變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計

郭建軍 曹振華

摘 要 本文簡要介紹了變風(fēng)量中央空調(diào)系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計種類、運行特點等，并根據(jù)其特點說明了其自動化控制系統(tǒng)對空調(diào)節(jié)能的重要性。

關(guān)鍵詞 變風(fēng)量中央空調(diào)系統(tǒng)；自動化控制；節(jié)能

引言

隨著高層建筑的不斷增加，中央空調(diào)的使用量也不斷增加，在整個建筑能耗中的比重越來越大，在日常運行中的實際負(fù)荷大部分時間里只是設(shè)計負(fù)荷的65%，因此節(jié)能運行就顯得格外重要。商場、辦公樓等區(qū)域的空調(diào)負(fù)荷隨著時間變化會有較大不同，空調(diào)自動控制就是通過對空氣狀態(tài)參數(shù)的自動檢測和調(diào)節(jié)，保持空調(diào)系統(tǒng)處于最優(yōu)工作狀態(tài)并通過安全防護(hù)裝置，維護(hù)設(shè)備和建筑物的安全。主要的環(huán)境狀態(tài)參數(shù)有溫度、濕度、清潔度、流速、壓力和成分等。并最大可能的達(dá)到節(jié)能要求。本文就變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計作一簡要介紹，希望同行提出寶貴意見和建議。

1 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

由于變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)的類型很多，例如節(jié)流或旁通型末端裝置、單或雙風(fēng)道、定或變靜壓控制方式等等。因此VAV空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案可供選擇的很多。總而言之，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是送風(fēng)量隨負(fù)荷變化而變化的系統(tǒng)，只要送風(fēng)量發(fā)生改變，就可認(rèn)為是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)[1]。

如圖1所示[1]，該圖是一簡單的單風(fēng)道變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)圖。新、回風(fēng)和排風(fēng)閥門、變風(fēng)量空調(diào)箱、變風(fēng)量末端裝置及管網(wǎng)組成了該空調(diào)系統(tǒng)的管路。控制房間室內(nèi)溫度，控制送風(fēng)量，控制送風(fēng)溫度及控制新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)閥門等控制部分組成了該空調(diào)系統(tǒng)的控制回路。

變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)是需要控制房間室內(nèi)溫度，控制送風(fēng)量，控制送風(fēng)溫度及控制最小新風(fēng)量四個控制回路，其控制過程相對較為復(fù)雜。在實際工程運行中，每個回路單獨工作時都很正常，但當(dāng)幾個控制系統(tǒng)同時工作時整個系統(tǒng)就出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時系統(tǒng)處于一種頻繁的調(diào)節(jié)當(dāng)中，原因是各個控制系統(tǒng)之間會相互影響。

2 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 控制房間溫度的控制回路設(shè)計

圖3.1是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制房間溫度的控制回路方框圖，由該方框圖可知，該回路是一個串級控制回路。采用串級控制回路的原因是因為房間溫度是通過風(fēng)量調(diào)節(jié)來保持不變的，當(dāng)風(fēng)量發(fā)生改變時，管路壓力變化，同時也會干擾被調(diào)量溫度使之發(fā)生變化。當(dāng)然，當(dāng)溫度發(fā)生變化時溫度傳感器立即就可以檢測出來，同時把信息反饋到溫度控制器。溫度控制器便立即能夠產(chǎn)生相應(yīng)的嬌正動作，使其溫度立即返回到設(shè)定值。在此過程中，壓力的變化已經(jīng)作用于該過程并干擾了被調(diào)量[2]。

2.2 控制送風(fēng)量的控制回路設(shè)計

圖3.2為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制送風(fēng)量的控制回路方框圖，由該方框圖可知，該控制回路是通過靜壓傳感器的信號來感知系統(tǒng)風(fēng)量的變化，然后由變頻器改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來恒定靜壓控制點的靜壓值，以滿足末端裝置及送風(fēng)口的壓力損失。可采用一簡單的反饋控制回路來控制管路靜壓，實現(xiàn)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量的控制[2，3]。

3.3 控制送風(fēng)溫度的控制回路設(shè)計

圖3.3為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制送風(fēng)溫度的控制回路方框圖，因為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是采用送風(fēng)溫度保持不變，送風(fēng)量隨空調(diào)房間室內(nèi)負(fù)荷的變化而改變的方式，因此使送風(fēng)溫度保持不變是該空調(diào)系統(tǒng)的目標(biāo)。要實現(xiàn)對送風(fēng)溫度的控制可采用溫度傳感器來對空調(diào)機(jī)組的實際送風(fēng)溫度測量并與給定送風(fēng)溫度的做比較，通過兩者的差值來調(diào)節(jié)水閥的供水量 [2，3]。

3.4 控制新風(fēng)量的控制回路設(shè)計

圖3.4為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制新風(fēng)量的控制回路方框圖，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)最小新風(fēng)量的控制的最主要的目的是保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量，目前控制最小新風(fēng)量的方法在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中很多，其中分別有二氧化碳濃度測量法、新風(fēng)量直接測量法、送風(fēng)、回風(fēng)量測量法、新風(fēng)風(fēng)機(jī)新風(fēng)量控制法等等。該方法控制新風(fēng)閥門的開度大小是通過測量進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)的二氧化碳濃度值與給定的最小濃度值相比較來控制的，最終實現(xiàn)對新風(fēng)量大小的控制[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)是需要控制房間室內(nèi)溫度，控制送風(fēng)量，控制送風(fēng)溫度及控制最小新風(fēng)量四個控制回路，其控制過程相對較為復(fù)雜。怎樣協(xié)調(diào)好四個控制過程的關(guān)系，保持空調(diào)系統(tǒng)處于最優(yōu)工作狀態(tài)是其最大可能的達(dá)到節(jié)能要求。這是我們當(dāng)前空調(diào)工作者面臨的一個問題，通過本文的簡要介紹，希望能對各位有所啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]張禎，周治胡.空調(diào)自控設(shè)計基礎(chǔ)及圖例集[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993：122-124.

[2]施俊良.室溫自動調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1983：229-234.

[3]王建明，李訓(xùn)銘.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略研究[J].南京建筑工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，（2）：40-45.

作者簡介

郭建軍，男，陜西寶雞人，1973年9月生，助教，最高學(xué)歷：畢業(yè)于陜西師范大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)歷.現(xiàn)主要從事鍋爐原理和運行教學(xué)研究工作 。

曹振華，男（1978-），陜西蒲城人，副教授，碩士，主要研究方向為暖通空調(diào)。