變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制方法研究

摘 要 文章首先對變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)作了簡要闡述，引出風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制是空調(diào)系統(tǒng)的主要問題;隨后分析了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)總風(fēng)量的控制方法，并指出了總風(fēng)量控制方法、定靜壓控制方法、變靜壓控制方法存在的不足;接著對風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制方法的優(yōu)化方案作了具體闡述，對今后變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能及效能的提升有良好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 變風(fēng)量空調(diào);總風(fēng)量控制;靜壓控制

1傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制方法

1.1 定靜壓控制方法

定靜壓控制法的核心思想是節(jié)能，為了減少風(fēng)道中的靜壓，需要在風(fēng)道的最不利點(diǎn)設(shè)置壓力傳感器，保證風(fēng)道中的最小靜壓滿足變風(fēng)量空調(diào)末端設(shè)備的需求，其缺點(diǎn)是最佳靜壓值很難設(shè)定，需要作業(yè)人員現(xiàn)場調(diào)試，工作量大，若靜壓設(shè)置過高，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，噪音大，風(fēng)機(jī)能耗也大。

1.2 變靜壓控制方法

變靜壓法主要是為了克服定靜壓的不足，核心思想是要求靜壓值隨負(fù)荷的變化而變化，既能使送風(fēng)管的靜壓滿足要求，又盡量使靜壓值降到最低，因此變靜壓控制對空調(diào)設(shè)計(jì)的要求比較高，控制算法復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難。

1.3 總風(fēng)量控制方法

傳統(tǒng)的總風(fēng)量控制方法是由變風(fēng)量末端VAV（Variable Air Volume）根據(jù)房間溫度和設(shè)定溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，計(jì)算需求風(fēng)量，各個(gè) VAV 將需求風(fēng)量反饋到組合式空調(diào)機(jī)組AHU（Air Handle Unit），AHU 變頻運(yùn)行，提供需要的風(fēng)量。由于該控制方法需求風(fēng)量由末端反饋，實(shí)際中風(fēng)管系統(tǒng)往往會存在漏風(fēng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量與變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)需求風(fēng)量不匹配，影響變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[1]。

2風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制的優(yōu)化方法

2.1 新風(fēng)量與空調(diào)末端風(fēng)量控制法

控制邏輯分為兩個(gè)部分，一部分為空調(diào)系統(tǒng)方面，此部分系統(tǒng)新風(fēng)量最小設(shè)定值根據(jù)區(qū)域風(fēng)量和二氧化碳濃度進(jìn)行重置，另一部分為空調(diào)分區(qū)層面，它會保持系統(tǒng)通風(fēng)效率不小于通風(fēng)效率最小設(shè)定值Ev_limit，重置末端最小風(fēng)量設(shè)定值的目的是使通風(fēng)效率Ev較小，從而不浪費(fèi)大量能源在處理室外新風(fēng)上。調(diào)節(jié)分區(qū)末端風(fēng)量的能量節(jié)約效率取決于降低系統(tǒng)新風(fēng)與Vpz增加帶來的能源消耗之間的平衡，當(dāng)Ev較低時(shí)，即區(qū)域中Vbz/Ez*Vpz遠(yuǎn)大于Vou/Vps時(shí)，這種調(diào)節(jié)方式效率最高。

在圖1中的各參數(shù)定義，Ev表示系統(tǒng)通風(fēng)效率，Ev_runtime表示實(shí)時(shí)通風(fēng)效率，來自控制系統(tǒng)計(jì)算，Ev_limit表示通風(fēng)效率最小值，Ez表示空調(diào)分區(qū)氣流組織效率，Vou表示未修正室外新風(fēng)量，來自控制系統(tǒng)計(jì)算，Vot_runtime表示基于空調(diào)分區(qū)送風(fēng)量計(jì)算得到的系統(tǒng)新風(fēng)量，Vot_eco表示基于economizer控制策略的系統(tǒng)新風(fēng)量，來自系統(tǒng)計(jì)算，Vps表示系統(tǒng)風(fēng)量，來自設(shè)計(jì)值，Vbz表示呼吸去新風(fēng)需求量，來自控制系統(tǒng)計(jì)算;Vpz_res.c表示最不利空調(diào)分區(qū)送風(fēng)量，來自控制系統(tǒng)計(jì)算，Vpz表示空調(diào)分區(qū)送風(fēng)量，來自風(fēng)量監(jiān)測裝置;T_oa表示室外空氣干球溫度，來自室外溫度計(jì)，T_ra表示室內(nèi)空氣干球溫度，來自室內(nèi)溫度計(jì)。

2.2 基于運(yùn)行曲線的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)總風(fēng)量控制方法

該總風(fēng)量控制法既避免使用壓力檢測裝置，也不需要變靜壓控制時(shí)的末端閥位信號，這就回避了靜壓測定經(jīng)常會遇到的壓力波動(dòng)和風(fēng)管內(nèi)湍流等問題。依據(jù)運(yùn)行曲線的總風(fēng)量控制法，完全依據(jù)風(fēng)機(jī)的特性曲線和系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行曲線，在控制形式上具有比靜壓控制簡單，具有某種程度上的前饋控制含義，由于不采用壓力控制，調(diào)節(jié)較迅速且平穩(wěn)。

該方法包括以下步驟：①獲得管路系統(tǒng)阻力特性曲線a，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：P=Sa·Q2;式中P--管路阻力，Pa;Sa-管路阻力系數(shù);Q-風(fēng)量，m3/h;②獲得各種轉(zhuǎn)速下風(fēng)機(jī)特性曲線，包括P-Q曲線以及Ng′-Q曲線，其中P表示風(fēng)機(jī)壓頭，單位為Pa，Q表示風(fēng)量，單位為m3/h，Ng′為電機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下的輸入功率，包括：通過測試得出風(fēng)機(jī)P-Q曲線，并求出回歸方程P=aQ2+bQ+c，其中Q表示風(fēng)量，單位為m3/h，a，b，c分別為回歸方程的三個(gè)系數(shù)，通過測試得出Ng′-Q曲線，Ng′為電機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下的輸入功率，P-Q曲線上的任意一點(diǎn)在Ng ′-Q曲線都有對應(yīng)的工況點(diǎn);③求解風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線c，在系統(tǒng)初調(diào)時(shí)，確定系統(tǒng)最大風(fēng)量Qmax時(shí)的工況點(diǎn)A和系統(tǒng)最小風(fēng)量Qmin時(shí)的工況點(diǎn)E，通過A、E兩點(diǎn)的二次曲線就是風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線c，④確定Ng ′-f曲線，其中Ng'為電機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下的輸入功率，f表示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率;⑤根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線c實(shí)施總風(fēng)量調(diào)節(jié)控制[2]。

3結(jié)束語

優(yōu)化后的總風(fēng)量控制法在控制形式上比傳統(tǒng)靜壓控制法簡單，屬于部分前饋控制，調(diào)節(jié)較迅速且平穩(wěn)?？梢韵o壓控制法和傳統(tǒng)風(fēng)量控制法的不足，對提高空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備效能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益，為今后這一領(lǐng)域的發(fā)展方向提供了參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 李友勝.智能建筑中變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制與研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011.

[2] 邱國永.基于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)理論的變風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)控制研究[D].鄭州：中原工學(xué)院，2011.

作者簡介

崔學(xué)玲（1983-），女，寧夏銀川人;畢業(yè)院校：華北水利水電學(xué)院，學(xué)歷：本科，中級工程師，現(xiàn)就職單位：智誠建科設(shè)計(jì)有限公司寧夏分公司，研究方向：暖通空調(diào)。