变风量(VAV)空调系统的节能控制

　　摘要：VAV系统以其节能特性在建筑节能中得到了更广泛的应用，但只有对其进行良好的控制才能充分发挥它的节能潜力。本文分析了VAV系统节能控制的主要环节：末端控制，送风机转速控制，回风机控制和经济循环与新风控制;介绍了各个环节的控制策略及其优缺点;强调了VAV系统各个设备协调控制的重要性;可为VAV系统更好的发挥节能潜力提供帮助。

　　关键词：建筑节能;VAV系统;控制策略;协调控制

　　Abstract: the characteristics of energy saving in VAV system in building energy saving got more widely used, but only the good control to bring into full play the potential of energy saving it. This paper analyzes the VAV system energy saving the main control links: at the end of a control, blowers speed control, back to fan control and economic cycle and fresh air control; Introduces each link control strategy and its advantages and disadvantages; VAV system emphasizes the importance of each equipment coordinated control; For the full play of the VAV system better energy saving potential of help.

　　Keywords: building energy efficiency; VAV system; Control strategies; Coordination control

　　中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

　　引言

　　随着国民经济的快速发展，人民的生活水平的提高，对室内空气环境的要求也越来越高。为了满足人们的需要，必须利用现代先进的自动控制系统大力开发节能型空调系统。VAV变风量集中空调系统，的基本原理是通过改变送入被控房间的风量(送风温度不变)来消除室内的冷、热负荷，保证房间的温度达到设定值并保持恒定。夏季当室内温度高于设定值时就提高送风量，反之减小送风量;冬季当室内温度高于设定值时就减小送风量，反之提高送风量。VAV系统能够明显地改善空调系统的性能，有效地提高空调系统的舒适度，降低了空调系统的能耗。下面就谈谈自己对VAV空调系统中自动控制的肤浅看法。

　　1 变风量(VAV)系统

　　变风量空调系统简称VAV系统(VariableAir Volume Sys~m)。20世纪6O年代诞生于美国，根据室内要求参数的变化或室内负荷达的变化，自动调节空调VAV系统的送风量，使室内参数达到要求的全空气空调系统。通过改变送入各房间的风量来适应房间负荷变化。能够节约能源，适应各房间温度要求不一致的工况控制，室内空气均匀。可以利用新风消除室内负荷，能够对负荷变化迅速响应，室内也没有风机盘管凝水问题和霉菌孳生问题。没有像风机盘管冷凝水和毒变的问题，维护工作少。变风量空调系统通常由空气处理设备、送(回)风系统、末端装置(VAV—BOX)及送风口和自动控制仪表等组成。

　　2、VAV系统特点

　　图1 变风量系统示意图

　　图1 是一典型的变风量系统示意图，其再次受到关注主要有以下优点：

　　(1)由于变风量系统通过调节送入房间的风量来适应负荷的变化，同时在确定系统总风量时还可以考虑一定的同时使用情况，所以能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量;

　　(2)系统的灵活性较好，易于改、扩建，尤其适用于格局多变的建筑;

　　(3)变风量系统属于全空气系统，它具有全空气系统的一些优点，可以利用新风消除室内负荷，没有风机盘管凝水问题和霉变问题。

　　虽然变风量系统有很多优点，但是据国外文献介绍，大部分变风量系统或多或少地也暴露出一些问题，主要有：

　　(1)控制系统控制效果较差，节能效果较差，甚至转为定风量系统运行;

　　(2)缺少新风，室内人员感到憋闷;

　　(3)房间内正压或负压过大导致房门开启困难;

　　(4)系统运行不稳定，尤其是带“经济器循环(economizer cycle)”的系统;

　　(5)对于室内湿负荷变化较大的场合，如果采用室温控制而又没有末端再热装置，往往很难保证室内湿度要求。从以上特点可以看出VAV 系统虽然有很多优点，但这要依靠良好的控制系统和控制策略去发挥它的节能优势，否则有可能适得其反。一个典型的VAV 控制系统中主要有四个基本的控制环节：末端控制、送风机转速控制、回风机控制和经济循环与新风控制。下面分别介绍VAV 系统这几个环节的节能控制策略。

　　3变风量空调机组的送风量、送风温度调节与节能策略

　　VAV系统控制的核心是对总风量进行控制。常用的总风量控制方法有：法、定静压变温度法、变静压温度法和VAV系统总风量控制法。定静压定温度。

　　(1)、定静压定温度法(Constant Pressure Temperature，CPT)。这种控制方法是：在送风温度保持不变，但保证系统风管中某一点或几个固定点处平均静压为一定值，通过控制变频器转速。将以上诸参考点的平均静压控制在给定值，以实现总风量的调节控制。

