变风量空调控制系统的设计与应用探索

王进

摘要：变风量空调，是指在保证送风温度没有改变的条件下，通过改变空调系统送风量的办法来满足室内负荷的变化。本文介绍了变风量控制系统的构成，从而实时调节各变风量末端的送风装置，满足其对不同温湿度的要求，节省能耗及运营成本。

关键词：变风量空调；控制系统；设计与应用

中图分类号：TU831.3文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）13-168-02

前言

随着智能建筑技术的发展，变风量空调系统已经成为智能建筑系统中的重要组成部分。由于使用量的增大，空调系统的设计更加复杂，这也导致空调系统在整个建筑的能耗比重越来越大。很多国家在建筑设计、空调设备改造等方面进行改造，取得了一定的节能效果，但就空调控制系统如何采用新型控制策略，以达到节能目的的研究甚少。

1.变风量空调控制系统概念

变风量空调控制系统（VAV）主要指一种能够根据室内负荷变化及室内需求参数变化，自动调节空调系统送风量、回风量，最终满足室内参数满足要求的一种新型全空气空调系统。

2.变风量空调控制系统组成

2.1变风量末端装置控制

变风量末端装置是VAV系统中的核心装置，主要用于调节送入室内的送风量和维持室温，一个末端装置的功能直接影响到VAV系统的正常工作。变风量末端装置在室内温度发生变化时，由室内温度调节向末端装置发出调节送风量的指令，末端装置则依据制定对风阀的开度进行相应的调整，对送入室内的风量进行改变，从而达到了满足室内符合需求的目的。

2.2静压控制

静压控制也称为压力控制，目的在于保持VAV系统风管中最佳的静压。在VAV系统中，需要根据静压传感器发出的信号来对系统的风量变化进行感知，然后通过控制器来调节风机系统的送风量。在静压控制值，预设点的选择是十分重要的，最佳设定点不能预先计算，而是要在现场进行分析判断，若设定点的选择过低，则导致最大风量不能满足全部房间的需求，若设定点选择过高，则导致能耗、噪音增加，也不利于控制送风量。

3.变风量空调控制系统设计及应用

3.1送风量控制的设计

在变风量系统设计过程中，针对送风量系统设计来看，一般结合静压传感器信号感知系统风量发生的变化情况，通过控制器调节风机来影响送风量。静压控制器在运行过程中，通过控制转速或者入口导叶稳定静压控制点的静压值，以此来弥补下游风道、末端装置产生的压力损失，由此可见，恒定静压的主要目的是确保任何末端入口压力稳定性，进而保证系统稳定运行。如果室内负荷逐渐增大，那么相对应的变风量箱内的风阀也会扩大，同时降低主风管静压，控制器则需要维持在恒定静压，并提升风机转速，反之，如果负荷降低，静压则会上升，更好地确保系统稳定性。系统运行过程中，如果送风温度低于标准值，那么控制器会自动加热，当达到标准值后，将会自动停止。

3.2新送风量控制的设计

系统风量调节使得总新风量产生变化，在需要确保新风量不发生变化情况下，需要通过恒定新风量的方式和方法，实现对系统的控制：一方面，将最小新风到与经济循环风道分隔开，重新设置新风阀，并在最小新风道上设置流量传感器，促使传感器能够感受新送风量强弱，通过调节阀门开度，确保最小新送风量稳定性，满足用户需求。一般情况下，由于现场情况具有复杂性特点，在很大程度上影响测量与控制效果。为了能够提高测量准确性，需要合理设置流量传感器位置，确保传感器前后均具有一段直管段，以此来提高感应准确性，提升系统稳定性。另一方面，混风压力发生变化是产生新风量变化的主要原因之一，为此，为了保证新风量，可以采取恒定新回风混合箱内压力的形式，关闭经济循环新风阀，稳定混风压力，减少对新风量的影响。另外，在过渡阶段，可以通过控制器调节经济循环风阀的开度，在新风量增加的同时，减少混风压力，与此同时，控制器将混风阀减小直至完全关闭，确保新风进入室内，满足室内温度需求。

3.3送回风风量匹配控制的设计

变风量空调控制系统中，送回风风量会随着负荷的变化而变化，以此来确保房间内压力始终处于稳定性。由于受到房间内向外渗风和厕所排风的影响，会适当削弱回风量。通常情况下，常用的风量匹配控制方法主要包括以下两种：一方面，送风机与回风机均由一个控制器控制，如果负荷降低，那么送回风量将会共同减少，虽然，这种差值会造成新排风量不平衡现象，但是，对系统整体运行稳定性并不会产生影响，可以忽略不计。另一方面，在送风与回风风道处设置风量计，并设置控制器，实现对二者之间的差值计算与调节，解决系统不稳问题，提高系统控制稳定性。

3.4案例分析

某写字楼建筑总面积20万平方米，外部结构为钢结构框架，内部剪力墙核心简，且处于温带大陆性气候带。该写字楼温度控制是由VAV控制器组成，并由主副环串级调节系统满足写字楼日常需求，主环一般负责定值调节系统，并将室内温度作为基础，促使副环随着温度的变化而变化，在运行过程中，系统通过对比室内及预订温度值之间的差值，利用PID控制算法，将数据实时传输至副环，副环得到系统指令后，通过末端实现对室内温度的调节，确保送风稳定性。VAV在实际应用中，要立足于实际情况，促使系统能够充分发挥自身灵活性、低能耗优势，为用户创建更加舒适、健康的生活、工作环境。

4.变风量空调控制系统在不同区域的应用

4.1有压差梯度控制的方法

压差梯度是由该房间的送风减去回风和排风的余风量值来建立。由于系统总送风是由总新风和总回风组成，新风量变化需防止集中式空调总回风量的变化，避免影响到房间的余风量，造成压差梯度的变化。变新风量系统在冬夏季模式和过渡季模式的两种运行模式有以下控制方法：

（1）冬夏季模式：变新风量系统在冬夏季模式时，只要根据达到设计新风比风量平衡后的交付使用状态运行。

（2）过渡季模式：在过渡季模式实现新风最大化有三个前提条件：空调机组排风管与空调机组新风管的尺寸要匹配：空调机组送风机风量及风压需要有一定的余量：设计时采用定风量控制的空调自控系统。定风量控制的空调自控系统设计必须包括空调箱新风管与排风管安装联锁控制的电动风阀：采用送风静压与空调箱送风机变频联锁及末端送风口安装定风量阀：增加回风箱采用回风静压与回风箱风机变频联锁及末端回风口安装定风量阀。

当在空调自控系统中手动开大新风阀增大空调机组送风的新风比后，与新风阀联锁的排风阀也会自动调整到相应的开度，通过空调箱送风机的频率变化和末端送风定风量阀的自动调节保持送风量几乎不变，通过回风箱风机的频率变化和末端排风定风量阀的自动调节保持区域房间的回风量、空调机组的总回风量几乎不变，不影响原有的压差梯度。鉴于过渡季白天和晚上温差较大，建议晚上恢复到冬夏季模式。

4.2不需要考虑压差梯度的办公区控制方法

在办公区运行时，变新风量空调系统流程中参与控制的传感器和电动风阀必须在空调系统设计时考虑。由于办公区集中式空调系统一般在晚上处于停止状态，所以无需切换回冬夏季模式。

5.结语

本文对变风量（VAv）系统的概念、组成等进行说明，介绍其在实际工程中的设计与应用，在项目工程中需要控制好系统设计的每一个环节，完善设计内容，在施工中遵守施工标准做好接口、保温等细致工作，调试人员需要对末端风量进行仔细核准，最后通过合理调试送风温度来实现室温的控制。