，通過末端裝置對室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)。

該寫字樓內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)中，控制空調(diào)機組送風(fēng)方法使用總風(fēng)量控制法。該控制方法需要計算VAV末端總風(fēng)量數(shù)據(jù)，讀取出末端風(fēng)量，計算出所需要的總風(fēng)量。經(jīng)過大量實驗，證實轉(zhuǎn)速和風(fēng)機風(fēng)量近似正比關(guān)系。在實際工作中，發(fā)現(xiàn)所需總風(fēng)量的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)機實際轉(zhuǎn)速，此為表示風(fēng)機轉(zhuǎn)速高出預(yù)定值，適當關(guān)掉末端風(fēng)閥。

冬季如盤管溫度未達到防凍保護溫度的要求，防凍開關(guān)應(yīng)該及時發(fā)出警告，立刻將加濕閥和新風(fēng)閥關(guān)閉，及時打開熱水閥，并且調(diào)節(jié)到全開狀態(tài)，避免凍裂盤管。

4.總風(fēng)量的調(diào)試分析

4.1 風(fēng)機風(fēng)量的測定

通過試驗驗證，風(fēng)機風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間存在正比例關(guān)系，在初次調(diào)試時候，可以測出。此外，該項數(shù)據(jù)資料是控制系統(tǒng)總風(fēng)量的重要參數(shù)，所以要認真測試以保證數(shù)據(jù)準確性[4]。

測定風(fēng)機總風(fēng)量應(yīng)該在空調(diào)機組正常運行，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在距離離異管件4到5倍管徑位置處，設(shè)置些測定風(fēng)量孔洞，把風(fēng)量傳感器安裝到其中，利用傳感器的空氣壓差，得到電壓差，最終得到管道中的風(fēng)量。

4.2 系統(tǒng)風(fēng)量平衡

變風(fēng)量空調(diào)風(fēng)機工作過程中，總風(fēng)量的調(diào)節(jié)主要依據(jù)末端BOX，它的需求總風(fēng)量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)。不過實際調(diào)試時，末端箱體風(fēng)量不足的現(xiàn)象時有發(fā)生。工作人員應(yīng)該根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)，保持系統(tǒng)壓力平衡。

5.總結(jié)

根據(jù)以上論述，變風(fēng)量控制系統(tǒng)主要通過末端設(shè)計風(fēng)量確定風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。這樣可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，同時大大降低了系統(tǒng)調(diào)試難度。所以，對于變風(fēng)量總風(fēng)量控制系統(tǒng)進行研究，可以使得該系統(tǒng)能夠更好地為廣泛應(yīng)用，而打下基石基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]李廣.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制方法探討[J].科技致富向?qū)В?013.

[2]周斌.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)（VAV）在智能建筑中的工程實例系統(tǒng)分析[J].科技風(fēng)，2010，20：250-251.

[3]王翠華，戴玉龍.變頻中央空調(diào)房間溫度的智能控制[J].山東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，18（1）：76-81.

[4]蔡敬瑯.變風(fēng)量空調(diào)設(shè)計（第2版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007：61-68.

作者簡介：郭金錢（1987—），女，山東濰坊人，碩士，研究方向：控制科學(xué)與工程。