　　该法多选送风干管末端的参考点平均静压做调节参量，采用控制机组风机转速来稳定末端静压。当为被调控区域的热负荷匹配增加供风量时，风管压降增加，末端静压降低，末端定压传感器测得的静压值送往DDC的AIN，与设定值比较后的偏差值，按特定调节规律运算并输出控制信号到变频器调节转速稳定静压。

　　末端静压和送风温度都不变的控制方法就是定压定温法。

　　(2)、定静压变温法(Constant Pressure Variable Temperature，CPlV)。当VAV系统末端负荷发生变化时，在保持参考点平均静压不变的条件下。通过调节空调机组送风温度，来实现末端负荷变化引起VAV系统总负荷的动态跟踪变化。

　　这种系统方法可以保持送风温度不变，通过调节空调机组通风最动态跟随末端负荷变化的要求，同时保证末端静压不变;也可以在保持空调机组通风量不变的情况下，通过调整空调机组送风温度来满足末端负荷变化的要求，同时保持末端静压维持在稳定值;还可以在保

　　持末端定静压的条件下，同时调节空调机组的总送风量和送风温度，来实现定静压变温度的控制方法。

　　(3)、变静压变温度法(Variable Pressure Variable Temperature，VPⅥ)。当末端负荷变化时，同时调节末端静压和送风温度，即末端静压和送风温度均是可调节的参数。

　　4回风机转速控制

　　在较大的VAV空调系统中，末端数量较多、分布范围大，总风量大且风道管路较长。系统装置中包含总回风管路中的回风机。在控制上，除了对风机进行变频调速控制外，还要求对回风机进行相应的联动控制，既控制送风量，也控制回风最，以保证空调房间在其他运行参数得到满足的同时使送风量和回风量b℃达到平衡。一般情况下，回风量要小于送风量，但在被调控区域有负压要求时。回风量应大于送风量。应根据系统的实际情况确定送风最与回风量应大于送风量。应根据系统的实际情况确定送风1淹与回风艟的差值，同时根据风管末端静压信号调控回风机的转速及风踺。还可以将送风机前后风道压差测量值和回风机前后风道压差测量值送入DDC的AI囗并与DDC内存储的设定值进行比较，对偏差进行给定控制算法运算后，输出控制信号调节风机转速，使回风破满足要求。

　　5.VAV末端温度控制

　　变风量空调系统中的空调机组采用变频风机，送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制，根据房间的布局每个变风量末端装置可设置几个送风口。VAV控制器以房间温度为主参数，以风道空气流量为副参数组成主副环串级调节系统控制对象为室内温度、主送风道静压P，检测装置为静压传感器，调节装置是现场DDC控制器，执行器是变频风机，干扰量是VAVbox风阀开度、空调负荷。PI调节输出到副环，副环为随动调节系统，VAV控制器将以主环的输出为设定值与空气流量进行比较，PI或PID控制VAV box变风量调节室内温度。送入房间的实际风量可以通过VAVbox的检测装置进行检测，如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差，则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。送风道的严密性，可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。

　　6送回风量匹配控制

　　送风量随负荷变化，回风量也要随之变化，这样才能保证房间的正常压力。由于房间向外渗风和厕所排风，回风量要比送风量小。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定，送风机和回风机都由一个送风静压控制器来调节。系统送风量的变化导致送回风量差值的变化，控制器会调整回风量以维持设定值。

　　7、VAV回风机控制

　　在图1 中可以看出回风机采用的是送、回风道流量匹配控制，这是使用最为广泛的一种

　　回风机控制方法，几乎可以说是回风机控制的标准方法。它通过测量送、回风道上的流量，

　　调节回风机保持这两者之差始终为一常数，经维持房间合适的正压度。然而这种方法经常给

　　系统带来较严重的不稳定。因为这两个环节的耦合控制，将给机组内混风温度控制造成严重

　　的振荡。解决方法可将通常的新、排、混风阀三阀联动改为各自单独控制，其中控制排风阀

　　以使排风压力基本上保持一稳定值。也有人提出有使用压力无关型的末端;用排风机代替回

　　风机。考虑到回风机的存在总是给系统增加控制上的耦合环节，所以避免使用回风机而采用

　　排风机是一个更有价值的方案。

　　8、新风量、回风量与排风量的比例控制

　　烩值描述湿度空气的温度和含湿吐，DDC根据新风的温湿度、回风的温湿度进行回风及新风的烩值计算，并按回风和新风的合理烩值比例调节新风、回风风门的开度，使系统在接近最佳的新风，回风皱比值状态运行实现节能。

　　5 结语

　　建筑节能是我国节省能源消耗，实现节能减速排战略的重要环节。VAV 系统以及节能

　　特性得到了人们的广泛重视，但良好的控制策略是实现VAV 系统节能运行的前题。本文主

　　要介绍了典型VAV 系统四个主要控制环节，并给出的相应环节的控制方法、控制策略和优

　　缺点。可以为VAV 系统的优化运行提供一些帮助

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